高海拔柴油机燃烧过程研究综述
InternalCombustionEngine&Parts
0引言
我国高原地区具有平均海拔高、分布地域广的特点，其中平均海拔高度超过4000m的青藏高原面积约有230万平方公里[1，2]。与平原相比，高原环境具有大气压力低、空气密度小等特点[3，4]。特殊的高原环境致使柴油机燃烧过程恶化，易出现动力性不足、经济性变差以及碳烟排放量增加等不良现象[5，6]。柴油机作为我国当前交通、能源等基础建设装备设施以及国防装备的主导动力，其高原环境适应性直接决定了机械装备性能在高原地区的发挥[7]。通过对柴油机高海拔燃烧过程的研究，可以揭示高海拔条件对柴油机工作过程的影响机理，进一步探明先进技术的运用对柴油机性能的影响，对促进我国经济建设和加强国防安全具有十分重要的意义。目前，国内外相关研究主要集中在涡轮增压器与柴油机的高原匹配[8-10]、增压器高原性能[11，12]以及不同海拔下对发动机性能影响的研究[13-15]等几个方面，而不同海拔下柴油机燃烧过程的研究相对较少。1国外高海拔柴油机燃烧过程研究现状
柴油机燃烧过程是实现化学能转化为热能，又进一步转化为机械能的核心。燃烧过程的研究可以对柴油机高海拔性能变化的原因进行深层次的分析与探索，为柴油机高海拔适应性研究和新技术的研发提供依据。相比传统的自然吸气柴油机，利用涡轮增压及增压中冷技术能够提高柴油机高海拔进气质量和密度，改善燃烧过程。哥伦比亚J.Agudelo[16]通过研究涡轮增压柴油机在等负荷工况下的燃烧过程，得到如下结论：涡轮增压柴油机的机械效率基本不受海拔高度的影响，但在高海拔下，缸内混合气体火用损失增大，且在压缩过程尤为突出；同时在扩散燃烧过程火用损失也增大，降低了排气能量品质。在等过量空气系数工况下，大气压力对燃烧过程具有更显著的影响，最高燃烧压力降低，热效率减小。使用含氧燃料或者是提高进气氧含量的方式可以有效改善柴油机高海拔燃烧过程。哥伦比亚P.Benjumea[17]通过研究表明：与柴油相比，使用燃用纯棕榈油可以有效缩短滞燃期，但随着海拔高度的增加，燃烧持续期延长幅度更大；火用损失更小，有效热效率更高。美国宾夕法尼亚大学P.L援Perez[18]研究了富氧燃烧对自然吸气柴油机燃烧过程的影响规律，研究表明：富氧燃烧有利于减少最高燃烧压力随海拔的降低程度。由于国外海拔普遍较低，特别是柴油机研究领域较为领先的欧美国家，海拔高度多低于2km，在柴油机高海拔条件下的适应性研究相对较少，通过查阅相关研究文献，其主要方向还集中在高原排放和替代燃料等技术的研究。2国内高海拔柴油机燃烧过程研究现状
由于国内特殊的地理环境，柴油机高海拔适应性研究相对国外较多，特别近几年，在国家战略“一带一路”的倡导下，柴油机燃烧过程研究得到了较快增长，研究方式主要有高原实地测试、高海拔模拟试验平台、计算机仿真计算研究以及多种方法联合运用等。2.1高原实地试验研究
高原实地测试试验是最为直观、最能反映实际情况的研究方式，北京理工大学余林啸等[19]利用可移动测试台架，在3个不同海拔高度（1608、3284、4560m）地区对一台涡轮增压中冷重型柴油机进行了燃烧与排放的试验研究。结果表明：当海拔高度逐渐增大时，同一工况下的最高燃烧压力减小，燃烧始点推迟，燃烧持续期缩短，最高温度增大。装甲兵工程学院王宪成等[20]在海拔高度500m与4500m两个地区，利用实车测试系统对一台高功率柴油机
开展了高原实地试验研究。结果表明：高原地区最大燃烧压力要低于平原，且其对应的曲轴转角滞后，燃油消耗量增大，燃烧效率下降。2.2高海拔模拟试验研究
与高原实地研究相比，高海拔模拟试验具有标定成本低、周期短、试验条件可控等优点[21]。昆明理工大学申立中等[22]利用大气模拟系统，研究了大气压力对增压及增压中冷柴油机燃烧特性的影响规律。结果表明：随着海拔高度的增加，柴油机的燃烧压力均降低，经济性变差以及排气温度增大，与上述高原实地测试结果有类似之处。单级涡轮增压器的结构特点限制了其增压能力，无法满足柴油机高海拔进气要求，导致柴油机燃烧恶化，性能高海拔柴油机燃烧过程研究综述
