海拔高度对车用柴油发动机性能的影响

基于高原模拟试验台架开展不同海拔高度下柴油发动机的性能排放试验。结果表明:随着海拔高度的增加,进气质量流量减少,空气中氧气含量减少,对高转速和低转速下的最大扭矩输出有较大影响,但在中间转速下其影响较小;随着海拔高度的增加,缸内燃烧效率下降,做功能力下降;随着海拔高度的增加,排气烟度增大,其中在低转速、大负荷下烟度对海拔高度更为敏感;海拔高度为1900m时NO_(x)排放体积分数与平原基本相当,当海拔高度增加到2400m时,NO_(x)排放体积分数显著高于平原下的情况。

柴油含硫量对国六重型柴油机排放的影响

基于某款国六重型柴油机,搭载全流发动机台架,分别采用3种不同典型硫含量的柴油,对比世界统一瞬态循环(WHTC)下NO_(x)、HC和CO排放的差异。结果表明:随着柴油含硫量的升高,NO_(x)排放量也会显著升高,但HC、CO的排放量一直维持在较低水平,无明显变化。

两种米勒循环对柴油机性能的影响

基于某轻型柴油机使用GT-Power软件建立一维仿真模型,通过试验数据与仿真数据进行验证分析,确定仿真模型的精度,同时研究两种米勒循环对柴油机性能的影响。结果表明,当柴油机工作在额定转速下,采用进气门早关(EIVC)策略,缸内压力和有效燃油消耗率随米勒度的增加而下降,NOx排放随米勒度的增加而减少;采用进气门晚关(LIVC)策略,缸内压力随米勒度的增加而减小,有效燃油消耗率随米勒度的增加而上升,NOx随米勒度的增加先增加后减少;当柴油机工作在1 800 r/min转速下,采用EIVC策略,缸内压力随米勒度的增加而下降,有效燃油消耗率随米勒度的增加而上升,NOx排放随米勒度的增加先增加后减少;采用LIVC策略,缸内压力随米勒度的增加而下降,有效燃油消耗率随米勒度的增加而上升,NOx排放随米勒度的增加而减少。

柴油机废气再循环冷却器翅片断裂分析及优化

针对某柴油机废气再循环冷却器进气口直齿翅片出现断裂问题,进行分析与优化。基于热流固耦合仿真方法,对废气再循环冷却器进行温度场与应变分析,结合翅片断裂处扫描电镜图像,确定断裂原因为热疲劳。为了解决热疲劳问题,设计三种方案,进行温度和应变仿真分析。三种方案分别为采用SUS444不锈钢材料,翅片厚度增大,将翅片向内缩进。将三种方案结合,采用综合方案完成优化,有效降低了翅片温度,减小了应变,并且通过冷热循环试验验证。

5.0 L柴油发动机曲轴断裂失效分析与优化

针对柴油发动机曲轴断裂问题,采用电镜观察、金相检验和力学性能检验等方法,分析曲轴断裂原因,结果发现曲轴连杆颈表层存在缺陷。缺陷表面有明显的脱碳现象,表明缺陷处曾在高温下与空气充分接触,其原因是炼钢浇铸过程形成的水口结瘤脱落入钢材中,导致原材料棒材状态本身存在缺陷。为此,对浸入式水口结构进行优化设计,将浸入式水口出口角度设计成35°,水口出口采用圆形设计,以增加浇筑面面积,并通过凹陷底部设计来减少因浇筑速度过大而产生的回流区比例。结果表明:增大出口角度以及凹陷底部和圆形水口出口的优化设计,有助于控制水口结瘤,使结瘤率最终稳定在1.2%以内,由此解决了曲轴棒材缺陷问题。

柴油发动机铝气缸盖喷油器孔开裂分析

通过宏观形貌观察、显微组织检验、金相分析、化学成分分析、硬度与力学性能检测等方法对柴油发动机铝气缸盖喷油器孔进行综合试验,以分析铝气缸盖喷油器孔开裂的原因。结果表明,裂纹起源于气缸盖第二缸喷油器孔底部对应排气侧的水道壁,以疲劳裂纹的方式扩展,直至贯穿喷油器孔壁。

低黏度润滑油对重型商用柴油机节能减排和可靠性的影响研究

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有油耗进行对比评价;排放性主要通过WHTC排放循环和机油耗进行对比评价;可靠性主要通过台架耐久和路试验证进行对比评价。结果表明:摩擦功可降低3.6%~12.5%;燃油经济性受负荷影响显著,常用工况区可节油(1~2)g/(kW·h);NO_(x)和PM排放几无影响;24 h机油耗影响差异在5%以内;耐久过程中机油压力及漏气量波动率符合限值要求、油液监测数据正常;耐久后关键摩擦副表观正常,磨损变化量小,在可靠性接受范围内;市场验证节油效果在6.41%左右,且换油期未受影响。研究结论对于双碳目标的完成和低黏度润滑油的推介应用尤其是在售成熟机型切换提供了数据依据。

