车用发动机发展的两大趋势是节能和环保。柴油机较汽油机在节能方面更具有优势，但是由于柴油机的颗粒物排放量较高，使柴油机在满足较严格的排放法规方面存在一定困难。缸套变形引发窜机油是柴油机颗粒物排放恶化的主要因素之一。目前国内外著名研究院所和企业采用的传统方法是通过增加机体刚度，达到减小缸套变形、降低颗粒物排放的目的。实际上，缸套周围温度场分布不均匀也是缸套的变形的一个主要原因。本论文的作者从该角度出发，创新性地提出通过优化缸套周围温度场的分布，减小缸套变形，从而降低颗粒物排放。 作者以目前广泛使用的493柴油机为研究对象，利用Star-cd软件模拟机体和缸盖内冷却介质的流动及散热情况。对冷却介质流场、温度场以及冷却水腔的优缺点进行研究。其结果表明原机机体冷却介质流动及散热状况存在不足，主要表现为四个气缸冷却介质流场、温度场分布不均，并且每个气缸左右两侧冷却介质流场、温度场分布也不均。根据对原机冷却水腔的研究，提出若干优化方案，反复模拟优化。优化前标定功率57千瓦的柴油机在最大扭矩点工况下，缸套周围冷却介质最大温差为28℃。优化后流场和温度场分布趋于合理，其最大温差降低为15℃左右。功率提高到68千瓦后，其最大温差也比优化前有所降低。通过以上研究发现，通过优化冷却水腔结构可以初步实现均匀缸套周围温度场的目的。 然后将Star-cd计算的温度场结果作为边界条件，利用Pro/Mechanica模块对缸套的变形进行耦合计算。计算时对模型适当简化，暂未考虑装配应力、气缸内的爆发压力以及冷、热加工过程中产生的残余应力等。模拟结果表明：标定功率为57千瓦的柴油机在最大扭矩点工况下，优化前缸套因冷却介质温差造成的变形量为0.0139mm，优化后该变形量为0.0065mm；标定功率68千瓦的柴油机在最大扭矩工况下，优化前缸套最大变形量为0.0214mm，优化后其最大变形量为0.008mm。由此可见，通过优化缸套周围冷却介质温度场，实现了减小缸套变形的目的。 最后对优化后发动机进行外特性和排放实验，实验数据证明该优化方案使发动机满足“国Ⅱ”对PM的要求。 通过研究得到结论：通过优化缸套周围温度场的分布，减小缸套的变形，对缩小配缸间隙，降低机油耗，控制PM排放非常有利。