熊春友（陆军步兵学院工程技术与应用系，南昌330000）
摘要院通过对柴油机高海拔燃烧过程的研究，可以探索高原环境对柴油机性能影响的机理，为柴油机高原性能提升提供理论依据。本文综述了国内外柴油机高海拔燃烧过程研究的总体情况，总结了高海拔环境对柴油机燃烧过程的影响规律，分析了提升柴油机高海拔燃烧特性的先进技术及策略。Abstract:Bystudyingthecombustionprocessathighaltitude,themechanismoftheinfluenceofplateauenvironmentontheperformanceofdieselenginecanbeexplored,andthetheoreticalbasisfortheimprovementoftheperformanceathighaltitudeofdieselenginecanbeprovided.Thegeneralsituationofdieselenginecombustionprocessathighaltitudeathomeandabroadwasreviewedinthispaper,theinfluenceofhighaltitudeenvironmentondieselenginecombustionprocesswassummarized,theadvancedtechnologiesandstrategiestoimprovedieselenginecombustioncharacteristicsathighaltitudewasanalyzed.
关键词院柴油机；高海拔；燃烧过程Keywords:dieselengine；highaltitude；combustionprocess·45·内燃机与配件
恢复有限，而二级涡轮增压技术能够实现对柴油机高海拔进气量较大的提升，是改善柴油机燃烧特性的重要技术手段。陆军军事交通学院熊春友[23]开展了二级可调增压柴油机高海拔燃烧与性能试验研究，结果表明：与单级增压柴油机相比，进气参数得到了优化，燃烧过程得到了改善，柴油机的动力性和燃油经济性得到了提升；在不同海拔高度、最大转矩全负荷工况下，随着VGT叶片开度的增大，柴油机最高燃烧压力、平均指示压力以及瞬时放热率均降低，且随着海拔的升高，VGT叶片最佳开度减少。2.3计算机仿真研究
由于计算机技术的不断进步和各种仿真软件的开发，仿真模拟及计算已成为柴油机高海拔研究的重要方式。北京交通大学高荣刚等[24]对增压柴油机进行了变海拔条件下的三维仿真研究。结果表明：柴油机的预混合燃烧基本不受海拔条件的影响，但随海拔高度的增加，扩散燃烧放热率则逐渐下降。总装备部汽车试验场韩小林等[25]建立了D683ZLCA9B柴油机燃烧模型，应用仿真软件进行了缸内
燃烧过程数值模拟研究。得到以下结论：高海拔下，柴油机最大缸内燃烧压力下降，压力升高率提高以及缸内温度增大，且缸内的最高燃烧温度、最高燃烧压力均随负荷的升高而增大。2.4多种方法联合运用
多种方法联合运用在某种度上可以减少部分复杂的工作量，并且能得到相互之间的验证和对比。装甲兵工程学院郭猛超[26]通过数值仿真和模拟试验结合的方式，进行了变海拔条件下缸内燃烧特性的影响研究。试验发现：4500m海拔下，最高瞬时放热率降低了18.4%，放热率重
心推迟了接近4毅CA，缸内最大燃烧压力下降了18.8%。通过对喷油参数的优化，可以在一定程度上对柴油机高海拔燃烧过程进行改善。任兆欣[27]等通过对传统机械泵柴油机仿真和模拟试验，提出了适当减少喷油泵最大供油量及采用增大喷油孔最大喷油量及采用增大喷孔数、减少喷雾锥角的喷油器的燃烧系统优化方案。3总结淤通过对柴油机高海拔燃烧过程的研究，可以探索高
