下载文档原格式
车辆工程技术54车辆技术0 引言 当前我国国土面积中有近1/3的区域为高原地带，而这些地带普遍的特性便是空气稀薄、海拔偏高等，同时随着近些年来我国西部大开发的进程逐步加快，我国中西部地区在开发的过程中，需要装备大量的大功率柴油货运汽车及工程机械来进行开发。
但是由于我国的中西部地区高原地带气压普遍偏低，同时空气密度较低，这样就会导致大功率柴油机在高原地区运行过程中，常常会由于气缸内部给气量不足，这样就导致对柴油的燃烧空燃比降低，使柴油发动机的有功效率降低，同时还会导致柴油发动机油耗升高。
如果柴油发动机长期在这种环境的使用中，便会导致柴油发动机的使用性能进一步降低，同时根据有关调查数据显示与平原地区相比，在海拔达到3000~3500米时，柴油发动机的有功功率动力和相应的燃油经济性能平均下降3.8%和4.7%，同时柴油发动机在高原海拔地区压气机效率也平均下降5%~6%。
因此现阶段对柴油发动机在高于海拔地区运行的性能以及试验性进行研究，对提升柴油发动机的性能具有重要性的意义。
目前对柴油发动机在高原特性进行研究的过程中，主要是通过建立相应的高原模拟舱环境，来模拟柴油发动机在低气压环境下的实验场所，通过这样的实验场所，可以对柴油发动机在有关功率下的动力性能、经济性能、高原热平衡状态、排放状态等相关特性进行实验研究。
但是目前我们国内在真实的高原地区开展柴油发动机有功功率实验的研究还较少，这主要是源于在高原地区不同海拔进行柴油发动机的有功功率实验需要耗费大量的人力物力，同时试验结果也受到相关不可控因素的影响。
本次开展的柴油发动机的性能实验，通过昆明当地1900米实验台架的进排气海拔模拟设备对柴油发动机进排气进行加压以及抽负压从而模拟平原及高原环境进行柴油发动机性能测试，因而本次实验分别模拟海拔0米、当地海拔1900米和海拔3500米这三个高度进行柴油发动机的性能实验。
在实验过程中通过对柴油发动机的动力性能、经济性能、增压器效率性能等相关性的进行，便可以更好的总结出柴油发动机在高原环境下，随着海拔高度的变化柴油发动机的性能会发生如何的变化趋势。
内燃机两级涡轮增压技术的研究近年来，随着客户要求的提高，对整车动力性、经济性、舒适性提出更高的标准，同时为了兼顾日趋严格的法规要求，两级涡轮增压技术成为增压技术的研究热点和发展趋势。
论文针对某型号两级增压柴油机进行试验，结果表明，两级增压有效提高了柴油机全工况性能，尤其是低速工况及部分负荷工况的动力性和燃油经济性。
标签：两级增压；涡轮；发动机性能0 引言随着能源与环境问题日益明显，且为适应越来越严格的排放法规要求，对内燃机的动力性与经济性提出了更高的要求。
因此，内燃机节能减排是备受关注的重大科学问题，也是国家能源战略的重要环节。
通过两级涡轮增压降低内燃机的排量，是内燃机节能和减排的关键技术之一。
1 两级涡轮增压技术的研究现状两级增压系统（Two-stage System）两级增压技术将两台涡轮增压器（大小可异同、可有无放气阀、可废气涡轮或机械、电力驱动）联合运行，通过控制系统可以按不同顺序、不同比例的多种调节措施对空气进行一级或两级压缩。
某两级涡轮增压是两个WGT增压器进行串联，通过真空调节器对增压器的高、低压技术进行控制，从而满足内燃机各工况下进气量的需求。
因此，近年来两级涡轮增压成为内燃机增压领域受到关注的热点之一。
但两级增压匹配复杂且难度大，是两级增压技术研究的主要难点。
两级增压系统有大小、类型不同的两级增压器，两级增压器之间以及它们与发动机的气动联系更为复杂，对匹配提出了更高的要求。
另外，高低压两级增压器在不同发动机工况下的运行特性及变化趋势是不一致的。
2 两级增压器性能试验及验证2.1 两级增压器性能试验论文选用某型号两级涡轮增压柴油机为研究对象，发动机主要参数见下表：2.2 试验结果：（匹配两级增压器与VGT增压器的区别）2.3 试验总结从以上图示可以看出，为兼顾低速与高速的动力性，两级增压器是非常完美的一个选择。
低速段，通过增压器高压级的工作来满足动力性；高速段，通过增压器低压级的工作来满足动力性。
汽车三高（高温、高原、高寒）试验解析！汽车作为出行的重要交通工具，对性能、寿命等方面要求极高，影响汽车产品质量的因素很多，这就需要汽车经过严格的验证环节才能面市；而汽车“三高”试验正是检验新车品质、排除整车故障的关键一环，是考验新车能否适应极端苛刻环境的重要依据，设计开发是否满足要求的重要环节。
