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...     

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。     

基于VGT控制参数的柴油机低速变海拔热平衡试验

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)基于可变截面涡轮增压器(VGT)控制参数的二级可调增压柴油机低速全负荷热平衡试验,全面分析了变海拔条件下VGT控制参数对整机低速热平衡性能影响的机理与规律,优化标定了不同海拔下柴油机低速最佳VGT叶片开度。结果表明:随VGT叶片开度增大,发动机低速工况下热负荷升高,表现形式为涡前排温升高、缸内最高燃烧温度上升,但缸内最大燃烧压力呈下降趋势,0 m、VGT开度小于50%时,缸内最高燃烧压力大于17 MPa,在0、3 500、5 500 m海拔,VGT开度分别大于70%、50%、30%时,缸内最高燃烧温度超过2 200.0℃。随VGT叶片开度增大,柴油机有效功率、排气带走热量及其占比升高,冷却液带走热量、余项损失及其占比呈下降趋势,5 500 m海拔下,VGT叶片开度每增大10%,柴油机热效率降低3.1%。综合考虑VGT控制参数对缸内最高燃烧温度、缸内最大燃烧压力及热效率的影响,0、3 500、5 500 m柴油机低速工况最佳VGT叶片开度应分别为50%、20%、20%。     

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。     

无水冷却液在发动机上的应用

介绍1种新型的无水冷却液NPG+,分析该新型冷却液本身的使用性能,并将其与其它不同冷却液对发动机运行的影响进行对比试验。试验结果表明这种新型冷却液能提高发动机热平衡温度,有利于发动机在满载、高负荷下运行,使发动机能很好地适应高原、沙漠、寒冷等特定工作环境,但同时也对发动机受热零部件和橡胶密封件的耐热可靠性提出更高的要求。探讨无水冷却液在柴油机上的实际使用前景和可行性。     

涡轮增压柴油机高海拔(低气压)性能试验研究

在内燃机高海拔(低气压)模拟试验台上，对不同模拟海拔高度下的涡轮增压柴油机性能进行了试验研究。分析了海拔高度的变化对涡轮增压柴油机动力性、经济性的影响，研究了涡轮增压柴油机最大转矩、最低燃油消耗率随海拔高度的变化规律，为进一步提高高海拔地区涡轮增压柴油机的性能提供了重要的理论依据。     

增压中冷柴油机热平衡试验研究

发动机热平衡表示热量分配情况,热平衡试验一方面可以为汽车制造厂提供冷却液和中冷器散热量以确定冷却系统零件的尺寸,另一方面可以根据发动机的有效输出功率,评价发动机的热效率。经过对热平衡试验的理论、试验设备、试验步骤和数据处理进行了研究,其成果可为增压中冷柴油机制造厂的热平衡试验提供参考。     

车用内燃机整机热平衡动态传热模型

提出了一个基于集总参数法的发动机动态热平衡模型，考虑了发动机燃烧室的传热、发动机主要部件的传热、冷却系统和润滑系统的工作。建立了燃烧气体与发动机部件、各部件之间、部件与冷却液、部件与润滑油、部件与周围空气之间的热耦合计算公式，对一台单缸柴油机的热平衡及主要部件的温度进行了计算．结果证实该模型可用于发动机热平衡的研究。     

高原自适应柴油机涡轮增压技术研究

针对某柴油机面临的变海拔适应性问题,基于可变截面增压器,建立了柴油机变海拔自适应增压系统,利用高原柴油机性能模拟试验台,进行了0~4 000 m高原性能模拟对比试验,研究了高原环境下增压对换气过程及柴油机性能的影响。研究结果表明:通过采用可变截面增压技术,柴油机高海拔性能下降得以改善,并解决了柴油机在高海拔低速工况下不能工作、增压器喘振等问题,使柴油机在4 000 m海拔下最大扭矩点转速恢复到原机平原条件下的转速1 300 r/min,扭矩降幅小于5%。通过初步研究得出可变截面增压技术在柴油机高原恢复功率、降低热负荷方面具有一定的潜力。     

冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的影响

冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与燃烧不稳定性的重要因素。喷油首循环的燃烧对后续工作循环着火有较大影响。为了分析冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧和排放的影响规律,利用基于循环控制的柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台单缸直喷式柴油机上进行了试验研究。试验结果表明冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的稳定性有较大影响。提高冷却液温度对于消除起动过程首循环燃烧状态的不稳定性具有较明显的作用。冷却液温度较低时,使着火滞后期增长,很容易导致失火或不完全燃烧现象,生成较高HC排放。试验也验证了所建立的测控系统为研究柴油机起动过程提供了一种有效的测试手段。     