原环境对柴油机性能影响的机理，为未来性能提升技术的开发提供理论支撑。当前，对柴油机高海拔燃烧过程研究已经成为国内外热点方向之一。于对柴油机高海拔燃烧过程的研究方法主要有高原实
地测试、高海拔模拟试验、计算机仿真试验以及多种方式联合应用等，探究了高海拔对柴油机燃烧过程的影响规律。盂为改善柴油机高海拔燃烧过程，许多文献研究了增
压、富氧等技术以及喷油参数优化、替代燃料等策略，但研究方向向变海拔增压技术侧重。参考文献院[1]靳嵘，张俊跃，胡力峰，等援高原自适应柴油机涡轮增压技
术研究[J]援内燃机工程，2011，32（4）：27-31援[2]周广猛援高压共轨柴油机高海拔标定和燃烧过程研究[D]援
武汉：海军工程大学，2012援[3]董素荣，许翔，周广猛，等援车用柴油机高原性能提升技术
研究现状与发展[J]援装备环境工程，2013，10（2）：67-70援[4]GB/T20969援1-2007特殊环境条件高原机械第1部分：
高原对内燃动力机械的要求[S]援北京：中国标准出版社，2007援[5]许翔，周广猛，郑智，等援高原环境对保障装备的影响及适
应性研究[J]援装备环境工程，2010，7（5）：100-103援[6]PerezP援L，BoehmanA援L援Performanceofasingle-cylingderdieselengineusingoxygen-enrichedintakeairatsimulatedhigh-altitudecondition[J]援AerospaceScienceandtechnology，2010，14(2)：83-94援[7]董素荣，熊春友，刘瑞林，等援高原环境下柴油机增压技术
研究与应用[J]援军事交通学院学报，2015，17（5）：44-48援[8]BensonR援S，SvetnickaF援V援Two-stageturbochargingofdieselengines：amatchingprocedureandanexperimentalinvestigation[C]援SAEPaper740740，1999援[9]PflugerF援Regulatedtwo-stageturbocharging-KKK'snewchargingsystemforcommercialdieselengines[C]援London，UK：IMechEHQ，1998援[10]董素荣，刘瑞林，刘刚援涡轮增压器与柴油机高海拔匹配
试验[J]援军事交通学院学报，2014，16（1）：42-45援[11]周文波，朱梅林援高原柴油机的涡轮增压技术研究[J]援柴油
机设计与制造，2003（3）：4-8援[12]徐斌，薄东，尧辉援高原发动机涡轮增压的效率修正计算[J]援车用发动机，2009（6）：8-11援[13]汪茂海，陈涛，张扬军，等援高原发动机热管理系统性能分
析研究[J]援汽车工程，2010，32（10）：851-853援[14]张家玺援高原环境对车用柴油机使用性能影响分析[J]援车
用发动机，2003（4）：52-54援[15]王军援WD615柴油机高原适应性技术研究[J]援内燃机，2003
高海拔富氧进气柴油发动机的排放性能
高海拔富氧进气柴油发动机的排放性能
熊云;张永虎;刘晓
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2011(033)007
【摘 要】随着海拔的增加,柴油发动机的碳烟和CO排放明显增加,NO<,x>排放降低.通过供应不同氧气体积分数ψ(O<,2>)的富氧气体,研究不同海拔高度(2 000、3
000和4 000m)时,富氧进气对发动机全负荷排放性能的影响.结果表明,富氧进气显著降低了高海拔发动机碳烟、CO的排放,略微降低了HC的排放,却增加了NO<,x>的排放.随着海拔的增加,同样ψ(O<,2>)的NO<,x>排放降低但仍处于较高的水平.因此,富氧进气在高海拔发动机上应用须控制ψ(O<,2>)在低富氧范围.