接下来漫谈君给大家带来”三高“试验的具体内容！一高温试验高温试验气候条件：吐鲁番当地7、8月份，白天气温需在40℃以上。
在此条件下对发动机进行调试，使发动机达到最低排放，并尽可能增强车辆动力性能，节省燃油，提高车辆在夏季的可操作性，能确保汽车在炎热的夏季避免开锅和失火等问题的发生。
发动机熄火保护汽车高负荷行驶若干公里后熄火停在挡风墙后，15分钟后检测发动机温度。
发动机匹配试验汽车在最恶劣的高温工作环境下高负荷行驶, 在连续高低速行驶和长时间爬坡的过程中，根据实际车辆行驶情况，不断进行修改和调试电控单元的各参数，使发动机输出功率满足汽车各档位、速度的匹配要求，同时，当水温达到一定限值时就要限制扭矩，从而控制加速和车速，使发动机水温能稳定在设计范围之内，有效保护发动机，在保护发动机的同时，还保证了汽车行驶性能在最佳状态。
共轨油压系统和温度测试汽车在最恶劣的高温工作环境下, 连续高速行驶和长时间爬坡的过程中，测试油泵、喷油器和供回油管的油压和本体温度是否在设计范围之内，同时，熄火停泊在挡风墙后，测试油泵、喷油器和供回油管本体温度。
ECU及各传感器温度测试汽车在最恶劣的高温工作环境下, 连续高速行驶和长时间爬坡的过程中，测试ECU及各传感器的本体温度，并熄火停泊在挡风墙后，在45分钟内测试ECU及各传感器的温度情况，确定ECU安装位置是否合理。
整车质量考核试验车在气温40℃左右和地面温度60℃以上的条件下，行驶3000公里以上，在此期间需没有因高温环境导致零部件（包括橡胶、塑料件）出现质量故障；空调在外界气温42℃、地面温度61℃时车室内温度是23℃—24℃，根据人的实际感受，舒适度满足要求。
车用柴油机高原环境适应性评价研究随着近年来中国内陆地区经济的快速发展，车用柴油机在高原地区的使用需求日益增长。
但高原环境的气压、温度、湿度、空气密度等特殊的自然条件，对车用柴油机的性能、耗油率、排放等方面产生了巨大的影响，因此对车用柴油机的高原环境适应性进行评价显得尤为重要。
一、高原环境对车用柴油机性能的影响1.氧气含量减少导致燃烧不充分，动力输出下降2.空气密度减小使得进气量减少，燃油的供应不足，降低油耗率3.气温下降导致燃油的喷出效果变差，使得燃烧时间延长，功率不足4.湿度低下使得柴油机内部的摩擦系数增大，摩擦阻力增加二、高原环境对车用柴油机排放的影响1.氧气含量减少，氮氧化物的生成减少，但是氧气不足导致污染物粒子增多2.因为空气密度的减小，汽车排放的氧气比例也会减少，如果此时发动机的燃烧不充分，就会产生较多的CO和HC等挥发性有机物3.气温下降使得尿素液体更难挥发，从而导致SCR催化剂的效率降低，对氮氧化物的去除率减小三、高原环境适应性评价的研究针对高原环境对柴油机的影响，目前的评价方法主要有以下几种：1.道路试验法：通过对在高原环境中行驶的车辆进行采集并分析相应的数据，来评价车用柴油机的性能以及排放情况，并对车用柴油机进行适应性的评价。
2.实验室试验法：通过将车用柴油机在高原环境下的性能和排放情况与低海拔地区进行比较，从而评价其高原适应性。
3.数值模拟方法：基于氧气含量、空气密度、湿度和气温等因素对车用柴油机的影响，采用数学模型对高原环境下的性能和排放进行预测和评价。
四、提高车用柴油机的高原适应性为了在高原地区获得更好的行驶体验并有效改善车用柴油机的性能和排放，需要考虑以下措施：1.优化燃烧道路设计：通过改善燃油喷射装置、增加压缩比和改善气道等方式优化燃烧道路。
2.调整燃烧控制参数：调整燃油质量和供氧量等参数，以确保燃烧效果良好。
3.使用高品质燃油：选择符合高原环境特点的高品质的柴油来改善发动机的燃烧和排放质量。
高原型工程养路机械装备的环境适应性研究高原地区是指相对海平面高度较高的地方，海拔一般在3000米以上，氧气稀薄、气温低、风力强等自然环境特点使得工程养路机械装备在高原地区的运行面临一系列特殊的环境适应性问题。
为了提高机械装备在高原地区的运行效率和可靠性，深入研究高原型工程养路机械装备的环境适应性势所必行。
首先，高原地区的氧气稀薄特点对机械装备的发动机性能造成直接影响。
氧气稀薄会导致发动机燃烧气体混合不均匀，燃烧效率低下，从而降低了机械装备的动力输出。
此外，氧气稀薄还会使得机械装备的涡轮增压系统失效，进一步减少了发动机的可用动力。
因此，在高原地区使用的机械装备需要经过合理的发动机调校和增压系统改进，以提高发动机的性能和适应性。
其次，高原地区的低温环境对机械装备的润滑、密封和冷启动等方面带来了挑战。
