现代船用大功率柴油机正朝着高功率密度、高强化程度方向发展,导致柴油机缸内整体热负荷也越来越高,为关键受热零部件的设计提出了严峻的挑战。因此,通过开展柴油机热负荷研究工作,提出缸内受热零部件热负荷分析和控制通用的流程、方法,提高受热零部件的可靠性,成了大功率柴油机研制中重要内容之一,并具有较大的工程意义。在某大功率船用柴油机单缸机机械开发阶段,采用硬度塞和热电偶温度场测试方法,对关键受热零部件开展了温度场试验研究,获得了受热零部件的实测温度场分布,同时发现了活塞、气缸盖和气缸套热负荷偏高的问题。针对发现的热负荷问题,利用有限元热负荷分析方法,结合温度场测试数据对边界条件的标定,开展了热边界条件研究及关键受热零部件的热负荷数值分析,获得了活塞、缸套、缸盖全面的热负荷状况,并为热负荷优化及控制指明了方向;为解决关键零部件热负荷偏高问题,从缸内热负荷控制、冷却边界设置等方面开展了热负荷控制研究,最终制定了减小喷油器喷孔夹角的优化方案,并通过试验对比验证,有效地降低了缸套、活塞等受热零部件的局部高温,提高了受热零部件可靠性,解决了工程实际问题。