SOFIM电控共轨柴油机高海拔性能模拟

为提高电控高压共轨柴油机的高原环境适应性,在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同模拟海拔下的SOFIM8142.43s电控高压共轨柴油机性能进行了试验研究.结果表明:SOFIM8142.43s电控共轨柴油机进气量和充量系数随海拔升高而减少,海拔每升高1000m,进气量和充量系数分别下降7.1%和4%;低速和高速区的动力性和经济性随海拔升高而恶化,海拔5000m与0m相比,1400 r/min时,功率和转矩下降了67.6%,燃油消耗率增加了38.5%;3600 r/min时,功率和转矩下降了31.6‰燃油消耗率增加了32.9%;经济区域随海拔升高而变窄,排气温度呈现出二次曲线的变化,其峰值随着转速的升高向大负荷方向移动.     

高压共轨柴油机高海拔全负荷标定

高原标定是高压共轨柴油机开发过程中的重要环节.利用高海拔(低气压)标定试验系统进行了高压共轨柴油机不同海拔下的全负荷标定试验,研究了最佳喷油参数随海拔的变化,并进行了高压共轨柴油机不同海拔下的功率试验.研究结果表明,最佳循环喷油量随海拔的增加而减小,海拔每升高1 000,m,循环喷油量下降2%～4%;中高转速下最佳喷油提前角和轨压随海拔的增加而增大.海拔每升高1 000,m,最大转矩降低2.8%,标定功率下降2.9%.不同海拔下柴油机速度系数保持不变.不同海拔中高转速燃油经济性基本保持不变,低转速下燃油经济性恶化,海拔每升高1 000,m,低转速下燃油消耗率增加3.9%.     

军用车辆柴油机燃用航空煤油性能研究

对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上,在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明:与燃用柴油相比,高压共轨柴油机燃用航空煤油,动力性能未出现明显的下降,外特性下功率和转矩平均下降了0.89%;有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%,发动机有害物CO排放平均减少了6.8%,HC排放平均增加了40.5%,NOx排放平均减少了3.8%,PM排放最多下降40%,平均下降了15.6%。在负荷特性下(发动机转速分别为1 000、1 400、1 900r/min),有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。     

可变喷嘴涡轮增压共轨柴油机控制参数及性能不同海拔特性研究

针对高原环境下柴油机功率下降、经济性恶化等问题,采用大气压力模拟系统及发动机台架,以柴油机动力性为目标,在0 m、1 000 m、2 000 m和2 400 m海拔下对柴油机增压压力、喷油提前角、轨压和喷油量进行了协调控制标定。结果表明：在增压器转速、缸内压力、排气温度和烟度限值等限制条件下,通过控制目标增压压力、提前喷油正时、提高共轨压力及减小喷油量综合控制,能够较大程度恢复高原环境下柴油机动力输出。与0 m相比,1 000 m、2 000 m、2 400 m海拔下的最大转矩分别降低2.71%、6.67%、11.16%;最大功率分别降低0.57%、3.24%、10.09%;最低比油耗分别增加2.13%、4.62%、5.62%;最大功率对应比油耗分别增加0.51%、1.74%、2.29%。NO_x排放随海拔的变化与柴油机工况相关,当转速低于2 000 r/min时,NO_x排放随着海拔升高而降低,而转速高于2 000 r/min时,NO_x排放明显增大。随着海拔升高,柴油机烟度逐渐增大,尤其低速时更为明显。     

电控共轨喷油系统柴油机性能的研究

介绍了电控共轨喷油系统在柴油机上的应用;进行了直喷柴油机与电控共轨喷油系统的匹配试验;研究了共轨压力、喷油提前角及转速、负荷等工作参数对柴油机性能的影响。结果表明,对于不同的工况选择合适的共轨压力和喷油提前角,可以降低燃油消耗率和最高爆发压力,改善排放,达到对柴油机性能的综合要求。     