低温会导致机械装备的润滑油黏度增加，降低了润滑效果，增加了机械磨损和能耗。
此外，低温还会引起机械装备的密封失效，导致润滑油泄漏，进一步加剧了机械磨损和故障。
因此，高原地区使用的机械装备需要选择适合低温环境的润滑油，并加强密封系统的设计，以确保机械装备在极端低温环境下的正常运行和可靠性。
此外，高原地区的风力强劲也是机械装备需要应对的一个环境问题。
强风会导致机械装备在作业中受到较大的风载荷，增加了机械结构的受力和疲劳损伤。
为了适应高原地区的强风环境，机械装备需要进行结构优化和风洞试验，提高其抗风能力和结构强度，确保在强风环境下的稳定运行。
最后，高原地区的气候条件多变，炎热的白天和寒冷的夜晚之间温差大，这对机械装备的耐候性和热释放造成了影响。
长时间的暴晒和热释放会导致机械装备的外观老化和内部部件的损坏，降低了机械装备的寿命和可靠性。
因此，高原地区使用的机械装备需要采用耐候性能好的材料，并做好热释放控制，保证机械装备在恶劣气候条件下的长期使用。
综上所述，高原型工程养路机械装备的环境适应性研究是非常必要的。
研究和改进机械装备的发动机适应性、润滑密封性、抗风能力以及耐候性等方面，将有助于提高机械装备在高原地区的运行效率和可靠性，为高原地区的养路工作提供更为可靠稳定的支持。
高原环境对柴油车型技术的影响西藏等高原地区的环境主要以山地为主，具有高寒、缺氧、道路差、昼夜温差大等特点，部队车辆除完成正常的公路运输任务外，大多数情况下在无路或路况条件差的情况下使用。
藏北是高寒地区，气候干燥，长年气温较低，沼泽地较多，即使干燥的草地，其土质也较疏松；藏南山高坡陡，公路基本沿着河流修筑，雨季易塌方造成公路中断。
以上这些方面都直接影响了车辆的快速机动能力。
以往以化油器式汽油发动机为动力的车辆在这种环境下运行时，不仅动力不足，而且易出现“开锅”、“气阻”等现象。
柴油车在高原行驶能力方面有了很大的改善，其运行中的故障相对就少了很多。
外界环境对车身的影响锈蚀脱焊是车身损坏的主要问题。
西藏地区道路条件差，而军车执行的又不是单纯的公路运输任务，全年中至少有1万公里的行驶里程是在沙石路、石头路、涉水或丛林中穿行，颠簸、振动、飞起的石子撞击、树枝的刮划等，使车辆的外表、大梁、挡泥板等处伤痕累累；加上泥水的腐蚀，在外执行任务的车辆得不到及时的清洗或保养，更加速了车辆表面漆膜的脱落和车身的锈蚀。
昼夜温差的剧烈变化又造成车辆外表漆褪色；高原夏季阳光照射强烈，紫外线辐射能力强，气温高，篷布易于老化，加速了车辆表面脱漆部位金属件的锈蚀，严重影响了车辆外观，降低了车辆的使用寿命。
对起动机、蓄电池的影响采用柴油发动机的车辆在高原地区使用，虽然故障少了，功率提高了，各方面性能都得到改善，但在寒冷的冬季或藏北地区夏季的早晨，柴油发动机的启动依然不如汽油机快捷。
即使有预热装置，也很难在冬季或气温较低的情况下一次性启动成功，有的要启动3 一4 次，甚至不采取其它措施根本“打不着火”。
这样，起动机和蓄电池的使用寿命都受到了很大的影响，特别是蓄电池在几次连续大电流放电的情况下会出现匾电、极板硫化等现象。
对传动系的影响在西藏地区行驶的车辆，其上下坡频率普遍较高，从而造成换挡频繁，导致齿轮冲击加剧，加之在特殊的路况下行驶时离合器、轮胎打滑等现象，如此，就更加重了齿轮机构、离合器、传动轴等部件的负荷，使磨损加剧，传动系过早损坏，严重的会导致离合器烧蚀和齿轮断裂。
高原环境下增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠性研究任兆欣;苏铁熊;邢卫东;王正;邵萍;李静【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】针对涡轮增压器压气机叶轮在高原地区工作时潜在的轮毂疲劳失效模式，研究了高原环境下涡轮增压器转速的变化规律以及压气机叶轮轮毂疲劳失效危险部位的应力。
在此基础上，建立了增压器压气机叶轮的轮毂疲劳可靠度计算模型，分析了增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠度随不同海拔高度的变化规律。
研究表明，当发动机在高海拔地区工作时，涡轮增压器压气机叶轮发生轮毂疲劳失效的风险在增大，随着海拔高度的增加，压气机叶轮轮毂的疲劳可靠性在降低。