【总页数】5页(P618-622)
【作 者】熊云;张永虎;刘晓
【作者单位】后勤工程学院军事油料应用与管理工程系,重庆,401311;后勤工程学院军事油料应用与管理工程系,重庆,401311;后勤工程学院军事油料应用与管理工程系,重庆,401311
【正文语种】中 文
【相关文献】
1.不同海拔富氧进气柴油机富氧经济性分析 [J], 刘晓;张永虎;熊云;杨律
2.膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响 [J], 熊云;刘晓;范林君;许世海
3.进气道预混天然气对生物柴油发动机燃烧与排放性能的影响 [J], 敬启建;罗斌;何卓遥;朱磊;张武高 4.生物柴油发动机燃烧排放性能优化仿真研究 [J], 束海波;韩东鑫;王蓉
5.某柴油发动机非对称螺旋式进气道进气过程模拟分析 [J], 周波
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柴油燃烧后的产物比例
柴油燃烧后的产物比例
一、前言
柴油是一种广泛应用于交通运输和工业生产的燃料。在柴油机中，柴油被喷入燃烧室内，与空气混合后被点火燃烧，产生能量驱动发动机工作。然而，柴油的燃烧过程会产生各种化学物质，其中一些对环境和健康有害。本文将介绍柴油燃烧后的产物比例及其对环境和健康的影响。
二、柴油的组成
柴油是从原油中提取出来的液体燃料，其主要成分是碳氢化合物。在不同地区和不同品牌的柴油中，其具体组成可能略有不同。一般来说，轻质碳氢化合物（C1-C12）占主导地位，在高级别的柴油中还含有少量的硫、氮和其他杂质。
三、柴油的燃烧过程
在柴油机中，空气和喷入的柴油混合后被压缩，在高温高压下发生自然着火反应。这个过程可以分为四个阶段：
1. 蒸发阶段：柴油被喷入燃烧室后，由于高温高压和空气的作用，开始蒸发并形成细小的液滴。
2. 氧化阶段：在蒸发后，柴油液滴中的碳氢化合物开始与空气中的氧气反应，产生一系列的化学物质。
3. 燃烧阶段：在氧化反应后，柴油液滴达到自燃点，开始燃烧。这个过程会释放出大量的能量，并产生二氧化碳、水和其他化学物质。
4. 消失阶段：在燃烧结束后，剩余的化学物质会逐渐消失或被排出到环境中。
四、柴油燃烧后产生的主要物质
1. 二氧化碳（CO2）
二氧化碳是柴油燃烧后产生的最主要的物质之一。它是一种无色无味的气体，在大气中存在时间较长，对全球变暖和气候变化有着显著影响。
2. 一氧化碳（CO）
一氧化碳是一种无色无味的气体，是柴油燃烧后产生的有害物质之一。它可以与血红蛋白结合，影响血液输送氧气的能力，导致中毒。
3. 氮氧化物（NOx）
氮氧化物是指一系列由氮和氧反应形成的化学物质，包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。它们是柴油燃烧后产生的有害物质之一，对空气质量和健康有着显著影响。
4. 碳黑
碳黑是一种黑色粉末状固体，是柴油燃烧后产生的主要固体颗粒物之一。它对空气质量和健康都有着显著影响。
浅析高原环境中柴油机的低温启动与功率补偿
２００６年增刊 西部探矿工程
ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ ＥＸＰＬ０ＲＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２００６
文章编号：ｌＯ０４—５７１６（２００６）增刊一０３２９—０２
・钻掘工程与工程机械・ 中图分类号：Ｕ４６４．１７２文献标识码：Ｂ
浅析高原环境中柴油机的低温启动与功率补偿
季维生
（中铁十八局集团青藏铁路指挥部，天津３００２２２）
摘要：对高原环境下柴油机的低温启动和增压功率恢复进行了探讨和分析，提出了一些解决措施和方法。
关键词：柴油机；低温启动；功率补偿
青藏高原素有“世界屋脊”、“地球第三极”之称，藏北高原的
气候条件极其恶劣，对于各类施工设备的影响亦是非常大的，现
结合在青藏高原的一些实践经验和研究，谈谈高原环境对柴油
机的一些影响和解决措施。
１高原环境对柴油机的不利影响分析
藏北高原有近半年的封冻期，年平均温度在一３￣Ｃ～一６￣Ｃ。
青藏铁路格拉段穿越藏北高原，其中唐古拉山口海拔５０７２ｍ，气
压仅为５４４ｍｂ，自然条件极差，高寒缺氧，干旱少雨，年平均降水
量为２６０￣４３０ｍｍ，年平均蒸发量１３３０￣１７６０ｍｍ，年平均大风天
气ｌ１５～１６０ｄ，最低气温一３６℃～一４５℃。综上所述，高原的恶
