随着强化程度的增加,发动机向着轻量化、高强度和高功率密度的方向发展。缸内最大爆发压力和平均有效压力的增加致使螺栓预紧力也相应增大,螺栓预紧力的增大相应的增加了缸套的变形量。另外,随着能源需求的增加和环境破坏的加剧,我国不断出台更为严苛的环保标准。这就对内燃机的动力性、经济性和环保性提出了更高的要求。气缸套变形过大将导致活塞环和缸套之间的间隙发生变化,导致缸内燃气通过过大的间隙进入曲轴箱,造成发动机功率下降。同时,润滑油也会通过间隙进入燃烧室,影响排放,增大机油消耗量。如果缸套变形过大还会使其通透性下降,造成拉缸,破坏活塞环、活塞和缸套。因此,研究缸套热变形对发动机的动力性、经济性和排放性具有重要意义。本文以某直列四缸水冷汽油机为研究对象,建立有限元模型,计算其在额定工况下螺栓预紧力、热负荷和缸内爆发压力对缸套变形的影响。首先,在阐述螺栓预紧力对缸套变形影响的基础上,对冷态装配下缸套变形进行仿真计算,分析螺栓预紧力对缸套变形的影响程度。其次,运用内燃机热负荷分析方法,考虑缸内燃烧和壁面传热,合理运用热边界条件进行缸盖-机体温度场计算,然后评价热负荷对缸套变形的影响。其中,燃气侧的边界条件,通过缸内燃烧计算得到。将缸内燃烧计算得到的平均温度和平均换热系数通过经验公式映射到缸盖火力面和缸套内表面作为温度计算的边界条件。为了获得水侧的边界条件,需要进行CFD模拟计算,考虑沸腾换热,进行流固耦合计算,将CFD计算获得的壁面温度和换热系数投影到相应的固体边界网格上作为温度场计算的水侧边界条件。最后,综合考虑螺栓预紧力、热负荷和缸内最大爆发压力的发动机真实工况,分析发动机在最恶劣情况下的缸套变形情况。通过以上计算,得到了缸套在不同影响因素下的变形情况,通过傅里叶展开分析方法模拟沿缸套轴向的不同截面的最大、最小变形和不同截面的径向变形。为分析因缸套变形引起的拉缸现象提供有力的依据。