【总页数】5页(P55-58,64)【作者】任兆欣;苏铁熊;邢卫东;王正;邵萍;李静【作者单位】中北大学机电工程学院，山西太原 030051; 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，天津 300400;中北大学机电工程学院，山西太原030051;中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，天津 300400;中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，天津 300400;中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室，天津 300400;北京城区供电开发总公司，北京100022【正文语种】中文【中图分类】TK411.8【相关文献】1.增压器压气机叶轮在高原环境下的失效分析与改进 [J], 张继忠;武爱军;胡力峰;王林起;裴伟;闫瑞乾;庄丽2.增压器压气机叶轮低周疲劳强度有限元计算分析 [J], 黄若;孟令广;张虹3.增压器压气机叶轮直径对发动机低速转矩的影响研究 [J], 夏英子;李晓娟;赵福成;王瑞平4.涡轮增压器压气机叶轮与压壳相对偏心对性能的影响 [J], 张海佳;张宸宇;蒋荔荔;侯尧琪5.高原环境增压器离心压气机特性试验研究 [J], 李书奇;刘畅;胡力峰;邢卫东;杨震寰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高海拔（低气压）对柴油机及增压系统性能的影响及机理分析作者：刘大川张众杰马家明陆辰起刘瑞林来源：《科学与财富》2018年第35期摘要：综述了高海拔（低气压）对柴油机及增压系统性能的影响，从高海拔对整机性能和缸内燃烧影响，对增压器匹配特性影响以及对柴油机响应特性影响三个方面进行了国内外研究现状总结与分析，为进一步提升柴油机高海拔性能改善提供了理论依据。
关键词：高海拔；柴油机；燃烧；匹配特性；响应特性0 引言柴油机在高原使用时会出现动力下降、油耗增加、起动困难、热负荷增大、压气机喘振倾向增加和涡轮超温超速等问题[1]，据统计[2]，海拔每升高1000m柴油机动力性下降4.0%～13.0%、经济性下降2.7%～12.9%，HC、CO和烟度排放量增加30%、35%和34%。
1 高海拔（低气压）对整机性能和缸内燃烧影响高海拔（低气压）对柴油机的影响过程如图1所示。
对于指定的柴油机，功率和转矩是由平均有效压力唯一决定，指示热效率和过量空气系数、燃烧放热规律参数有直接关系[3]。
机械效率受泵气损失影响。
泵气功和进排气压差呈线性关系[4]。
高海拔下进气密度和温度降低，发动机压缩冲程上止点时的缸内状态与平原不同。
1989年李照东[5]研究发现：在等负荷工况下，由于柴油机高原燃烧压缩过程压力下降，供油提前角不变时，柴油机高原工作时滞燃期增加，燃烧始点后移，预混合燃烧所占的比例增大，扩散燃烧比例减小，燃烧开始后压力、温度上升得很快，继续喷入燃料的滞燃期缩短，扩散燃烧的温度水平提高，扩散燃烧速度增加，燃烧持续期缩短。
申立中[6]对自然吸气柴油机的研究结果也进一步验证了上述结论，但对涡轮增压柴油机在等负荷工况下的研究结果表明：柴油机的滞燃期、缸内最高燃烧压力及其对应的曲轴转角均变化不大，但后燃仍然明显增加，排温升高。
John A[7]对涡轮增压柴油机在等负荷工况进行研究进一步得出：随海拔的增加，涡轮增压柴油机的机械效率基本保持不变，在高海拔下，缸内混合气体？损失增加，而且在压缩冲程中更加明显；扩散燃烧时？损失增大，排气能量品质降低。
涡轮增压器对发动机性能的影响分析一、前言涡轮增压技术是现代汽车工业中广泛采用的一种发动机增压方式，通过压缩进气使氧气浓度提高，提供更多的可燃物，从而使发动机的最大输出功率和扭矩增加，同时降低了燃料消耗和排放。
而本文主要对涡轮增压器对发动机性能的影响进行了分析。
二、涡轮增压原理涡轮增压技术利用发动机排放出的废气来驱动涡轮轴，使其旋转，进而带动压缩机压缩进气，提高了进气压力和相应的氧气浓度，进而使发动机可以在产生更高功率和扭矩的同时提高燃油利用率。
三、涡轮增压对发动机性能的影响1. 提高发动机输出功率和扭矩通过涡轮增压技术，进气压力提高，氧气浓度增加，相当于增加了可燃物的供给，使得燃烧更加充分，从而使发动机的输出功率和扭矩增加。
以某型号为例，使用双涡轮增压器配合缸内直喷和可变气门正时技术，在高转速下可实现最大输出功率和扭矩分别为431PS和550Nm，相比于不使用涡轮增压的432PS和395Nm 有了较大幅度的提升。
