高原柴油机热负荷的控制

由于高原环境条件变化,通过对应用于西部高原工程机械配套的柴油机试验和热平衡分析,提出控制高原柴油机热负荷评价参数,影响其热负荷升高的主要因素及对策。     

重型车用柴油机活塞冷却油腔研究

介绍了活塞结构选型及冷却油腔的形状、位置对活塞的冷却效果、机械强度和温度场的影响;及国外一些特殊结构的冷却油腔及重型载重车用柴油机活塞冷却油腔设计所遵循的原则。通过设计实例,对不同形状冷却油腔的影响进行了比较,结论可用以指导设计。     

大功率柴油机缸内传热与热负荷分析研究

在对柴油机缸内燃烧和传热研究的基础上,结合所研究的柴油机缸内高温部件的实际结构,应用GT-POWER软件建立了某型柴油机整机数值仿真模型.通过对标定工况和最大扭矩工况下缸内热流分布以及各高温部件的温度场分析表明:高温燃气与活塞的对流传热量最大,缸套与冷却液的对流传热量远大于缸盖与冷却液的对流传热量;缸套、缸盖、活塞的最高温度在标定工况时均高于最大扭矩工况,进、排气门的最高温度在最大扭矩工况均高于标定工况;在所有缸内高温部件中,排气门头部温度最高,最大扭矩工况时达到813K.     

重型车用柴油机对喷油系统的要求和未来发展

本文从发动机性能、排放、噪音、安全性和耐久性等几个方面对当前各种重型车用柴油机用燃油系统及其优缺点进行了对比分析。同时，还对不同燃油系统对柴油机结构设计的影响进行了分析，对喷油系统未来发展方向和潜在性能水平进行了讨论。     

基于整车性能的重型车用发动机优化配置

以一款载重卡车动力总成选配为例,根据国家标准和实际使用状况,以动力性和经济性为评价目标,通过模拟计算和试验对可供选配的三款发动机进行匹配计算和分析。结果表明：样车配置A款发动机的性能优于B款发动机,而配置经改进后的B款发动机(C款)其性能有了明显的提高;若实现整车和发动机的同步开发,可以大幅提高整车的动力性、经济性。为整车动力总成优化和车用发动机的特性优化提供了可行的技术路线。     

重型车用柴油机燃用乳化柴油的燃烧与排放特性试验研究

在不改变发动机任何参数的情况下,对高压共轨重型车用柴油机分别燃用柴油和乳化柴油的燃烧与排放特性进行了对比试验研究。试验结果表明:与纯柴油相比,乳化柴油在试验工况下着火滞燃期延长,瞬时放热率峰值提高,燃烧持续期变短;缸内最高压力在低负荷时较柴油高,但在高负荷时较柴油低;在全负荷下,相比于柴油,燃用乳化柴油有效功率平均降低了16.90%,但发动机有效热效率平均提高了2.42%;燃用乳化柴油在常用转速1 800 r/min的负荷范围内时,NOx和碳烟排放分别比柴油平均降低了12.77%和58.90%,改善了NOx和碳烟排放的权衡曲线关系;高负荷时,燃用乳化柴油的CO排放减少,但HC排放增加。     

柴油机活塞热负荷研究

实测了标定功率工况下活塞表面特征测点的温度值,利用有限元分析软件,并结合活塞传热稳态边界条件,计算了该活塞的稳态温度场。结果表明：标定功率工况下,该柴油机活塞头部表面最高工作温度达354℃,一环槽和一环岸的温度在260～30℃之间,不利于活塞环正常工作。     

降低车用6缸柴油机热负荷的研究

针对某车用6缸柴油机整机热负荷过高,气缸盖鼻梁区出现热裂等问题,进行了整机热负荷、气缸盖底部温度测量、气缸盖底面上水孔水流分布等试验研究和水套内三维数值模拟分析。结果表明:水散热器散热能力不足和冷却水流量偏小是导致该型柴油机热负荷过高的主要原因;气缸盖水套内水流不合理,仅有约12.22%的冷却水对气缸盖底部进行了有效的冷却,是气缸盖底部热负荷过高造成鼻梁区热裂的主要原因。基于此,提出了4种气缸盖结构改进方案,通过数值模拟和试验验证得出,改进方案一能使气缸盖底部流速提高1.68倍,气缸盖鼻梁区最高温度降低12.2℃。采用气缸盖改进方案在同时提高冷却水泵转速、改善水散热器能力,不仅可进一步改善气缸盖热负荷,使鼻梁区温度降低,而且还可较好地解决整机热负荷问题。     

F170风冷柴油机热负荷试验分析

通过对F1170风冷柴油机温度场的分析,研究其结构参数对热负荷的影响及改善方法。     

重型柴油机尿素SCR后处理系统的控制策略研究

针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统的控制策略进行了研究,研究了空速、催化剂温度、催化剂对NOx的转化效率、催化剂的NH3吸附与解吸附等催化荆特性对控制策略的影响,并根据工况提出了高负荷工况和低负荷工况的动态修正.基于上述研究结果对控制策略进行优化,采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和瞬态修正控制策略,使所匹配的柴油机尿素SCR后处理系统达到重型柴油车国-Ⅳ及以上排放标准.     

