长寿命轻负荷柴油机油的应用研究

节能环保已成为汽车行业发展的主要驱动力。轻负荷柴油发动机体积小,功率密度高,延长换油周期(1.5万km~3万km)的要求对润滑油提出较大挑战。本研究在ACEA轻负荷柴油机油技术平台上自主研制了5W-30 C3+长寿命轻负荷柴油机油,在国Ⅵ轻负荷柴油车上进行了两个3万km换油周期行车试验。试验数据表明:中国石油润滑油公司自主产品可以在燃油稀释后保持较好的黏度稳定性,在长里程换油周期后抵抗氧化衰变,具备稳定的碱保持性,低含量的磨损金属数值表现了优异的抗磨性,满足3万km换油周期的技术要求,可为车主节约养护成本。

D180柴油机控制系统匹配性研究

以D180高速柴油机在FXN3机车上进行装机性能验证为设计输入,从微机控制系统与D180柴油机的匹配性角度出发,通过D180柴油机在不同运用场景下的需求分析,结合D180柴油机采用二级增压技术的工作特性,设计了柴油机功率与转速控制策略;通过与同等功率等级MTU高速柴油机水温控制指标对比,设计了以高温水为主、中冷水为辅的冷却系统控制策略;通过与MTU柴油机在保护系统设计理念上的对比,设计了以微机控制系统为主的判定柴油机功率调节类保护的控制策略,同时通过相关专项试验和长期现场运用验证了控制系统与D180柴油机的高度匹配性。

某V型高速船用柴油机油底壳结构轻量化设计

以某V型高速船用柴油机油底壳结构为研究对象,基于油底壳数学优化模型,应用Optisrtuct计算平台,以质量最小为优化目标,对油底壳结构的板材厚度进行尺寸优化,对横隔板进行拓扑优化,确定油底壳板材厚度组合和横隔板构型的设计方案。结果表明:相较于原始传统方案,优化后的油底壳质量下降28.7%的同时,静强度储备提升18.9%,基频提升17.8%,实现了柴油机油底壳轻量化的目标。这验证了柴油机油底壳轻量化设计方法的可行性,能够快速得到较好的设计方案,能为柴油机其他部件轻量化设计提供方法借鉴。

气门间隙对进气门工作可靠性的影响

为解决某船用发动机进气门断裂故障,排查零部件的技术因素、装配过程、强度分析、气门检查等,确定故障原因;采用配气机构动力学仿真和有限元分析验证故障原因,提出改进措施。结果表明:进气门断裂的主要原因为进气门间隙过大,造成进气摇臂与进气门之间的接触力及进气门落座力增大,导致气门锁夹下边缘和阀杆下部应力集中,安全系数下降;气门间隙调整需在气缸位于压缩上止点时进行,并按照发火顺序调节其余各缸气门间隙,提高气门工作的可靠性。

某新型高功率四冲程柴油机燃烧室设计参数研究

以缸压、放热、油耗趋势、排放趋势、壁面传热、空气利用率作为衡量柴油机燃烧特性的关键,研究了某大功率四冲程柴油机17组不同燃烧室型线和喷嘴规格对燃烧特性的影响。研究表明,对于此类发动机,当喷孔数量、喷孔夹角、燃料流率和活塞碗型线中的3个变量固定时,8孔喷嘴具有更低的油耗、NOx排放,但缸盖、缸套传热较高;145°喷孔夹角喷嘴将导致燃油分布和燃烧过程较差,导致NOx排放和油耗偏高;高燃油流率可降低指示油耗和NOx排放,但缸盖传热增加,缸套传热降低;增加碗口与喉口的深度和角度都将导致NOx排放升高但油耗获得细微改善,增加碗口角度不利于提升空气利用率,增加喉口深度和角度均会导致缸盖和缸套的传热显著升高。

高速大功率柴油机连杆大端孔椭圆度加工与控制

通过对高速大功率柴油机连杆机械加工和检验过程中出现的问题进行分析,针对性地制定改善方案进行验证,确定了导致该问题发生的原因,分析验证的过程中梳理了影响连杆大端孔椭圆度的多种因素,并提出了改善建议。

船用中高速柴油机机体铸造工艺

基于柴油机机体铸造工艺成型方法,对几种船用中高速柴油机机体铸造工艺进行分析对比,对中高速柴油机机体铸造工艺发展趋势进行阐述。通过优化柴油机机体铸造工艺,突破船用柴油机机体铸造关键技术,机体铸造质量得到提高,可为相关中高速柴油机机体铸造工作提供指导。

