风冷柴油机高原恢复功率台架模拟试验研究

风冷柴油机高原恢复功率台架模拟试验研究 1 1 1 2 1 1杨 勇, 李志刚, 沈宏继, 杨 策, 马 源, 刘丽芳 ()1 . 北京特种车辆研究所 , 北京 100072 ; 2 . 北京理工大学机械与车辆工程学院 , 北京 100081 摘要 : 通过对 B F8L 413 F 发动机选配大流量 、高压比的增压器 ,在发动机高原模拟试验台进行了台架试验 ,对 6 种改进型的增压器进行了高原台架模拟试验 ,通过对数据的分析 ,得出了海拔高度对发动机使用性能的影响 ,同 时也为高原地区发动机功率恢复提供了可行的技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 关键词 : 柴油机 ; 高原恢复功率 ; 台架模拟 ; 涡轮增压器 () 文章编号 : 100122222 20050220013203 中图分类号 : T K421 文献标识码 : B 解决发动机高原恢复功率问题 ,无论是对于高 高原模拟试验台2 原地区民用工程机械充分发挥其动力性能 ,促进经 高原台架模拟试验装置主要有进气节流装置 、 济发展 ,还是在军事需求上加强我军在西南边陲的 () 排气装置和引射装置等 3 部分 见第 14 页图 1。 威慑 ,维护祖国的领土完整都有着十分重要的意义 。 2 . 1 进气节流 柴油机在高原工作时 ,其进气压力要较标准大气 高海拔地区对柴油机性能的影响1 压力低 。为获得低气压 ,在模拟高原试验时采用进气 当海拔高度从海平面上升到 4 000 m 时 ,气压 节流法 ,通过调节进气装置的压力控制阀实现任意海 从 101 . 3 k Pa 下降到 61 . 3 k Pa ,降低了 40 % ,空气 拔高度下的真空度 。为防止进气压力波动 ,得到稳定 3 3 密 度 也 从 1 . 2 k g/ m下 降 到 0 . 8 kg/ m, 下 降 了的真空度 ,在进气节流阀与发动机进气口间装有一稳 1/ 3 。由于空气密度的下降 ,空气中的 O含量大约 2 压装置 ,稳压罐的真空度是通过气动薄膜阀节流空气 只有海平面的 40 %,50 % 。而进入柴油机气缸的 来建立 ;气动薄膜阀的开度越小 ,稳压罐真空度越大 。 燃油量是由燃油喷射系统所决定的 ,在一定转速下 ,气动薄膜阀的开度由比例调节器和气电阀门定位器控 单位时间里进入气缸内的燃油量保持不变 ,由于空 制阀的薄膜上方压缩空气的压力来调节 ,比例调节器 气密度随海拔高度的增加而减少 ,气缸内没有足够 由安装在稳压罐上的负压变送器输出的电流控制 。 满足燃烧所需的空气 ,使发动机动力性和经济性变 2 . 2 排气装置 差 ,热负荷增大 。排气装置主要由一个大的排气稳压罐与发动机的 海拔的升高使空气密度减小 ,空气中 O密度减 2 排气系统相连接 ,另一端的出口与引射器相连。稳压罐 小 ,总传热系数减小 ,最终导致散热器的散热流量减 的作用是将发动机脉动的排气压力波相对稳定在一定的少 ,散热器的散热能力不断下降 ;同时由于发动机燃 范围内。 烧条件的改变 ,后燃严重 ,导致发动机热负荷增大 。 2 . 3 引射装置 对于增压柴油机 ,大气压力的降低还会导致增 压器 引射器是模拟柴油机高原工况排气的一套装置 ,转速增加 ,压比升高 ,从而改变压气机特性图上 柴油它是一种利用射流来工作的器械 ,借助于压力相对高 机的运行线位置 ; 另一方面也会造成压气机出 的引射介质带走被引射介质 ,从而形成排气的负压 ,使 口温度升高 ,在中冷器冷却能力不变的情况下 ,增加 柴油机排气管中产生低气压 ,实现高原工况的模拟 。 了柴油机的机械负荷和热负荷 。高原条件下 ,涡轮 3 模拟试验方案及数据前燃气温度 、涡轮增压器转速 、最高燃烧压力 、烟度 、 3 . 1 技术方案燃烧过量空气系数及燃油消耗率等诸因素中的任一 高原功率恢复技术的核心是提高发动机的进气个均可能成为限制发动机发出正常功率的障碍 。 质量流量 , 使 其燃 烧室 内 的 空 气 密 度 达到与平 原地 区同 样 的水 平 , 保 证 燃 油能充分 燃烧 , 从 而达 到 恢 复 功 率 的 目的 。增压技术是提高发动机进气质 量的重要 手段 , 故 高原 恢 复 功 率 技 术 的研究很大程度上依赖于增压技术的 发展 。本次台架模拟试验的方案也是 通过选配大流量 、高压比的增压器 ,从 而达到发动机在高原地区使用中功率 恢复的目的 。 本次试验中试验用的增压器方案 共有 7 种 ,原机方案为 K27 增压器 ,其 余各方案 在增 压器 叶 轮 、蜗 壳 及 进 气 图 1 高原模拟试验台简图 口 等 方 面 均 各 有 改 进 , 分 别 为 3 . 2 . 