高原环境下聚甲氧基二甲醚对柴油机燃烧和排放性能的影响

以掺混不同体积分数（10%、20%）聚甲氧基二甲醚（polymethoxydimethyl ethers, PODE）的柴油为含氧燃料,采用某军用泵机组柴油机进行发动机台架试验,通过控制进气压力模拟高原地区柴油机进气条件,模拟海拔0~4 000 m时含氧燃料对发动机外特性、燃烧特性和排放性能的影响。结果表明,低海拔下,该柴油机燃用掺混PODE燃料后功率低于燃用0号车用柴油,燃油消耗率升高。随海拔升高,柴油机燃用掺混PODE燃料后功率和燃油消耗率逐渐接近燃用纯柴油。当海拔达到4 000 m时,柴油机燃用掺混20%体积分数的PODE燃料后功率平均增加3.6%,燃油消耗率平均下降1.2%。海拔4 000 m、柴油机2 000 r/min、100%负荷下,燃用掺混PODE燃料后燃烧位移前移,缸压峰值、放热率峰值提高,滞燃期和燃烧持续期缩短。不同海拔下,燃用掺混PODE燃料后CO、HC排放显著降低,NO_x排放有所增加。     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

重型电控共轨柴油机高海拔(低气压)热流量分配试验研究

针对柴油机在高原环境条件下工作时存在热负荷增大、冷却系统散热能力不足等热平衡问题,利用自行设计的重型电控共轨柴油机高海拔(低气压)热平衡模拟试验系统,开展了不同海拔(大气压力)下柴油机全负荷工况热平衡试验研究,分析了不同海拔(大气压力)对柴油机热流量分配的影响规律。结果表明:随着海拔的升高,转化为有效功的热量和排气带走的热量均不断下降,而冷却液带走的热量和余项损失均不断增加。海拔每升高1km,转化为有效功的热量平均下降了11.1kW(约3.8%),且低转速区下降幅度比高转速区大;排气带走的热量平均下降了13.3kW(约4.6%),且高转速区下降幅度比低转速区大;冷却液带走的热量平均增加了8.0kW(约5.3%);余项损失平均增加了16.4kW(约40.1%)。当海拔超过3km时,热流量分配的变化幅度更加明显。     

高海拔增压柴油机喷油定时模拟与试验研究

在海拔3 500m和海拔4 550m环境下对某增压柴油机进行外特性试验,重点研究了喷油定时对柴油机高海拔性能的影响。试验结果表明:喷油提前后,柴油机在两个海拔高度下功率最高提升了6.32%和5.78%,燃油消耗率分别平均下降了8.40%和4.59%,涡前排气温度及增压器转速满足柴油机参数控制要求。结合缸内燃烧数值模拟分析,发现高海拔高转速下喷油提前角较大时,碳烟排放增加,缸内燃烧反而变差。     

喷油策略对柴油机高原起动过程性能影响研究

基于高原环境模拟装置,以单缸柴油机为试验对象,进行了0～4 000 m海拔起动性能试验,研究了喷油策略对柴油机变海拔起动性能的影响。结果表明,海拔从0增至4 000 m的过程中,起动升速期和过渡期时间分别延长14.2%、15.8%。平原工况下,随着轨压的提高,过渡期先增加后降低,但升速期逐渐降低,起动总时间缩短。海拔4 000 m时,过渡期与升速期均随轨压先增加后降低。在平原工况下,采用阶梯型喷油策略能够有效缩短过渡期,减少起动时间,起动时间较原机策略缩短6.1%,提高过渡转速能够抑制转速上冲,缩短起动时间。当海拔为4 000 m时,增加初始阶段循环喷油量及过渡转速均能缩短过渡时间,改善起动性能。     

高原环境对柴油机性能的影响及解决措施

柴油机在高原地区运行时,由于受到特殊的地理环境和气候条件的影响,其动力性、经济性、可靠性和废气排放性等指标都大幅下降。为了满足高原地区柴油机的使用要求,分析了高原温度、气压和空气密度等条件与海拔高度的对应关系及其各自对柴油机造成的影响,提出了一系列的改进措施。     

A small,high‐efficiency diesel generator for high‐altitude use in Antarctica

We have characterised a small, high‐efficiency diesel generator selected to power remote experiments on the Antarctic plateau at altitudes of up to 5000 m. We describe the design of an environmental chamber to simulate these high altitudes and present an experimental investigation of the engine operation at high altitude on Jet A‐1, comparing this to the engine's performance at sea level. Although attention must be paid to the provision of adequate cooling, no modification to the engine itself is required. Our final system provides very high reliability and produces 1500 W of electrical power with a fuel consumption of 280 g kWh⁻¹. A bank of ultracapacitors is used to start the engine in the cold environment of Antarctica. We describe the low‐temperature operation and survival tests that we performed on the ultracapacitors and the engine. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

