3. 3 冷卻不良下的活塞溫度場和熱變形
   
    由于冷卻水內腔表面特性的改變和局部冷卻水流速的變化，勢必對冷卻水的對流換熱產生影響，進而使缸壁的綜合換熱系數發生變化。綜合考慮兩者的影響，將冷卻水對流換熱系數由正常工況的 2 845 W/ m2 ℃，依次減小為 2 660，2 401，2 198，2 000，1 840（W/ m2 ℃），分別輸入參數化有限元程序進行計算，結果如圖 7，8。
   
    從圖 7，8 可以看出，當冷卻水對流換熱系數減小時，活塞整體溫度迅速增加，而后溫升減慢，這與多層熱阻疊加原理相一致。當冷卻水對流換熱系數減少到 1840 W/ m2 ℃，活塞最高溫度已達到 296. 92 ℃，頂環槽最高溫度也達到 263. 17 ℃。如在此工況下運行時間過長，必將造成整機可靠性下降，甚至導致整機故障出現。
   

    4 結論
   
    （1）運用 COSMOS/ M 參數化有限元程序語言及 Delphi 語言，編制了活塞參數化有限元計算程序及其相應的數據接口，為活塞變參數值的熱負荷定量分析及優化設計提供了有力工具，并對 490 型柴油機特殊工況下的熱負荷進行了仿真計算分析。
   
    （2）通過計算可以看出，在高速高負荷及冷卻不良的特殊工況下，490 型柴油機活塞的整體溫度上升明顯，活塞最高溫度及活塞頂環槽的最高溫度均已超過活塞正常運行的峰值，大大降低了內燃機整機的可靠性，這恰恰也是部分 490 型柴油機在實際應用中，長時間高速超負荷運行進而導致活塞系統產生潤滑不良、磨損加劇，甚至抱缸、卡死等故障的主要原因。上述事實一方面說明 490 型柴油機活塞不易在高速高負荷工況下運行時間過長，同時也表明了冷卻水系統對于水冷柴油機活塞保持正常運行狀態的重要性。