船用中高速柴油机燃油喷射系统自主研发现状与发展

介绍国外船用中高速柴油机燃油喷射系统的发展历程。针对国内船用中高速柴油机燃油喷射系统技术,分阶段展开详细介绍。展望未来船用中高速柴油机燃油喷射系统技术,指出未来技术发展的重点主要聚焦提高喷射压力、优化喷油规律以及研发新燃料喷射系统。

采用EGR的重型柴油机低速高负荷性能与排放特性

以低速高负荷为研究工况,重点研究增压系统、进气温度、废气再循环(EGR)方式和喷油控制策略对采用EGR技术的重型共轨柴油机性能与排放特性的影响.研究表明:合理减小单级增压器的涡轮有效流通面积与压气机流量范围或采用两级增压系统都能有效提升EGR循环能力,同时改善NOx-燃油消耗率(BSFC)和NOx-碳烟(soot)的trade-off关系;随进气温度升高,EGR率的提升和NOx的降低逐渐受到涡前温度过高限制,但降低进气温度能同时显著改善NOx-soot和NOx-BSFC的trade-off关系;相比高压EGR,采用低压EGR能有效增强废气循环能力与增压系统做功能力,显著改善NOx-soot和NOxBSFC的trade-off关系并将NOx降至更低水平;降低喷油压力与推迟喷油定时相结合能在实现等NOx时降低soot.经主-后喷间隔角度和后喷油量优化,采用主喷加后喷射的多次喷射策略能进一步降低soot.

重型柴油机高海拔严寒冷起动性能试验研究

利用高原环境模拟试验台,以某型高压共轨重型柴油机为试验对象,进行了高海拔严寒冷起动性能试验,研究环境温度及海拔高度对柴油机起动转速和怠速等参数的影响规律。研究结果表明:在-20℃环境温度下,海拔每升高1km,起动过程中初始期持续时间平均增加了0.5s,升速期平均转速升高率平均降低了44.6%,最高转速平均降低了35r/min,起动时间和怠速转速循环变动率分别平均增加了21.3%和36.2%。在海拔高度2 000m时,当环境温度高于-30℃时,温度每降低10℃,起动过程中倒拖转速平均降低了25.5r/min,初始期持续时间平均增加了0.42s,升速期平均转速升高率平均降低14.42%,最高转速平均升高了47.5r/min,起动时间和怠速转速循环变动率分别平均增加了38.88%和47.54%;环境温度在-35℃时,冷起动过程升速期出现转速波动,与环境温度-30℃时相比,起动时间增加了166.7%,而怠速转速循环变动率增大了144.8%。

高速柴油机顶置式配气凸轮机构的动力学计算

介绍了高速柴油机顶置式配气凸轮机构的动力学模型 ,用 MATL AB语言编制出变摇臂比顶置凸轮轴配气机构的动力计算通用程序 ,利用通用程序对 CT4 84 Q高速柴油机配气机构进行了动力学计算。计算结果表明 ,当柴油机转速增高到 2 80 0 r/ min时 ,凸轮与摇臂发生脱离现象 ,速度曲线波动较大。

柴油机燃用不同含氧掺混燃料燃烧火焰自发光研究

通过一台改造的光学单缸柴油机,研究了柴油与3种不同含氧燃料掺混后对柴油机缸内燃烧火焰发光的影响.3种含氧燃料分别为丁酸甲酯(MB)、正丁醇(B)和2,5-二甲基呋喃(DMF),掺混体积分数为20%,分别用MB,20、B,20和DMF,20表示.光学发动机转速为1,200,r/min、循环喷油量为20,mg,喷油压力为60,MPa.结果表明:柴油的发光滞燃期与放热滞燃期的差距最大,3种含氧掺混燃料在燃烧过程初期出现明显的、持续时间更长的"蓝焰"化学发光;3种含氧掺混燃料对燃烧碳烟的降低能力依次为DMF 20>MB 20>B 20,DMF 20降低碳烟的能力受滞燃期主导,后两者主要由含氧量决定;含氧燃料的加入减小了燃烧过程中的火焰温度和火焰面积,降低了燃烧过程中的碳烟.

高速柴油机活塞温度试验与热力耦合仿真

为改善现代高速、高强化柴油机活塞热负荷高的难题,以算例柴油机实测活塞温度为依据,利用温度拟合法模拟计算得出的温度场与实测结果吻合良好。以活塞、活塞销、连杆和气缸套作为耦合系统,在考虑各组件接触关系的基础上,将计算得出的活塞温度场作为温度载荷与标定工况下的燃烧压力、惯性力等机械载荷进行热力耦合计算,求得活塞在热力耦合作用下位移场分布情况。根据计算结果,对活塞结构做适当改进并进行模拟计算。研究结果表明:改进后活塞最高温度降低26℃,验证了结构改进的合理性,有效降低了高速柴油机活塞的热负荷。

