采用分析先导的设计方法开发新型13L重型柴油机

介绍了一种主要应用于中国重型货车市场的新型13L重型柴油机的设计开发。提供了使柴油机适用于中国市场运行的专有特性信息,详细描述了所用的设计技术。为了满足这些苛刻的要求,广泛应用了分析先导的设计方法,这一方法允许先对组件、子系统和整个发动机、后处理和车辆系统进行模拟,然后进行样机硬件设计。这样可以得到以前所不能达到的系统和子系统级的优化程度。描述了针对中国的排放策略以及对新型柴油机的实体设计策略,并提供了一些柴油机性能耐久性的细节。讨论了柴油机的构造,详细分析了机体、气缸盖及其密封、气缸和轴承等主要零部件。重点对气缸盖、机体和气缸盖衬垫进行分析,以保证在很高的缸内压力下密封的可靠性。讨论了在很高的缸内压力下工作的灰铸铁气缸盖的设计。同时也给出了轴承系统在不同润滑和运行条件下的优化和可靠性设计。对燃烧室的热流量进行估算,并根据估算结果对所采取的措施作了说明。     

发动机气门的新材料

在分析现用柴油机进排气门的常用材料的化学成分，高温强度和耐腐蚀性的基础上，研究推出了Ｔｉ合金和陶瓷等适合用于气门的新材料。介绍了这两种新材料的特性，使用温度极限，化学成分及存在的缺点，并附有详细的图表。     

气缸盖衬垫强度的计算机模拟分析

为防止气缸盖衬垫在发动机运行过程中损坏,研究了多层钢板气缸盖衬垫的特性,包括对缸内压力的密封性和疲劳强度。柴油机缸内压力高且气缸盖螺栓轴向拉力大,使衬垫处于苛刻的环境中。发动机性能提高后,衬垫钢板会出现裂纹,必须采取相应的对策。平的中心钢板产生裂纹的原因尚未找到,先前也没有相关的评估方法。因此,采用三维非线性有限元计算方法分析裂纹产生的原因。首先进行静态加压台架试验,并测定气缸盖衬垫的应变量,以确定计算的有效性。然后采用相同的方法计算应变分布,重点是钢板的位置。结果表明,裂纹方向上产生的应变取决于各钢板的相对位置。最后,采用相当于实际发动机耐久性试验的模型进行了估算,得出很高的应变,研究表明,裂纹是由钢板位置间的空隙引起的。该计算方法表明,当中心钢板厚度可变时,增加其厚度对减小应变很有效。中心钢板厚度的优化可使衬垫在完成实际发动机耐久性试验后不出现裂纹。     

轻量化高性能发动机的气缸盖衬垫优化设计实例

介绍一种多层金属气缸盖衬垫设计实例。这种新型衬垫由3层金属薄层构成。1层带小凸纹的薄金属层作为中间层，用于气缸孔的燃气密封。在实际发动机试验中，使用在密封凸纹区涂覆橡胶的衬垫，观察在挡圈垫片上附加凸纹的影响。气缸孔部分衬垫各层间涂覆橡胶层的剥落显示出附加凸纹方向的差异。讨论认为，附加凸纹不仅对燃气压力可能有静态密封作用，并且在发动机运行条件下，能有效维持涂覆橡胶的弹性。表面涂层是新型衬垫设计中引入的另一个新设计特性。表面涂层是一种柔软的弹性树脂涂料，其作用是减小衬垫金属层上橡胶涂层压紧发动机配合面后的剥落。在热冲击试验中观察到，表面涂层可有效减少橡胶塌陷、屈服和涂层剥落等现象。论述了发动机配合面的粗糙度由具有吸收剂作用的表面涂层冷流特性填充。此外，还论述了表面涂层能够保护橡胶免受冷却液的负胀影响。     

以煤为燃料的柴油机开发研究述评（上）

描述和概括了由美国能源部摩根敦能源技术中心发起并提供资助的以煤为 柴油机开发研究计划的结果。该计划的结果表明，柴油机可以设计成可靠地烧煤水浆运行。柴油机必须改用抗磨型活塞环和气缸套。为适应燃用煤水浆，柴油机的燃料喷射系统也必须改用硬质材料以增强抗磨耗特性。     