劣环境条件，对于内燃机的影响十分严重（仅针对柴油机），柴油
机的使用效率、可靠性、耐久性和经济性均有不同程度的下降，各
类观测仪表的灵敏度和材料性能也有下降。轻质燃料的蒸发性
发生变化，柴油机的空燃比发生变化，进气压力降低，影响到燃烧
状况、爆发压力、输出力矩和比油耗。而在油耗上升、出力减少的
燃烧状况下，必然产生积碳，加快机器磨损、排放污染恶化。高原
引起的压缩终点力下降乃至普遍难以启动。高原环境下柴油机
经常处于大负荷下工作，加上风沙大，机械磨损严重，工作机的生
产效率、整机性能下降严重。在海拔５０００ｍ空气密度仅为海平
面的５５ ，获得同样的冷却效果，需要１．８２倍的容积空气，所以
车用柴油机高原环境适应性评价研究
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。
变海拔环境下的车用柴油机进气压力控制仿真研究
第６期（总第１９１期） ２０１０年１２月 车用发动机 ＶＥＨＩＣＩ Ｅ ＥＮＧＩＮＥ Ｎｏ．６（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１９１） Ｄｅｃ．２Ｏ１Ｏ
变海拔环境下的车用柴油机进气压力控制仿真研究
陈渝光 。，吕红梅。，钱 微 ，于 森。
（１．汽车零部件制造与检测技术教育部重点实验室，重庆４０００５０； ２．重庆理工大学电子信息与自动化学院，重庆４０００５０）
摘要：针对车用柴油机运行在高原地区外特性恶化的难题，提出了一种变海拔环境下柴油机进气压力控制方 法，该方法通过调节高压级增压器旁通阀流通系数来动态调节二级涡轮可调增压系统压比。在基于最佳空燃比和 最大输出功率的柴油机进气压力动态控制仿真基础上，建立了高压级增压器旁通阀流量系数与转速及大气压力的 匹配关系。仿真试验表明，该方法大幅度降低了大气压力变化对柴油机外特性的影响，动力性和燃油经济性得到
了明显改善。 关键词：柴油机；二级可调增压；高原试验；仿真 中图分类号：ＴＫ４２１．２３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２２２２（２０１０）０６—００６３—０４
高原面积占我国国土面积１／３左右，其中大部
分海拔高度Ｈ为２ ０００～４ ５００ ＩＴＩ。高原气候环境
的主要特点是大气压力 、空气密度 、空气氧质
量浓度 和平均气温 低。车用柴油机工作在
高原地区时进入气缸内的空气质量较小，气缸内进
气终点的压力低于设计标准，致使压缩终点压力和
温度达不到要求，引起柴油机最大功率和最大扭矩
大幅度下降，燃油消耗率上升。海拔越高，柴油机性
能恶化越明显。
采用二级涡轮可调增压是解决这一难题的有效
途径。本研究通过变海拔条件下二级涡轮可调增压
柴油机稳态工况的仿真研究，探讨适应变海拔工作
环境的车用柴油机进气压力控制策略。
１ 柴油机二级涡轮可调增压的原理及实现
１．１ 涡轮增压器
对于稳定工况，压气机平均消耗功率Ｐ 等于
涡轮产生的功率Ｐ 。Ｐ 取决于流过压气机气流的
6-第六章 柴油机燃烧
第六章 柴油机燃烧
由于能源短缺和人类对环境保护的日益关切，使得内燃机技术工
作者对柴油机燃烧、经济性以及排放产生极大的兴趣。然而，柴油机
的燃烧过程是相当复杂的，它的详细机理还不十分清楚。柴油与空气
的可燃混合气在燃烧室内若干部位产生自燃，而与此同时，一些其他
地方燃油可能仍处于液态。许多发动机在运行条件下，着火开始而燃
油仍在继续向燃烧室内喷射。此时燃烧室内的燃油同全部喷射油量之
比对燃烧过程有相当大的影响。而燃油在燃烧室内的分布规律对燃烧
的组织及其形态、对排放的形成都有重要影响。本章就柴油机燃烧的
基本内容及其目前发展做一分析论述。
§ 1 燃料的喷射与蒸发
1.1 喷射油束的形态
燃料在高压下经喷油器孔口射入燃烧室内，随着时间进展，燃料
油束向前伸展和扩张。为了解喷雾发展过程，人们通过等容模型燃烧
室对单个油束的观察，得到有关喷射特性的认识。 1．高压、室温条件下喷射的油束
日本学者藤本等人用高压等容模型燃烧室在室温条件下做试验。
燃烧室内压力为p0=0.098~9.91MPa，喷孔直径为0.27mm，喷油量取
0.09g，喷油器开启压力pj=33.7MPa。试验表明，从喷射开始后约0.5ms
至喷射结束时，油束形态有类似模式，如图6-1所示。一个充分发展的
油束，可将其分成各具特征的若干部分。
主流区：位于油束核心部分，单位体积内油滴量多，粒度大，流