燃烧室形状对柴油机燃烧及排放的影响

设计了3种不同的燃烧室,压缩比降低,缩口直径及凹坑深度增加,缸内气流运动增强,有利于形成均匀的缸内混合气。并利用柴油机台架进行了两级增压柴油机燃烧室选型及其与EGR耦合试验开发,实验结果表明:低负荷工况,相对于原机,SF1,SF2,SF3滞燃期较长,但其瞬时放热速率及最高放热速率较大,燃烧持续期相对较短,有利于降低传热损失,改善比油耗。大负荷工况下,二级增压柴油机通过降低燃烧室压缩比(16.8及16.2),缸内燃烧温度降低,最大爆发压力及压力升高率降低,缸内最高压力可以控制在160bar范围内,满足柴油机强度设计要求。低速大负荷及中速小负荷工况下,SF1及SF4都能明显改善NOx与烟度和BFSC之间的trade-off关系。综合几个工况的排放和燃油经济性,SF1综合性能最好。

发动机排气消光度测量的滤波方式应用研究

介绍了二阶贝赛尔滤波、浮动平均值滤波和一阶低通滤波这三种滤波方式在发动机排气消光度测量中的应用,使用这三种滤波方式对某机型发动机的排气消光度实测数据进行处理,并对它们在不同滤波参数下的曲线特点进行对比分析,阐述了这些滤波方式在发动机排烟性能改进方面的作用。

两级增压系统对柴油机燃烧及排放特性的影响

基于原机单级增压柴油机,匹配了2TC1及2TC2两种两级增压系统方案,2TC2高压级压气机流量范围及高效区大于2TC1。相对单级增压系统,两级增压系统压缩终了时压力较高,能够改善燃烧过程,加快燃烧速率,降低后燃比例,降低排气温度。两级增压系统能够明显提升柴油机空燃比及进气流量,从而提高中低转速的扭矩能力,从而使得低速扭矩提升75~115Nm,有效燃油消耗降低10~25g/kW·h。2TC1及2TC2较高的空燃比,使得燃烧较充分,尤其是烟度生成量较低。900rpm时,单级增压系统的烟度为1.5FSN,2TC1及2TC2的烟度仅为0.1FSN。

故障树分析法在工程机械发动机故障诊断中的应用

本文建立工程机械发动机的故障树,对发动机故障进行了系统分析,以发动机不能正常工作为顶事件,逐级分析了导致该项事件发生的各级因素,包括燃油系统故障、点火系统故障、进气系统故障和冷却系统故障,将每个因素细分为更具体的问题,建立故障树,清晰展示各级故障之间的逻辑关系,快速定位故障原因。结果表明,故障树分析法能够有效提高故障诊断准确度,缩短维修时间,降低维修成本。

浅析电控硅油离合器风扇

随着节能意识成为全社会的共识,柴油机油耗越来越受到关注。冷却风扇作为有效降低冷却液温度的重要设备,在节油方面起到重要作用[1]。冷却风扇从传统的直驱风扇到硅油离合器风扇,再到电控电磁离合器风扇,以及目前的电控硅油离合器风扇。由于电控硅油离合器风扇具有稳定性好、控制精确度高、节油效果明显等优点,现阶段在重型柴油机冷却系统的应用愈来愈普遍。

某重型商用柴油机温控阀设计及流量分配控制研究

为更快、更稳定实现发动机水温的控制,使发动机工作在最佳的冷却液温度区间内,本文从使用新型温控阀替代原有蜡式节温器的角度出发,介绍该款发动机温控阀的设计方案及运行、控制逻辑,并通过台架试验,对温控阀的实际性能进行研究、总结。

不同测试工况对车用柴油机CH_(4)和N_(2)O排放的影响

以某国六车用柴油机为试验对象,通过开展世界统一稳态循环(WHSC)和冷热态世界统一瞬态循环(WHTC)台架试验,分析和研究在不同边界条件下尾气中CH_(4)和N_(2)O的排放特性。结果表明:随排气背压增大,N_(2)O的WHSC比排放量逐渐变大,在冷热WHTC下N_(2)O的比排放量呈现先升高再降低的趋势;而CH_(4)的比排放量在2种循环中均先降后增。WHSC下随着进气阻力的增大,N_(2)O的比排放量增大;而CH_(4)的比排量放降低。冷热WHTC下的比排放量方面,N_(2)O呈现下降的趋势,而CH_(4)先增后减。WHSC和冷热WHTC下,CH_(4)的排放体积分数均处于无序波动状态,而N_(2)O体积分数会在负荷突增时出现峰值,二者浓度变化规律与边界条件无关。