二级可调增压柴油机变海拔热平衡试验

进行二级可调增压柴油机热平衡性能研究,有助于评价发动机在不同工况下的热量分配情况,合理控制发动机热负荷,解决高海拔发动机开锅问题,提高热效率。利用自主设计的柴油机高海拔热平衡试验系统,进行不同模拟海拔(0、3 500、5 500 m)二级可调增压柴油机全负荷热平衡试验,研究了海拔高度对二级可调增压柴油机热平衡性能的影响。结果表明:随海拔升高,发动机热负荷升高,具体表现为高速区域涡前排温增大、1 500 r/min全负荷工况下缸内最高燃烧温度峰值升高且对应曲轴转角减小;随海拔升高,有效功和排气带走热量占总热量百分比均呈下降趋势,发动机冷却液带走热量和余项损失占总热量百分比增加,相较于平原工况,海拔5 500 m时,有效功率和排气散热量占比减小1.8%、16.8%,冷却液带走热量和余项损失占比增加2.9%、15.7%;二级增压技术对柴油机高原性能恢复具有明显效果,5 500 m海拔环境条件下,柴油机中、高转速下的热效率恢复情况明显优于低速工况。     

自然吸气柴油机高海拔(低气压)热平衡试验研究

基于内燃机高海拔(低气压)热平衡模拟试验台,对某型内燃叉车自然吸气柴油机进行了热平衡高原模拟试验,研究了柴油机燃烧放热量分配、冷却液温度以及排气温度等随海拔高度(大气压力)的变化规律.结果表明:随着海拔的升高,转化为有效功的热量、冷却水散热量以及排气带走的热量均不断下降,柴油机不完全燃烧造成的热损失、机体散失的热量以及...     

不同海拔下国Ⅴ柴油机的性能和排放

对一台满足国Ⅴ排放要求的柴油机,分别在1 700m、2 200m、3 000m海拔高度下采用可移动式发动机台架和车载设备,进行了高原实地的排放测试。原机测试结果表明,随着海拔的升高,缸内进气量减少,燃烧恶化,最高燃烧压力下降,比油耗增加,CO排放升高,NO_x排放下降;海拔的升高对尾气排放具有降低氧含量和提高燃烧温度的双重作用,其中降低氧含量对高海拔排放的影响更大。采用后处理装置后,NO_x排放虽有所下降,但由于发动机企业出于成本考虑减少尿素喷射量,使NO_x排放仍超出国Ⅴ法规限值。     

柴油机变海拔燃烧特性研究

基于SC7H涡轮增压柴油机试验台架,开展了变海拔典型工况下的稳态试验,研究了最大扭矩点(1 400 r/min)和标定转速点(2 300 r/min)分别在循环喷油量25 mg和75 mg工况下,缸内压力、燃烧放热率和燃烧特征参数随海拔的变化规律。研究结果显示:随着海拔的升高,各工况下的最高燃烧压力均呈现下降趋势,最高燃烧压力相位、燃烧始点和燃烧重心推迟,燃烧持续期延长,且低负荷工况受海拔的影响更明显;当海拔升高时,最大压力升高率和最大瞬时放热率在低负荷工况下随之上升,而在高负荷工况下呈下降趋势。     

某高压共轨柴油发电机组高海拔地区应用分析

针对某高压共轨柴油发电机组在2 800 m海拔地区应用出现启动困难、升速冒白烟、额定转速空载油耗高等问题开展分析。通过重新标定喷油时刻和轨压,柴油机的运行参数得以优化,前述故障问题得到解决。     

二级涡轮增压中冷柴油机变海拔适应性研究

针对某一级增压柴油机在高海拔地区工作时功率大幅下降的问题,基于GT-Power软件建立了二级涡轮增压中冷柴油机的工作过程模型并经试验数据验证;采用所建立的模型预测分析了二级增压柴油机在变海拔条件下的进、排气参数,以及增压中冷等部件的性能参数的变化规律。分析表明:二级增压柴油机具有良好的变海拔适应性。