以一款非道路高压共轨柴油机为研究对象,结合活塞温度场试验研究,建立了活塞组件运动学模型。着重研究了不同配缸间隙、开口端倒角对柴油机窜气量及缸内润滑油消耗的影响规律,运用响应曲面法分析了活塞环开口间隙对窜气量的影响,在此基础上对顶环及二环开口间隙参数进行优化,得到最优解。分析结果表明:配缸间隙的增大使得润滑油消耗增大,最大增幅为7.54%,配缸间隙对窜气量影响较小。顶环开口端倒角对窜气量影响较为明显,顶环开口端倒角从0增加到1 mm,窜气量增大13%。顶环及二环开口间隙对柴油机窜气量影响具有线性关系,油环开口间隙对柴油机窜气量影响较小。顶环开口间隙0.42 mm、二环开口间隙0.48 mm为最优解,此时窜气量为13.11 L/min。

柴油机铸铁气缸套加工质量要求提高后,在气缸套外壁表现出大量黑斑缺陷,导致废品率上升。以缸套黑斑为研究对象,通过对比实验的方法,对大中型气缸套黑斑缺陷的产生原因进行系统研究,从孕育剂、浇注速度、组织硬化、冷却凝固条件、加工工艺和离心机主轴振动等方面,研究了黑斑缺陷的形成机理。结合黑斑缺陷形成的机理,提出了有效防控措施。结果表明,冷却凝固条件和离心机主轴异常振动直接影响黑斑缺陷的形成;黑斑缺陷显著下降,气缸套铸造废品率恢复正常。