2. 降低燃料消耗和排放涡轮增压技术使得燃烧更加充分，从而降低了燃料的消耗；同时通过进气压力的提高，使得氧气浓度增加，使得燃烧更为充分，从而降低了有害气体的排放，故涡轮增压技术被广泛应用于燃油经济性和低排放车型的开发中。
3. 提高高温高原性能高海拔地区和高温地区发动机会受到大气氧气浓度降低、气压降低等多种因素的影响，发动机的功率和扭矩受到影响。
而涡轮增压技术通过提高进气压力，可以使氧气浓度增加，从而提高了发动机的高温高原性能。
4. 加速车辆的动力输出响应涡轮增压技术可以减少了涡轮增压滞后的时间，从而提高了发动机的动力输出响应，使车辆加速更为迅速。
四、涡轮增压技术的发展趋势未来涡轮增压技术的发展将重点围绕以下几个方向：1. 转子材料和润滑技术的改进，以提高涡轮增压器的效率，从而进一步提高发动机性能。
2. 与气门正时技术的结合，以使控制进气和排气更为精确，进而提高发动机的功率、扭矩和燃油经济性。
高海拔下发动机性能及排放特性的研究引言高海拔地区的气压、氧气含量等因素对于发动机性能和排放特性都有影响，因此，对高海拔下发动机的性能和排放特性进行研究，具有十分重要的理论意义和现实意义。
本文通过归纳总结国内外相关研究，针对高海拔下发动机运转的特殊情况，探讨其性能和排放特性的影响因素，并在此基础上提出相应的应对措施。
一、高海拔下发动机的性能特性1.高海拔下引擎出现滞后现象高海拔地区气压较低，气体密度也相应变小，能量和热量的传递效率变低，引擎出现“漏气”现象进而出现所谓的滞后现象。
该现象一般只会在高速和高负荷下产生，因为较低负荷和转速下，仍然能够获得足够的空气量。
所以，为了获得更加精确和顺畅的加速，高海拔区域的汽车通常会使用涡轮增压或增容系统来提供更高的动力输出，以弥补丢失的动力。
2.高海拔区域的发动机油温度过高由于高海拔地区气压低，散热效率降低，因此高海拔区域的汽车发动机有可能会出现过高的油温问题。
这也是高海拔地区汽车发起机维修工作的一个常见问题。
为了避免这种情况，需要增加散热器或者增加冷却液的流量，以降低发动机的油温。
二、高海拔下发动机的排放特性1.高海拔下气候干燥，影响氧化催化器性能氧化催化器对于在汽车尾气中的二氧化碳、氮氧化合物、有害的挥发性有机物和一氧化碳等污染物有着重要作用。
然而，在高海拔地区气候干燥的情况下，氧化催化器的性能会受到较大的影响，当低湿度下的催化反应会变得越来越困难并且需要更高的温度来达到同样的反应程度。
2.高海拔下气压小，温度低，气体密度低，排放物不容易散发由于高海拔地区气压低、气体密度低，气体发散更加困难，故尾气在高海拔区域会停留较长一段时间，增加相应的污染物的浓度，也有可能影响周边环境的空气质量。
三、高海拔下发动机的应对措施1.采用涡轮增压或增容系统在高海拔地区使用涡轮增压或增容系统来提供更高的动力输出，以弥补丢失的动力。
2.增加冷却系统的散热机制为了降低发动机的油温，需要增加散热器或者增加冷却液的流量，以增加油液的冷却效果。
康明斯高原高温功率修正高原环境对柴油发电机组性能的实际影响及对策来源：机房360 作者：小柯整理更新时间：2010-5-6 23:32:27摘要：本文从理论分析出发，结合实例，来探讨高原环境对柴油发电机组性能的影响及其对策措施。
3.实际影响表1是我们对75GT11柴油发电机组原动机(A)6135D所作的平原、高原对比试验数据。
从中可以看出，随海拔升高，机组输出功率将显著下降，而油耗率、排温上升，排放状况恶化。
负载越大(50～110％)，影响尤甚。
表1(A)6135D柴油机高原性能变化试验结果项目参数海拔≤500m2206m3860m标定值实测值变化率%实测值变化率%4.对策措施根据分析研究，我们提出以下解决措施：(1)功率恢复型增压技术功率恢复型增压主要是对非增压柴油机在高原功率下降的情况下采取的增压措施，它通过增压供气，增加气缸的充气密度，以提高过量空气系数，达到缸内燃油充分燃烧、恢复平均有效压力的目的，使其功率恢复到原机低海拔标定水平，期间其供油量保持不变。
因此，良好的增压匹配是机组性能恢复最重要的技术关键。
(2)中冷措施进气经增压后，其温度随压力同时升高，影响进气密度及功率恢复，并造成热负荷和排温的急剧升高，进一步影响到可靠性。
采用中间冷却装置对增压进气进行冷却，有利于降低热负荷，并进一步提高功率，其与增压措施的配合是提高功率和可靠性的关键一环。
(3)热平衡控制增压恢复功率后，原机冷却系统已不能满足要求。