速大，动量大，为高密度的主流部分。 混流区：燃料油滴数量少，粒度也小，流速低，在油滴间卷吸入
大量空气形成浓度减小的混合流域，它处于主流区的周围。 初始部分ls：油束刚离喷口具有较明显的圆锥形部分的长度。 混合部分lc：从初始部分末端至油束边界成湍流状态部分的长度。 穿透部分lp：为ls+lc，即基本保持圆锥形部分的长度。 稀释部分ld：油束的顶端，燃油稀疏部分。 通过观察和测量得知，喷射油束卷吸周围空气进入穿透部分。而
油束顶端在向前伸展中一方面排开周围空气，同时也卷吸进一些空气
柴油发动机的燃烧解读
项目四 柴油机混合气形成与燃烧
学习目标：
掌握柴油机两种混合气的形成方式及特点，掌握直接喷射式和分隔式两大类柴油机燃烧室的结构及性能特点；了解柴油机供油系统的组成和喷射过程，掌握柴油机的燃烧过程及影响因素，掌握电控柴油喷身系统的组成、分类、电子控制功能，并在学习过程中随时注意对柴油机和汽油机进行比较。
任务一 柴油机混合气形成
与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。
任务二 柴油机的燃烧过程
柴油机燃烧过程非常复杂，为了便于分析和揭示燃烧过程的规律，通常将这一连续的燃烧过程分为四个阶段，即着火延迟期（又称为滞燃期）、速燃期、缓燃期和补燃期，如图所示。
（一）着火延迟期
从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期称为着火延迟期。
着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。
物理准备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽化和混合。
化学准备过程：混合气的先期化学反应直至开始自燃。
特点：压力没有偏离压缩线。
影响着火延迟期长短的主要因素是：
喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟期越短。
柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。
燃烧室的形状和壁温等。
喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。
（二）速燃期
速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力.
特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）
一般用压力升高率λp〔kPa／(º)曲轴〕表示压力急剧上升的程度。
式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（kPa）;
△θ——速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（CAº）。
大气压力对涡轮增压柴油机燃烧过程影响的试验研究
０．ｔ ≯。 ■０ — ｌ１． ： 检测・试验 ．ｆ Ｉ ｜ ： ＿ 。，一 ． ｜ ｜・｜ ｆ＿ － ｜｜ － ＿ ？ｊ． ｔ。Ｉ ｔ ｊ －ｊ ｊ－ｔ ：Ｉ ．． ． ；套 孕 强 零 卑熟黪簪莓 冀 ｝ － ｌ － － ＿ｌ 一 ≯一 ＿ ０ｊ 。。０ ０｜ ． ｔ ｜＿ｊ｛≤ － 移 粤；罩拿 雩 零 ０ ０ｉ ＝ 一 一 － ，． ＿ ． ．一 － 一‘ ’ ｔ － ‘． ｜．々。 －。｜． ・一ｔ ．｜．々．： －｜鼻｜ｌ ０｜Ｉ． 期婀 窍 窑ｉ 重簪ｊ雳 摹；善笮 ｜｜・ ． ，｜∥ 簟ｌ ｊ ｌｌ： 。Ｉｌ 童昀鞋关摹妄 孥穗去若电妇 ｊ＿＿ｊ√ ０ ．０ｌ ： ｜每■ ． ｌＩ｜ ． ・：０ ｌ Ｉ ． ．｜Ｉ ≯ －－ 摘要：利用自制的微机化内燃机大气模拟综舍试验系统，对在平原地区和海拔２０００ｍ大气条件下运行的涡轮增压 柴油机燃烧过程进行了试验研究。根据试验结果，分析了运行在不同海拔地区涡轮增压柴油机的燃烧过程特点及 其影响因素，所获结论有助于对在不同海拔地区运行的涡轮增压柴油机的工作性能进行认识和理解。 关键词：涡轮增压柴油机；燃烧过程；高原 中国分类号：ＴＫ４２１．８；＂Ｉ＇Ｋ４２１．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—６４９４｛２００２１０３—００２９—０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ＳＨＥＮ Ｙｉｎｇ—ｇａｎｇ．