2 试验数据分析 按照国军标发动机台架试验GH85A1 , GH85A2 , GH85B1 , GH85B2 , GH82 C1 , 要求 ,分别对 7 种 GH82C2 。试验目的为通过台架试验优选出功率恢 增压器在台架上进行了配机试验 。复效果好的方案 。 () 表 1 列出了标定工况点 2 500 r/ mi n发动机功 3 . 2 试验数据 率随海拔高度的变化关系 。可以看出 ,原机 K27 增 3 . 2 . 1 功率修正与当量海拔高度 温度影响的修 压器在标定工况点时模拟试验功率下降了 47 . 8 k W 正公式采用国家军用标准 GJ B () 20 %, 而同样条件下 GH82C1 方案与 0 m 时相比 769 . 2 —94 《装甲车辆用柴油机台架试验标准环境 下降了 7 . 7 % ,与原机相比有了较大程度的改善 。 状况 、功率的标定及燃油机油消耗的标定》中不同环 随海拔高度升高 ,各试验方案功率均呈下降趋 境状况下的功率换算 ,鉴于本试验为高原模拟试验 , 势 ,但原机 K27 方案在海拔 1 500 m 高度后功率明 数据对温度进行了修正 。 为修正稳压箱至发动机 显低于各改进方案 ,且下降率较大 ,说明该机型已不 间管路的沿程损失 ,引 能满足高原条件下动力性能的正常发挥 。各改进方 入当量海拔高度的概念 。按照国家标准海拔高度与 案在高原条件下 ,标定点的功率均有所改善 ,明显优 大气压力对照表对发动机进气 口压 力进 行曲 线 拟 于原机方案 。 合 ,可得到如下公式 : 2 第 15 页的表 2 为各型号增压器在台架模拟试 H = 0 . 566 p- 193 p+ 13 800 ,a a 验中最大扭矩点随海拔高度的变化情况 ,最大扭矩 式中 , H 为海拔高度 ,m ; p为大气压力 ,k Pa 。 a 将 点向高转速偏移 。究其原因是因为当海拔升高 、大 试验中压气机入口处的压力按上式换算后 , 气压力下降时 ,涡轮的膨胀比将增大 ,增压器转速上 得到当量海拔高度 。 升 ,使压气机压比升高 ,部分补偿了因海拔高度升 表 1 标定工况点各方案功率对比 增压器 海拔 0 m 时 当量海拔 涡前 温功率 下功率 下修正功 功率/ k W 型号 高度/ m 度/ ? 率/ k W 降/ k W 降率/ % K27 238 . 8 3 510 810 191 47 . 8 20 GH85 A1 222 . 5 4 589 818 192 . 6 29 . 9 13 . 4 GH85 A2 225 . 1 4 805 772 201 . 6 23 . 5 10 . 4 GH85B1 228 . 5 4 043 768 208 . 8 19 . 7 8 . 6 GH85B2 227 . 8 4 577 790 200 . 9 26 . 9 11 . 8 GH82 C1 231 . 6 4 080 736 213 . 8 17 . 8 7 . 7 GH82 C2 225 4 818 821 190 . 1 34 . 9 15 . 5 高而引起进气密度下降的影响 ; 但低速时柴油机的 最大扭矩点出现在 2 000 r/ mi n 附近 ;通常柴油机采 废气能量减小 ,涡轮增压器工作能力迅速下降 ,供气 用固定循环喷油量 ,进入高原地区后 ,如不对循环供 量减少 ,从而改变了压气机特性图上柴油机的运行 油量进行调整 ,在大气条件变化以后 ,压气机进口处 线位置 ,影响了柴油机的扭矩特性 。反映在柴油机的空气密度和涡轮后的排气背压发生了改变 ,从而外特性上不仅低速时最大扭矩值下降 ,而且最大扭 使柴油机的燃烧过程发生了重大变化 。由于进气不 矩点随海拔高度的升高而向高转速方向偏移 。海拔 足 ,过量空气系数减小 ,使得燃烧不充分 ,后燃严重 , 高度对柴油机扭矩的影响是诸多因素中影响较大的 柴油机系统热平衡发生了变化 ,受热部件热负荷升 高 。一个方面 。如表 2 所列 ,一般在模拟到 3 500 m 时 , 表 2 最大扭矩点变化情况 / m 当量海拔高度增压器 型号 0 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 K27 1 026/ 1 500 943/ 1 500 859/ 1 800 816/ 1 800 792/ 1 800 740/ 1 800 GH85 A1 1 084/ 1 500 1 017/ 1 800 941/ 2 000 897/ 1 800 854/ 1 800 816/ 1 800 GH85 A2 1 088/ 1 500 998/ 1 800 974/ 1 800 922/ 2 000 888/ 2 000 850/ 2 000 GH85B1 1 089/ 1 500 998/ 1 800 988/ 1 800 931/ 2 000 907/ 2 000 864/ 2 000 GH85B2 1 059/ 1 500 931/ 2 000 907/ 2 000 859/ 2 000 816/ 2 000 783/ 2 000 GH82 C1 1 022/ 1 500 988/ 1 800 945/ 1 800 926/ 1 800 883/ 1 800 855/ 1 800 GH82 C2 1 022/ 1 500 931/ 1 800 892/ 2 000 845/ 2 000 793/ 2 000 792/ 2 000 ( ( ) ) 注 : 表中数据为最大扭矩 N ?m/ 转速 r/ mi n。 