原因在于高原环境下，空气密度下降，冷却水沸点降低，如若采取水中冷措施，更增加了新的热源，为此需重新调整选配合适的水箱和风扇参数，使柴油机热平衡得到合理控制。
(4)增压型空气滤清系统柴油机增压时供气量将增加，尤其针对高原沙尘大的特点，要求空滤器应尽可能具有效率高、阻力小、流量大、寿命长、体积小、重量轻、成本低、保养易等特点。
(5)高原低温起动高原低温起动条件比较严酷。
海拔4000m以内极端温度虽不是很低(-30℃)，但由于气压低，起动时压缩终点压力及温度不够，以及增压装置对起动进气的阻滞作用，因此使起动状况不佳。
高海拔环境下柴油机性能的调整与优化随着人们对环境保护意识的增强和能源消耗的不断增加，高海拔环境下柴油机性能的调整与优化成为了重要的研究课题。
高海拔地区的氧气浓度较低，气温较低，大气压力较小，这些因素都会对柴油机的工作性能产生重要影响。
因此，在高海拔环境下，对柴油机进行合理的调整和优化是提升其性能的关键。
首先，针对高海拔地区的氧气浓度较低的问题，可以通过调整柴油机进气系统的设计来解决。
随着海拔的增加，氧气浓度下降，影响到柴油机的燃烧效率和功率输出。
因此，在设计柴油机进气系统时，可以采用增加进气道直径、增加进气道长度等方式来增加氧气的供应量，从而提高燃烧效率和功率输出。
此外，还可以考虑在进气系统中增加氧气传感器，实时监测氧气浓度，根据监测结果进行相应的调整。
这些调整和优化可以有效地提高柴油机在高海拔地区的工作性能。
其次，针对高海拔地区的气温较低的问题，可以通过调整柴油机燃烧系统的设计来解决。
在低温环境下，柴油的喷雾燃烧速度较慢，容易出现燃烧不完全和燃烧不稳定的问题。
因此，在设计柴油机燃烧系统时，可以采用增加喷油器喷孔的数目和直径、增加预混合器的容积等方式来增加燃油与空气的混合程度，提高燃烧效率。
此外，还可以考虑在柴油机燃烧系统中增加冷却器，降低进气温度，从而提高燃油的起燃温度，减少冷启动时的起动延迟。
这些调整和优化可以有效地提高柴油机在高海拔地区的工作性能。
最后，针对高海拔地区的大气压力较小的问题，可以通过调整柴油机排气系统的设计来解决。
在大气压力较小的环境下，柴油机的排气阻力减小，排气流速增大，会产生排气压力丢失和气流不稳定等问题。
因此，在设计柴油机排气系统时，可以采用增加排气管直径、增加排气管长度等方式来增加排气流速和增加排气管与气缸的接触面积，减少排气压力丢失和气流不稳定的问题。
此外，还可以考虑在柴油机排气系统中增加涡轮增压器，增加进气压力，提高柴油机的功率输出。
这些调整和优化可以有效地提高柴油机在高海拔地区的工作性能。
汽车用涡轮增压柴油机高原性能的研究叶林保1,杨林1,高治宏2(1.上海交通大学，上海 200030；2.一汽解放公司无锡柴油机分公司，江苏无锡 214026> 摘要针对高海拔地区特殊环境，涡轮增压柴油机在海拔20m、2200m、3800m进行了实地台架及道路实验；随着海拔升高，涡轮增压柴油机的动力性、经济性、可靠性等指标都会恶化，但采取适当措施，可以明显减少恶化程度；把最大扭矩点置于增压器压气机最高效率区，而额定功率点效率应在66%左右，能够提高柴油机高原综合性能；提高压缩比和起动机功率是保证高原起动性能的有效办法。
Research of highland performance of turbo-charged diesel engine for automobile Linbao Ye1，Lin Yang1，Zhihong Gao2）(1.Shanghai Communication University, Shanghai 200030, China；2.FAW Wuxi Diesel Engine Factory，Wuxi 214026，China>Abstract:According to the especially environmental at high altitudes,the turbo-charged diesel engine have completed the bench test and road test at analtitude of 20m、2200m、3800m.with the elevation increasing. The power 、economy and reliability of turbo-charged diesel engine can worsen.But the worse