ＨＥ Ｂａｏ—ｈｏｎｇ．ＳＨＥＮＩ ｉ—ｚｈｏｎｇ，ＹＡＮＷｅｎ—ｓｈｅｎｇ，ＢＩＹｕ—ｈｕａ ｛Ｉｒ￣ｓｔｉｍｔｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｎａｔｉｏｎ Ｅｎｇｊｎｅｅ ｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ￣ｈｎｄｏｇｙ，Ｋｕｎｎｆｎｇ ６５００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｍｉｃｒＤ—ｏａｍｐｕｔｅｒ ｏｃｍ￣ｌｌｅｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ—ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄｔｏ ｓｔｕｄｙｔｈｅ ｏａｍｂｕｓｆｉｏｎ ｐｒｏｃ￣ｏｆ ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ ｐｌａｉｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｒｅｇｉｏｎｓ Ｔｈｅ￣ｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｏａｒｎｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｔ ｈｉｇｈ ａｌ— ｔｉｔｕｄｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎ ｙｚｅｄ ｆｒｃｍ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ Ｔｈｅ ｃ￣ｔａｉｎｅｄ ｍｎｃｌｕｓｌｃｍ ａｒｅ ｕｓｅｌｕ［ｔｏ ｕｎ— ｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆ ｍａｎ∞ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｆａｒｍｉｎｇ ａｔ ｈｉｇｈ ａｌｆｉｔｕｄｅ ｒｅｇｊ。ｎｓ． Ｋｅｙ ｗ０｜ ：ｔｕｒｂｏ：ｈａｒｇｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅ￣ｓ；ｐｌａｔｅａｕ 柴油机在高原地区运行时，由于大气压力低，其 动力性、经济性、可靠性和废气排放性能指标都大幅 基金项目：云南省自然科学基金资助项目 作者简介：沈颖刚（１９６５一），男，副教授，硕士，主要研 究方向为内燃机高原工作过程。 收稿日期：２００２—０３—２５ ・邻缸引起的振动与本缸引起的振动相位不同 （见图６），这使得发动机运行时邻缸对本缸振动的影 响变得复杂，邻缸的振动不一定使本缸的振动加剧。 ３结论 ａ．振动从缸套到机身的传递路径近，衰减小， 缸套振动特性的变化将比较直接地反映到机身振动 特性上来，因此直接利用机身振动信号（而不是缸套 振动信号）来监测活塞一缸套的间隙状态是可行的； ｂ．不同的测点其传递函数不同，因此在进行振 动监测时，应根据实际情况合理选择测点，使得测点 离激励源最近，对激励力特性的变化最敏感； ＾骷机２００２年第３期 度下降，难以保证在高原地区的使用要求。为了使 柴油机在高原地区运行时具有良好的工作特性，除 根据高原特点设计适应于在高原地区运行的柴油机 外，最有效的解决办法就是采用废气涡轮增压。 柴油机的燃烧过程直接影响其工作性能指标的 好坏。为此，笔者利用自己研制的微机化内燃机大 气模拟综合试验系统，对涡轮增压柴油机在大气压 ｃ．邻缸的振动可以传递到本缸，其影响比较复杂。 ［参考文献］ ［１］扬建国．周轶尘．内燃机振动监测与故障诊断［Ｍ］．大 连：大连海运学院出版社，１９９４． ［２】应怀蕉．渡形和频谱分析与动态数据处理［Ｍ】．北京： 中国铁道出版社。１９８３． ：３］崔河润，周轶尘等．ＥＱ６１００—１汽油机活塞一气缸套 磨损状态的监测、诊断及专家系统的研究［ｚ］全国设 备诊断技术学术会议 １９９５． ［４］雷继尧．何世得等．工程信号处理技术［Ｍ］重庆：重 庆大学出版社，１９９０ ［５］李维娉ＥＱＩ４０—１型东风汽车维修手册：Ｍ］武汉： 湖北人民出舨社，１９８８ －