轻型柴油机尾气排放后处理技术进展

阐述了轻型柴油机尾气主要污染物NOx和PM的后处理方法,对柴油机尾气催化氧化常用的贵金属催化剂以及NO-DOC新技术进行了介绍。探讨了目前柴油机尾气催化剂存在的主要问题和解决方法。

轻型柴油机EGR与喷油正时的协同性能研究

以一台高压共轨轻型柴油机为样机,研究废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)和喷油正时协同作用对发动机燃烧特性、燃油消耗率、氮氧化物(NOx)和HC排放的影响。研究结果表明:随着EGR率增大,缸内最大压力有所下降,瞬时放热率峰值有所减小。随着喷油提前角增加,缸内最大压力增大,瞬时放热率峰值先增大后减小。EGR率与缸内最大压力降幅、瞬时放热率峰值降幅均具有较好的线性关系。随着EGR率的增大和喷油提前角的减小,NOx排放降低,燃油耗增加,而且存在一个最佳的EGR率和喷油提前角的组合区域使HC排放达到最低。为了实现降低NOx排放的同时有效控制燃油消耗率和避免HC排放升高,低负荷时选择高EGR率并结合大喷油提前角的控制策略;中等负荷时选择适中EGR率结合适中喷油提前角的控制策略。

高速大功率柴油机曲轴齿轮有限元分析技术研究

根据高速大功率柴油机曲轴齿轮的结构和承载特点,对三维过盈装配有限元模型和齿轮对啮合有限元模型的建模方法进行详细分析和论述,在此基础上对曲轴齿轮过盈联接中的装配预应力和传递扭矩与齿轮内径和过盈量的关系,以及齿轮对动态啮合时的动静载荷和不同脉冲对结构强度的影响作相关理论分析,并用接触有限元方法进行对比分析计算,得到的结论可用于同类斜齿轮的设计和改进。

燃烧过程动态可视化装置的研制

研制了一种基于激光高速摄影技术分析发动机燃烧过程的动态可视化装置.它主要由光学发动机、光路系统、数据采集和信号同步控制系统及其它辅助系统组成.与同类装置相比,具有结构简单、成像清晰、分辨率高、操作方便的优点,实现了系统的同步启动与关闭,特别适于燃烧室形状和位置不同的发动机燃烧过程分析.试验结果表明,应用该装置可深入分析和研究发动机的喷雾、燃烧过程,这对寻求降低燃油消耗率、改善排放性能的新方法具有重要意义.

生物柴油自由喷雾特性的数值模拟和试验研究

运用三维CFD软件,建立了生物柴油和柴油自由喷雾的计算模型,计算了两种燃料自由喷雾的贯穿距离和液滴的索特平均直径,模拟了喷雾的发展历程;利用高速摄影装置,拍摄了两种燃料自由喷雾历程的照片。对两种燃料的喷雾特性进行了比较分析,对喷雾特性差异的成因进行了探讨。研究结果表明:模拟计算与高速摄影试验结果基本一致;生物柴油喷雾的贯穿距离和索特平均直径均较柴油的大,喷雾锥角较柴油的小;燃料的密度、粘度和挥发性的差别是导致喷雾特性差异的主要因素。

生物柴油碳烟特性的可视化研究

在1台光学可视化发动机上,采用高速摄影法,对不同掺混比例的柴油/生物柴油混合燃料进行研究,获取缸内燃烧火焰图像,通过双色法得到表征缸内碳烟总体分布的KL因子,分析了生物柴油对缸内燃烧过程和碳烟生成特性的影响。研究结果表明,随着生物柴油掺入比例的增加,最高燃烧压力逐渐降低,滞燃期相对延长,燃烧持续期缩短,火焰的亮度和分布面积都随之下降。KL因子的最高浓度降低,碳烟较浓的分布区域减小,碳烟的氧化进程加快。

DMCC技术在高速船用柴油机上的应用研究

为使船舶柴油机能够燃用低燃点的甲醇燃料,本研究在一台高压共轨涡轮增压高速四冲程柴油机的进气道安装一套甲醇喷射系统,通过甲醇电控单元(ECU)与柴油ECU协同工作,实现了船用发动机柴油/甲醇双燃料燃烧(DMCC)。试验结果表明:改装后的发动机可以用双燃料模式工作,其燃烧相位都较纯柴油模式时有所提前,主放热时刻更接近上止点,并且最大缸压、放热率峰值和最高压升率都高于纯柴油模式。双燃料模式(加装DOC)时可以满足国Ⅰ排放标准,CO、HC和NOx加权排放均低于纯柴油模式,PM排放与纯柴油模式相当。主要工况的甲醇对柴油的替代率都超过40%,最高达到55%,仅有满负荷工况受最大缸压限制而使替代率为30%左右。