车用柴油机节能潜力的能质分析方法与试验研究

在热平衡分析基础上建立了柴油机能质分析的平衡计算模型,并以WD615(162kW)型车用柴油机为对象进行了试验研究,对比分析柴油机工作过程中的能质分布规律和节能潜力。结果表明:在冷却水及排气能量利用之前,柴油机的热平衡规律和有效能利用率一致。在柴油机最大扭矩点(约1 600r/min),系统有效功占总热量的百分比达到最大值,效率、冷却水和排气的可用能比例也达到最大,约有17%的可用能还未得到利用。不可逆燃烧、有限温差传热和摩擦损耗等因素降低了系统能量的能级,减少柴油机系统的损同时梯级利用排气及冷却水能量,是车用柴油机节能的可行手段。分析方法也为柴油机的效率评价提供了一种新的参考方案。     

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算，必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法，建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型，并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算，得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场；再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理，水腔内微涡和流动死区减少，缸套穴蚀减轻，此数值模拟方法是合理的。     

Experimental Study on Thermal Balance of Regulated Two-Stage Turbocharged Diesel Engine at Variable Altitudes

It is significant to study thermal balance of diesel engine under different variable geometry turbocharger(VGT) vane openings at variable altitudes, which is helpful to assess the heat distribution, control the heat load and improve the heat efficiency of the diesel engine. A thermal balance test system was built to study the influence of the VGT vane opening angles on a regulated two-stage turbocharged(RTST) diesel engine's thermal balance performance. The experiment was conducted under full load operating conditions at different altitudes(0 m, 3500 m and 5500 m). Results indicated that the heat load of engine increased and the thermal efficiency decreased with the increase of altitudes under all operating conditions. As the VGT vane openings increased, the exhaust and maximum combustion temperature increased, while the maximum cylinder combustion pressure decreased. In particular, the maximum combustion temperature was more than 2000 K when the VGT vane openings were greater than 70% at the altitude of 5500 m, and the maximum combustion pressure exceeded 17 MPa when the opening of VGT vane was 70% at 0 m. The thermal efficiency of the engine decreased with the increase of VGT vane openings at the altitudes of 0 m and 5500 m, but the thermal efficiency increased and then decreased at the altitude of 3500 m. It was finally obtained that the best openings of VGT vane was 80%, 60% and 50% under the engine speed of 2100 r/min at 0 m, 3500 m and 5500 m, respectively.     

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。     

发动机水流分布试验研究

气缸盖内冷却水的合理分布,有利于降低气缸盖内热负荷,改善各缸工作均匀性以及缸盖可靠性,提升冷却系统效率.进行气缸盖上水孔水流分布的试验研究,也可为气缸盖内冷却水流动数值模拟提供边界务件或者流场的试验验证.本文通过压差法,基于皮托管原理,实现了对某柴油机气缸盖每缸各上水孔冷却水流量的测量,分析了发动机各缸冷却水流量分布均...     

柴油机冷却水套空化两相流三维瞬态数值模拟研究

为了深入研究柴油机湿式气缸套振动引发穴蚀的机理和影响因素,在水套内部冷却液流动稳态数值模拟得到冷却液压力场与速度场的基础上,以完整单缸水套为研究对象,提取6缸稳态模拟结果作为边界条件。基于Mixture多相流模型与Singhal完全空化模型,采用动网格技术建立柴油机冷却液空化数值模拟的气液两相流仿真模型,进行冷却液空化瞬态数值模拟。计算结果表明:振动导致的冷却液对壁面的脉冲压力是缸套穴蚀的主因,冷却液脉冲压力幅值随壁面振动速度升高而增大,在6.75°即振动速度最大时刻出现最大脉冲压力。在柴油机一个工作循环内,缸套主、次推力侧均有可能发生穴蚀现象,其中主推力侧发生穴蚀现象的可能性更高,且存在4个易发生穴蚀的区域。按壁面所受脉冲压力幅值进行排序,发生穴蚀可能性由大到小依次为主推力侧的中上部、顶端、中下部及底端。最后从抑制振动、缸套表面改性处理和降低脉冲压力角度提出了降低穴蚀风险的措施。