由表 1 可以看出 ,改进后对发动机功率有明显 ; 偏移 ) 恢 复 效 果 的 方 案 GH85A2 , GH85B1 , GH85B2 , c高原地区恢复发动机功率有助于降低热负 GH82C1 涡前温度均低于原机方案 。这是因为改进 荷 。 后的增压器压比及流量提高 ,与原机相比发动机进参考文献 : 气量增加 ,过量空气系数增加 ,从而改善了燃烧 ,整 [ 1 ] 郄 健 ,刘天清 . 车用柴油机高原恢复功率问题的研究 机热负荷有所降低 。 () [J ] . 车用发动机 ,1996 3:252321 [ 2 ] 孙 崎 ,张云飞 . 工程机械用柴油机高原运行性能的研 4 结论 () 究 [J ] . 内燃机工程 ,2001 2:342421 [ 3 ] 沈颖刚 ,何保红 ,申立中 ,等 . 大气压力对涡轮增压柴油 ) a在高原地区通过对原机重新匹配增压器 ,采 ( ) 机燃烧过程影响的试验 研究 [ J ] . 内 燃 机 , 2002 3: 272 用大流量 、高压比增压器恢复发动机功率是可行的 29 . 技术方案 ; ) b在高原条件下发动机最大扭矩点向高转速 Simulated Experimentat ion Research of Po wer Recovery in t he Platea u Ba sed on Wind2Cooled Diesel Engine 1 1 1 2 1 1 YA N G Yo ng, L I Zhi2ga ng, S H EN Ho ng2ji, YA N G Ce, M A Yua n, L IU L i2f a ng (1 . Beijing Sp ecial Vehicle Instit ute , Beijing 100072 , China ; 2 . Engineering College of t he Mechanical )and Vehicle , Beijing Instit ute of Technolo gy , Beijing 100081 , China Abstract : Thro ugh selecting superchar ger s wit h high f l ux a nd co mp re ss radio o n t he B F8L 413 F engine , we p roce ssed simula2 ted experimentatio ns in t he simulated plat ea u te st2bed. Via t he simulated exp eri mentatio ns of six imp ro ved p roject s a nd t he te st result s , we analyzed t he inf l uence s of dyna mic p erfo r ma nce a nd eco no mic p erfo r ma nce of t hi s t ur bocha r ged die sel engine ver sus diff erent height a bo ve sea level . The re sult s p ro ved t hat we p ro vided mo re t heo retical gro undwo r k fo r imp ro ving t he perfo r2 mance of t he t ur bocha r ged die sel engine , a nd give so me f ea sible scheme s fo r po wer reco ver y i n t he platea u. Key words : die sel engine ; po wer reco ver y in t he plateau ; simulatio n in t he test2bed ; t ur bocha r ger [ 编辑 : 张玉花 ] file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56