高原机车制氧研究与应用
高原机车制氧研究与应用
发布时间：2022-04-27T05:25:30.845Z 来源：《科学与技术》2022年第1月第1期 作者： 于峥 张晨宁
[导读] 2014年8月，首台HXN3型高原内燃机车在拉萨至日喀则铁路正式开通运
于峥 张晨宁
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022
摘要：2014年8月，首台HXN3型高原内燃机车在拉萨至日喀则铁路正式开通运营，高原内燃机车担当开通首日的客运牵引任务，国产大功率交流传动内燃机车登上“世界屋脊”，受到了西藏人民的热烈欢迎。拉日铁路开通以来，HXN3型高原机车牵引的旅客列车为周边百姓
和进藏游客提供了交通便利。铁路牵引动力难题的征服与雪域旅游线路的开通，使人们乘火车仰望世界第一高峰——“珠穆朗玛峰”，不再
是奢望。面对青藏铁路的高海拔、空气稀薄的困境，司乘人员面临着极大考验。为克服困难，在机车上加装制氧系统，以解决供养问题，
保障司乘人员安全驾驶。
关键字：内燃机车；制氧；应用
引言：HXN3型高原内燃机车，针对高原地区的特点进行了充分的适应性改进，具有功率大、结构简单、可靠性高、维护工作量小等特点，可抵御紫外线强、空气稀薄、严寒缺氧、大坡道、桥隧多等诸多不利环境影响，满足运用条件十分苛刻的青藏铁路牵引要求。
一、高海拔地区影响
在青藏铁路格尔木-拉萨段、拉萨-日喀则段，通过对机车柴油机功率试验以及牵引运行试验表明，在海拔高度2800-5100m间时，柴油机功率随着海拔高度的变化进行自动修正。在海拔高度约2800-4250m时，柴油机功率维持在额定功率3300kW左右。在海拔高度约4250-
5067m，柴油机功率随着海拔高度的升 高逐步下降。在海拔高度约4950m时，柴油机功率降至3000kW，在唐古拉站（海拔5067m），柴油机功率下降到约 2950kW。
高原地区因海拔高、气压低，导致空气中含氧量较低。对于在高原地区生活和工作的人来说，出现高原反应引起缺氧造成对身体将产生危害，会发生记忆力减退或者思维能力下降，甚至出现脑部缺氧引起的反应迟钝，以及身体其它方面的伤害。
柴油机高原环境适应性研究综述
第４期（总第２０７期） ２０１３年８月 车用发动机 ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥ Ｎｏ．４（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２０７） Ａｕｇ．２０１３
・综合评述・
柴油机高原环境适应性研究综述
周广猛，刘瑞林，董素荣，许 翔，刘 刚
（军事交通学院军用车辆系，天津 ３００１６１）
摘要：总结了我国高原气候环境特点，分析了柴油机高原环境适应性研究的需求，综述了柴油机高原环境适应 性研究的发展历程并探讨了进一步的发展方向。指出高原性能提升关键技术研究、高原环境下柴油机适应性标准 体系的建立、高原环境下电子控制技术的应用与发展等柴油机高原环境适应性研究是重点和方向。 关键词：柴油机；高原环境；适应性 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—２２２２．２０１３．０４．００１ 中图分类号：ＴＫ４２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—２２２２（２０１３）０４—０００１—０５
在世界的地理环境中，我国高原具有海拔高和 面积广的特点，海拔１ ｋｍ，２ ｋｍ和３ ｋｍ以上的高
原地域分别占全国陆地总面积的５８ ，３３ 和 ２６ ］，特别是号称“世界屋脊”的青藏高原，平均海 拔在４ ｋｍ以上，面积达２３０万ｋｍ。，而全世界海拔
２ ｋｍ以上的地域，仅占全球陆地总面积的１３．２ ，
远低于我国高原的相应比例。同时，我国西部高原 地域同印度、阿富汗等国接壤，军事地位突出；而阿
富汗高原山地环境对美军也提出了挑战。柴油机高 原环境适应性方面相关研究的开展对我国具有十分
重要的意义。
１ 柴油机高原环境适应性研究需求分析
随着海拔高度的升高，环境参数发生变化。
图１示出了我国年平均环境参数随海拔高度的变 化ｒ２］，由该图数据可得：海拔每升高１ ｋｍ，大气压力
平均下降９．５ ｋＰａ，大气温度平均下降４℃，空气密
度平均减小０．０９２ ｋｇ／ｍ。，水沸点平均降低２．７℃， 空气含氧量平均减少３Ｏ．１８ ｇ／ｍ。，紫外线辐射强度