进出油阀参数对高压供油泵流量的影响分析

基于共轨燃油喷射系统高压供油泵模型,研究了进出油阀参数对高压供油泵流量的影响,结果表明:进油阀弹簧预紧力的大小对高压供油泵流量影响很大,过大或过小都会使高压供油泵流量减小;进油阀阀孔直径、升程过小会造成进油节流,使高压供油泵流量减小;进油阀阀芯质量过大会使高压供油泵高转速流量减小;出油阀阀芯质量过大会造成高压供油泵流量波动。

柴油机废气再循环阀开度对燃烧特性的影响

利用1台装有废气再循环(EGR)与可变截面涡轮增压系统(VGT)的高压共轨重型柴油机,通过精确控制EGR阀与VGT的开度,在欧洲稳态测试循环(ESC)十三工况法的稳态工况下,进行EGR与VGT正交试验,分析缸内温度、压力与燃烧放热率随EGR阀开度的变化规律,探究EGR阀的开度变化对柴油机缸内燃烧特性的影响。结果表明:EGR通过减少缸内的新鲜进气量来影响缸内空燃比,降低燃烧质量,减小缸内压力;随着EGR阀开度的增大,2个压力峰值均下降;回流废气会降低柴油机的缸内温度,随着EGR阀开度的增大,EGR对缸内温度的降低效果增强;与高负荷工况相比,低负荷工况时EGR对缸内温度的影响更大;与VGT开度较大相比,VGT开度较小时EGR对缸内温度的影响更小;转速为1295 r/min、高负荷工况时EGR阀对燃烧放热率的影响较为明显,在低负荷工况时废气回流会在一定程度上提高柴油机的燃烧放热率,在中高负荷时会降低柴油机的燃烧放热率;转速为1885 r/min时,在所有负荷工况下燃烧放热率均随着EGR阀开度的增大呈下降趋势。

E2.8国四发动机后处理系统SCR混合器腐蚀问题分析

发动机的后处理系统是车辆的重要零部件之一。通过分析轻卡车辆后处理选择性催化还原(SCR)混合器腐蚀问题的实际案例,结合E2.8国四发动机后处理系统的工作原理、结构特点及设计要求等方面,排查出后处理SCR混合器腐蚀的根本原因,并依此合理制定措施并进行改进优化,从根本上解决了腐蚀导致的漏气和排放污染的问题。

6.5 L两气门柴油机螺旋进气道的开发与优化

内燃机进气道是影响缸内流动特性的关键,对内燃机的混合气形成和燃烧过程具有决定性的作用。以某6.5 L两气门柴油机为研究对象,基于数值模拟方法对其螺旋进气道进行了结构优化,并通过稳态流动试验验证优化效果。结果表明:构建的数值模拟方法具有较高的精度和普适性;在不改变空间约束的基础上,优化后螺旋进气道的性能得到显著提升。该结构优化可为提升同类内燃机性能提供技术参考。

火花熄灭器对柴油发动机排气系统背压影响分析

机动车排气火花熄灭器在安全生产中起着至关重要的作用,在交通运输中确保车辆运输安全和环境安全。火花熄灭器产生的背压过大会导致柴油发动机效率降低,为了提高柴油发动机的工作效率,采用理论和实验相结合的方法,以非一体型机动车排气火花熄灭器为研究对象,通过计算非道路机械车辆中的柴油发动机配带火花熄灭器后,排气系统背压系统的相关参数,分析后装火花熄灭器对柴油发动机的影响。结果表明,此方法可以有效避免后装火花熄灭器对柴油发动机排气系统影响,减少设备故障,降低维修成本。

柴油机PN排放在极限环境下的变化趋势研究

PN颗粒是国六法规中明确规定的排放污染物,柴油机的PN排放受多种耦合因素影响。文章系统分析了柴油机PN排放的影响因素,并将影响因素与极限环境变化因素相耦合,通过设计试验进行验证,探究了环境温度、环境湿度、排气温度以及海拔对柴油机PN排放特性的影响。由试验结果可知,PN值随着试验环境温度、湿度的上升大幅度增加,平均温度每升高10℃,PN值增加约30%,湿度每升高10%,PN值增大约6%。温度的升高会极大促进再生反应速率,将碳烟氧化为小颗粒物排放到空气中,导致PN值升高,而湿度对PN排放的影响主要是由于湿度对于小颗粒聚集作用和水煤反应所致。其次,对在PEMS循环排温边界范围内,探究了进气压力减小与排气温度升高耦合条件下的PN排放规律。试验发现排气温度低于350℃时,随进气压力降低,PN值减小;排气温度高于350℃时,PN值随进气压力的减小而降低。此外,采用相同路谱,在不同海拔条件下探究了排气温度对PN排放特性的影响,结果表明在路谱50℃温升范围内,高原PN排放不会高于平原。最终得出结论为:以PEMS工况为边界,高寒、高原地区柴油机的PN排放风险均小于平原常温。最终得出结论为:以排放风险均小于平原常温。