degree can decrease obviously with proper measure. Put the maximum torque point in the highest efficiency district of turbocharger pressure boost , and a efficiency of rated power should be around 66% , that can raise the diesel engine integral performance at high altitudes.It is the effective method of guaranteeing startability at high altitudes to raise compression ratio and starter power.Key words: turbo-charged diesel engine。
highland。
performance引言我国幅员辽阔，地形复杂，整个陆地版图是东低西高，且西部路况较差，山多坡陡。
我国陆地面积中，海拔1000m以上的占58%，海拔2000m以上的占33%，海拔3000m以上的占26%。
随着我国西部大开发的进行，西部汽车市场迅速增大，汽车流动性加大，使用情况更复杂，因而高原用柴油机的性能成为中国柴油机市场上各厂家必须解决的问题。
由于高原柴的特殊气候环境，油机必须解决以下几方面的问题：（1）动力性：额定功率及低速扭矩；（2）经济性：燃油消耗率；（3）可靠性：耐久性及性能的稳定性；（4）低温运行性能；（5）环保性：低尾气排放；（6）其它：烟度，柴油机冷却性能，机油温度的冷却控制等。
2000年～2002年，无锡柴油机厂与机械部西宁高原工程机械研究所合作，无锡柴油机厂6110ZL型柴油机在20m、2200m 及3800m三种不同海拔环境下进行了实地台架实验。
2003年冬季，搭载无锡柴油机厂6110ZL型柴油机的一汽军车为了考核汽车在青藏高原的综合使用性能，在整个青藏地区进行了广泛的道路实验。
本文就是通过对这两次高原实验的分析和研究，探讨涡轮增压柴油机的主要性能随海拔变化的规律和特点。
1、海拔高度对柴油机的影响大气参数、水的沸点都会随海拔高度变化而变化，见表1。
随着海拔升高，大气压力下降，空气的密度、空气的单位含氧量也均降低。
这些将使燃烧恶化，造成功率下降、油耗上升，排气烟度变黑。
大量实验统计结果表明，自然吸气发动机，海拔每升高l 000m 功率约下降8%～10％，外特性最低比油耗增加3％～4％。
采用涡轮增压后，由于增压器有一定补偿作用，增压柴油机的功率，随海拔升高而下降的幅度相对较小。
因此，为使发动机在高原工作时恢复其原有的功率，采用涡轮增压是行之有效的方法。
但对于增压柴油机，由于随着海拔升高，空气变得稀薄，柴油机实际进气量减少导致气缸内压缩终了压力、温度降低，起动困难，燃烧恶化，排气温度升高，增压器进气折合流量增加，增压器转速增加，柴油机输出的有效功减少，零部件热负荷变大，给柴油机使用寿命带来不利影响。
因此在高原使用的发动机，必须在开发阶段就按高原条件进行考核。
表1 大气参数、水的沸点与海拔变化对应关系车用增压柴油机匹配运行点的选择，主要根据汽车使用的道路条件而定，这点各国都不一样。
如美国的道路条件好，全国的高速公路网非常密集，同时山区较少，海拨也不高，所以他们把最大功率点放在压气机最高效率区或次高效率区之间，而最大扭矩点已接近喘振线。
而在欧洲，虽然欧洲的高速公路也相当发达，但欧洲的高山、丘陵较多、汽车必须有足够的爬坡能力和高海拔的适应性。
因此，欧洲各国在选择匹配点上采用了与美国相反的思路，把最大扭矩点置于压气机最高效率区，额定功率点约在65％等效率曲线附近。
这是由欧洲的具体道路条件决定的。
我国虽然也有一些高速公路，但就总体而言，不仅路面条件差，而且地形复杂，运行线容易穿过喘振线，因此我们也是把最大扭矩点置于压气机的最高效率区之内，其喘振裕度应该比欧洲更大，而额定功率点效率应与欧洲类似。
2、模拟高海拔实验与实地高海拔实验的对比分析控制发动机进气阻力来模拟发动机不同海拔的大气压力。
其与实地海拔实验相比，忽略了以下因素：a.曲轴箱通风环境；b.水的沸点随海拔变化；c.冷却风量<质量流量）随海拔变化；d.进气温度随海拔变化等。
因此，在低海拔地区用模拟方法开发的高原用发动机经常不能完全适应高原使用环境。