具有共轨式喷射系统的燃烧技术的新发展

新型MTU 4000系列柴油机，采用了一种新的共轨式喷射系统。它克服了传统喷射系统的典型约束，即喷射压力与柴油机转速有关，本文提出了有关燃烧技术发展的新措施，并要求充分利用共轨式喷射系统的优点，利用柴油机整个特性场中可获得的高的喷射压喷孔的数量，还可以应用更浅的活塞顶面盆槽从而将改善空气在燃烧室中的分布，最终可以降低有害物的排放和燃油消耗率。     

直喷式柴油机燃用柴油和生物柴油时的高均质压燃技术

在直喷式柴油机上很难实现高均质压燃。其主要原因是很难实现燃油充分气化和存在燃油喷雾撞壁问题。这种燃烧状况还会因压力升高率增加而限制最大运转负荷。与常规的燃烧过程相比,均质压燃的碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放会明显升高,且排放值很高。在一台直喷式柴油机上研究了2种实现高均质压燃的方法：采用日产公司MK型喷油系统和提早喷油。利用一台普通2L4缸共轨柴油机,以18．4和14．4的压缩比分别研究了喷油压力、喷油定时、废气再循环（EGR）率、EGR冷却器效率和压缩比的影响。鉴于目前人们对生物燃料的兴趣,结合高均质压燃方式,采用柴油和生物柴油,研究了燃料氧化特性对HC、CO、碳烟和氮氧化物（NO：）排放的影响。通过测量气态排放物、滤纸烟度值和压力进行研究。并用缸内压力计算出放热率和缸内压力升高率。减小压缩比能扩大高均质压燃充量的运行范围。在低负荷时,柴油和生物柴油的NOx和碳烟排放均可忽略不计。燃用生物柴油能使HC和CO排放减少。在高负荷时,碳烟排放变得较高,而燃用生物柴油则能使碳烟排放减少。简要介绍了实现低排放的几种柴油直喷方式,并分析了含氧生物柴油对这些燃烧方式的适应性。     

现代柴油机要求的高比功率涡轮增压器

人们对提高单缸功率和增压压力及降低柴油机价格的要求将日益迫切，这就要求未来增压器的增压压力能提高到４．５。文中阐述了压气机转了叶片数对压气机特性场的影响，以及对一种新开发的涡轮叶片的计算结果和测试工作，介绍了一种新系列涡轮增压器的详细结构及有关振动和流动特性的研究结果。     

国外资讯

日本进行温度对轨道弹性材料减振性能影响研究为明确环境温度对铁道沿线振动和噪声特性的影响,日本在夏季和冬季针对既有线板式轨道区间的相同地点测定了列车运行时的振动和噪声。首先通过温度对橡胶物理性能的影响分析轨道弹性衬垫用橡胶的动弹性率和损失系数,并给出了振动传递率的     

国内外机车柴油机轴瓦发展与水平综述

介绍了国内外机车柴油机用轴瓦的主要制造厂家及其产品的材料、性能、制造工艺与发展进程;阐述了国内外机车柴油机用轴瓦新材料、新工艺的开发与应用。     

小排量轿车柴油机减排技术的潜力

柴油机因其高的热效率占据了轿车市场很大份额。柴油机的改进主要体现在排放控制和性能改善方面。为满足更清洁发动机的要求,采用了多项新技术。尽管新技术在减排方面很有效,但应慎重应用,因为它们对燃油经济性和成本的影响各有利弊。因此,理解各项技术的特点并有效优化是很重要的,尤其对小排量柴油机更是如此。介绍了几种技术,并在小排量轿车柴油机上对其特性进行了研究。改善了减排潜力以符合未来排放标准。     

新一代Д49系列柴油机

本文介绍了通过修改结构,采用新工艺和新材料,改进机组特性,装用供油和供气电子控制设备来改进Д49型柴油机的工作结果。由于采用了上述新技术,形成了第三代的Д49系列柴油机,其代表机型是12ЧН26/26型柴油机。内燃机车用21-26ДГ-01型柴油机-发电机组中采用了该柴油机。这种柴油机能满足2012年起生效的EC2004/26EG排放法规的要求。     

内燃机车柴油机压缩压力不足的原因及预防

对内燃机车柴油机压缩压力不足的原因进行了分析,介绍了压缩压力不足时的检查处理方法,提出了严格制定和执行工艺标准、加强运用保养等预防措施,以避免柴油机压缩压力不足造成柴油机油耗增大、水温高等问题对机车造成的伤害。     