重型柴油机SCR后处理系统尿素喷射电子控制单元开发

针对重型柴油机尿素选择催化还原(SCR)后处理系统,开发了尿素喷射电子控制单元(DCU),包括硬件平台与控制策略的设计开发。该电子控制单元采用高速16位单片机,具有结构紧凑、工作可靠的优点。通过采用基于发动机MAP图和实际工况的稳态和瞬态修正控制策略,使所匹配的柴油机尿素SCR后处理系统达到重型柴油车国-Ⅳ或更严格的排放标准。     

重型柴油机NO_x尿素SCR混合器的设计与试验研究

设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对压力损失影响较小;混合器2的压力损失比混合器1的小;混合器使NOx转化效率最大提高约10%;混合器安装在喷嘴后端比安装在喷嘴前端时的NOx转化效率高;无混合器时外径63mm排气管对应的NOx转化效率比外径76mm排气管对应的NOx转化效率提高约8%。     

重型柴油机气缸套热负荷分析及结构优化

以某重型柴油机的钢制薄壁顶置湿式气缸套为研究对象,运用有限元法进行了气缸套三维温度场的计算,结果显示:缸套最高温度为229℃,出现在缸套活塞上止点附近;结合特定热边界条件,对气缸套的稳态温度场进行了计算,通过对比不同气缸套壁厚对热负荷的影响,明确了在气缸套的变形分析中考虑热负荷的必要性;为气缸套结构设计改进提供了理论指导和依据。     

重型汽车柴油机冷却系统的化学保护

水冷式柴油机冷却系统与润滑系统、燃烧系统一样，对柴油机的可靠性、耐久性、经济性、动力性有着重要的影响，因此必须解决好其穴蚀、腐蚀和积垢等方面的问题，以确保柴油机冷却系统始终处于良好的工作状态．本文着重阐述重型汽车柴油机冷却系统的化学保护．     

重载柴油发动机前支撑有限元模拟分析

以某型号重载发动机前支撑为例,介绍了前支撑模型建立的方法,采用ANSYS软件对前支撑的应力分布和疲劳寿命进行了有限元分析,分析表明:前支撑与发动机和整车连接处应力较大,远离连接处应力逐渐越小;当发动机向下颠簸加速度为6g时,前支撑和整车与连接螺栓孔处的应力分布最为恶劣,该结论可为前支撑的设计和优化设计提供理论依据。     

提高重型柴油机低速高负荷热效率的试验研究

为了改善重型柴油机低速高负荷的燃油经济性,在一台两级可变截面涡轮增压重型柴油机上开展了空气系统与喷油参数优化策略研究。试验结果表明:对于缸内最高燃烧压力受限工况,获得最低有效燃油消耗率(BSFC)的可变截面涡轮增压器(VGT)关度应该使泵吸功基本为零;选取合适的喷油压力可提高机械效率,在改善燃油经济性的同时使NO_x排放有一定降低,而碳烟排放也能保持在较低水平。基于该优化策略,研究了缸内最高燃烧压力限值对不同工况点燃油经济性的影响,进而研究了提高缸内最高燃烧压力对改善燃油经济性的潜力。结果表明:随着转速与负荷的升高,提高最高燃烧压力限值对燃油经济性的改善作用更加明显;但缸内最高燃烧压力提高到一定程度以后,其对燃油经济性的改善作用逐渐减小。     

后喷策略对柴油机瞬变过程高负荷工况性能的影响

为了改善柴油机瞬变高负荷工况下缸内燃烧恶化和烟度骤升的问题,以8.6L车用重型柴油机为对象,开展了燃油后喷策略对瞬变工况性能的影响研究。试验研究了在柴油机瞬变过程的高负荷工况段加入后喷时不同后喷参数对瞬变工况性能的影响,并利用模拟手段分析了后喷对缸内燃烧状况、缸内气体的流动和碳烟排放的影响和作用机理。为了更好地说明缸内气体混合情况,引入氧气驱动能量这一概念。研究结果表明:在主喷燃烧阶段,氧气驱动能量对混合气的形成起主导作用;随着后喷油量增多,缸内气体扰动增加,缸内稀混合气比例增加,放热率第二峰值和第三峰值均提高且相位前移;后喷油量对NO_x排放影响较小。综合考虑指示热效率和碳烟排放,对于瞬变过程90%负荷工况,主后喷间隔为4°曲轴转角且后喷量25%时排放效果整体最佳。