按增压器使用要求，当压气机前进气阻力大于10kPa 时，压气机端的机油密封将会失效，按表1统计数据，模拟实验将无法模拟海拔1000m 以上地区的气压对增压发动机的性能影响。
为了使增压发动机适应高原地区使用，必须到高原地区进行实地实验。
3、增压柴油机的高原台架运行实验为了使柴油机能适合我国高原使用，在目标使用环境进行开发是最有效的方法。
我公司与西宁高原工程机械研究所合作，充分利用西宁高原工程机械研究所的实验设备和条件，进行了合作开发。
合作开发的机型为6110ZL ，该机型的基本设计参数见表2。
实验样机首先在海拔20m 的无锡按照目标使用海拔要求行了预期性能开发，然后在海拔2206m 的西宁工程机械研究所和海拔3800m 的大坂山隧道收费站进行了性能对比和改进工作。
3.1经济性及可靠性工程实验 以往实验数据统计［1］表明，开发成功的能适应各种海拔使用的增压柴油机，海拔每升高1000m ，燃油消耗率升高约1.5%；增压器转速增加约6%；涡轮前排温上升约30℃；另外，进气折合流量增加3%，实际流量减少5%。
因此高原用涡轮增压器必须具有耐高温、超速的能力，流量范围应针对各种使用海拔相应加大，同时选用时要给允许使用的高海拔环境留有余地。
实验采取固定油门法。
主要经济性及可靠性指标变化见表3、图1、图2。
表3 6110ZL 型柴油机在相同配置下各种海拔高度外特性性能性能对比图1 6110ZL柴油机在海拔20m<实线）、2200m<虚线）万有特性对比从实验数据来看，由于气温的影响，增压器的进气补偿作用，以及在海拔20m 时空燃比较高，因而在海拔2206m以下环境，发动机的标定功率及最大扭矩没有损失；即使到了海拔3800m的环境，标定功率及最大扭矩的损失也很小。
但1000r/min时的扭矩定得较高，空燃比较低，随海拔升高，空气已经无法满足燃料需要，因而扭矩直线下降。
实验表明，6110ZL型柴油机的经济性和可靠性基本适合在海拔3800m以下环境使用。
但是，在海拔3800m时，1000r/min 时排温已经达到696℃，接近增压器要求的700℃极限；增压器最高转速达到了121700r/min，接近增压器安全转速130000r/min的极限。
如果要求在更高海拔条件下使用，需针对使用要求进行改进。
3.2冷机起动实验实验中，当海拔超过2000m时，每次冷机起动时都要冒白烟，等到热机后，白烟消失，且随海拔升高，冒白烟时间延长。
当时实验时间为9月上旬，西宁实验环境温度为20℃，海拔3800m的环境温度为10℃左右。
压缩终了时空气压力Pc及温度Tc 计算公式［2］：Pc=P0εn m n (1)Tc=T0εn-1m n-1 (2)P0—压缩初始压力ε—压缩比n—多变指数m=G c/G a—压缩终点时气缸内比空气量Gc、Ga—压缩开始和终点时气缸内的空气量T0—初始温度由计算公式<1）可知，在ε不变时，压缩终了压力P c与初始压力P0成正比。
由计算公式<2）可知，压缩终了温度Tc与初始温度T0成正比。
由表1的统计数据可知，随着海拔的升高，发动机的压缩初始压力和温度都成比例下降，导致压缩终了压力和温度的相应降低。
而着火温度随压力降低而增加［3］，当海拔达到一定高度后，使起动困难，热机时间加长，燃烧恶化，冷机起动后大量、长时间冒黑烟，甚至白烟。
6110ZL型柴油机样机是低海拔条件下开发的，许多高原情况考虑不足，与高原使用要求相比，压缩比较小，起动机功率也偏低，在海拔超过2000m后，起动时的气缸内压缩空气能量已经不能保证起动时的燃烧。
4、增压中冷柴油机的高原装车道路实验根据6110ZL增压柴油机高原台架实验结果，针对设计中的不足之处，改进了活塞、增压器、起动机、空气加热器等零部件的结构参数，主要改进工作见表4。
表4 高原用6110ZL主要改进工作改进后的发动机装在一汽集团的卡车上，在青藏高原进行了道路实验，道路最高海拔最高超过5200m。
实验结果表明，根据台架实验改进的发动机基本达到设计要求，可靠性、加速性、经济性、起动性能均达到设计目标。
5、结论a）为了保证涡轮增压发动机在海拔超过4500m高度下能正常工作，高原用增压柴油机在低海拔选用增压器做实验时，应该把最大扭矩点置于压气机最高效率区，而额定功率点效率应在66%左右，保证增压器低速不喘振，高速不超速；b）为了保证高原发动机的起动性能，需适当提高压缩比和起动机功率，并根据使用条件加装适当的冷起动装置，保证大气压力降低情况下，仍然有足够的冷起动着火能量。