柴油机自动诊断专家系统

介绍了澳大利亚阿德莱德大学提出并正在开发的一种用于柴油机的自动诊断专家系统。该系统采用振动信号，并结合使用机油压力和温度，曲轴箱压力，排气温度和压力，废气排放值，进气管噪声值，并结合使用机油压力和温度，曲轴箱压力，排气温度和压力，废气排放道，进气管噪声值，进气管压力，燃油供给压力以及发动机瞬时转速，对柴油机进行了监近和故障诊断。介绍了先进的信号处理技术，还介绍了与故障状态有关的信号分析技术。     

柴油机喷油系统的发展第4代共轨喷油系统

为满足日益收紧的排放法规要求,柴油机管理系统正变得越来越复杂,不仅尺寸越来越大,而且其价格也日趋昂贵。研究的目的是在将柴油机优势最大化的前提下,开发一种简单且价格低廉的发动机管理系统。为此,提出了结合“动力”与“智能”的开发理念。“动力”意味着可以提供250～300MPa极高喷油压力的喷油系统;而“智能”意为领先的的闭环控制系统,这一系统可以利用集成在喷油器内部的压力传感器获得压力信号,自动修正喷油特性,即智能精准修正技术。这一技术将为柴油机创造出空前的附加价值。     

用于铁路的柴油机电子控制系统

现代柴油机必须具备的一项最重要的指标是运行费用低和利用率高。除和要求燃油消耗低外，用户还希望柴油机的排放水平跟上最新技术的发展。根本地影响这些特性的一组部件是柴油机电子监测控制系统，即ＭＴＵ的发动机控制系统，它能完全满足这些要求。     

进气参数对涡轮增压柴油机性能及排放的影响

涡轮增压柴油机的燃烧和排放性能在很大程度上受进气管增压空气参数(诸如进气总管空气压力和温度)的影响。为更深入地了解两种进气变量之间的关系及其对增压柴油机缸内燃烧和输出性能(包括燃油效率和排放)的影响,进行了分析和试验研究,本文概述其研究结果。了解和描述了进气总管状态对缸内燃烧性能参数的影响。研究指出,进气总管空气压力和温度是紧密相关的,与部分负荷工况或自然吸气柴油机相比,增压柴油机高负荷工况下两者有更强的依赖关系增压柴油机全负荷下进气总管空气温度改变时,总管空气压力亦随之变化,并且因此增压空气密度、柴油机效率和CO以及排烟都将发生变化,而NOx的变化相对来说更为明显。只改变进气总管空气压力,则性能和排放在部分负荷下的变化情况不同于全负荷。在进气总管温度保持不变的情况下,得出了进气总管空气压力随柴油机进口空气温度(即环境温度)的简单的变化关系式。还通过试验对进气总管空气变量对柴油机燃烧及其性能和排放的总的影响进行了研究。分析得出的预测值与试验值非常吻合。     

天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

现代化的内燃机车柴油机的电子喷射系统

目前,提高内燃机车柴油机节省燃油的性能和生态指标是一项急需完成的工作。为了完成此项工作,必须将机械供电系统转换成电子控制系统。采用控制燃油喷射的电子系统可以根据内燃机车发动机的工况柔性调整提前角和燃油的喷射压力,从而依靠工作过程质量的明显提高来提高燃油的节约效果和生态指标。现今,在内燃机车柴油机上采用2种型式的由电子控制的燃油系统。本文将介绍这2种电子控制的燃油喷射系统的结构、作用原理和构造特点。本文还列出了国内外生产的装备有燃油电子喷射系统的内燃机车柴油机的主要技术特性,并从其结构特点和内燃机车柴油机运用的角度出发,分析燃油系统的优缺点。在此基础上,文章还介绍了目前最适用于内燃机车柴油机使用的电子控制燃油喷射系统。     

超导材料的研发现状与应用

超导技术在铁路行业的应用具有广泛的可能性。为此,材料技术人员正从基础材料的制作到具体应用进行研发。本文着重介绍了超导线材及超导块材制作及改进的新工艺和新技术的动向,在材料制备方面,瞄准稀土类(RE系)超导材料及作为新材料的MgB_2(二硼化镁)材料的高特性化目标,研究了制备方法,并介绍了超导线材的弯曲试验及过电流试验结果。