生物柴油对发动机润滑油性能的影响

从分析市场回收的发动机润滑油特性入手,比较了在发动机润滑油中柴油、废弃食用油甲酯等的残留比例。实施发动机耐久试验,并间隔一定时间,对发动机润滑油采样,分析试样的总酸值、总碱值、动黏度,以及对部件的磨损等参数,调查了生物柴油对柴油机润滑油品质及润滑系统零部件的影响。指出发动机燃用脂肪酸甲酯（FAME）或FAME混合柴油时,会对发动机润滑油及润滑系统零部件产生较大的影响。’     

MAN B＆W RK280型柴油机从方案设计到投产广泛应用工程预测方法

为了设计出世界上最大功率的1000r／min柴油机，广泛应用了工程预测工具。设计功率为10MW的RK280型柴油机在零部件的热负荷和机械负荷两方面均达到了新的技术水平。其安全性、可靠性、排放、整机尺寸／重量目标以及输出功率和燃油消耗率指标的实现，均离不开可靠的工程预测工具的广泛应用。MAN B＆W柴油机公司经过市场调查，并吸取了RK270型柴油机10多年的经验，确定了RK280型柴油机总的设计目标。其后再经过周密严谨的概念分析程序，其中包括公司内的性能预测程序、计算流体力学分析以及有限元分析，很快就确立了诸如缸径和行程、V形夹角、转速和功率范围等主要参数。在RK270型柴油机上取得的紧凑的排气管系统经验帮助设计师们设计出从气缸出口到高效涡轮增压器的高效排气传递系统。高喷射压力和短喷射持续期的燃油喷射系统是其早期分析过程的另一特点。 随着过程的进一步扩展，进行了单个部件和系统的更为详细的热力学、结构和动力学的分析。在进行详细设计的同时，对关键部件进行超负荷条件下的加速疲劳试验，这使得关键部件的结构在开发过程的较早时期就固定下来。燃烧过程的3维模拟对设计进行了验证，并进一步减少了在权衡燃油经济性和排放性能方面所需付出的工作量。 发动机开发和制造工程师在设计中广泛应用工程预测方法以保证所完成的设计能以最有效的优化方式进行制造和组装以及使用和维修。 本文将介绍在预测发动机热力学、气体动力学特性过程中所采用的方法和程序，并介绍在获取发动机可靠的安全系数和发动机的完善性的过程中所采用的有限元方法。     

GE公司GEVO柴油机的开发

美国GE公司运输分部开发了一种新型柴油机以满足下一阶段的排放和燃油经济性要求。该型发动机的开发始于1998年,其包括GE公司现有发动机的最佳特性以及新发动机技术的最新发展。它将首先应用于自2005年起新造的符合美国环保局2级排放标准的内燃机车。GEVO12缸发动机在1050r／min下的标定功率达到3360kW,这相当于原来的一台7FDL16缸发动机所达到的功率水平。发动机的缸径为250mm,行程为320mm。这导致了采用约2．0MPa的较保守的平均有效压力。美国机车的2级排放标准较之0级和1级排放标准在降低NOx和颗粒物质排放方面具有特殊要求。为了达到NOx排放标准而对现有发动机作进一步调整势必造成燃油经济性的巨大损失。为此,GE公司运输分部正通过开发一种新型发动机来满足2级排放标准要求,新型发动机将不仅能满足排放要求,而且在燃油经济性方面较之现有发动机亦将有较大改进。发动机的性能开发包括燃烧模拟、系统模拟和优化。应用统计学方法对燃油喷射系统进行了优化设计以保证高效和可靠的运行。涡轮增压器设计采用了先进的空气动力学和结构模拟以获得高的效率和安全性。单缸机和多缸机的性能试验进一步改进了燃烧系统。采用一个严格的可靠性设计(DFR)程序对每个系统和部件的可靠性进行了评估。通过将尺寸和强度变量与整个环境范围内的工作应力进行比较,保证了关键零部件的可靠性。通过在高加速条件下进行广泛的耐久性试验,验证了发动机的可靠性。在2005年投入大规模生产之前,50台针对2级排放标准的机车将进行广泛的现场试验以进一步考察和改进发动机的可靠性。     

极限值试验发动机的设计和初步运行试验

在2001年汉堡CIMAC会议上介绍了赫尔辛基理工大学内燃机实验室的极限值试验机(EVE)项目。此后,完成了基础发动机的设计和制造,而且进行了普通功率密度的初步试运行。本文介绍发动机设计的一般情况及其控制和辅助系统,并叙述设计过程中遇到的理论难点和实际困难及解决方法。由于该项目纯属研究性质,并且是针对高功率密度的,因此在设计中采取了一些超常的解决办法。发动机的特殊构造包括燃烧室的形状,曲轴、气缸套、气缸盖、气门布置以及无凸轮轴运行系统。辅助系统包括很大的电气装置,空气增压、冷却润滑以及液压系统。有两套发动机运行控制系统,即“主控制”系统和“辅助控制”系统。前者用于诸如燃油喷射一类的调整场合;后者用于低速场合,诸如增压空气压力和温度控制。此外,发动机还装有独立的测量系统,其用于确定燃油和增压空气质量流量、气缸压力曲线以及发动机零部件温度等。在叙述试验结果时,重点放在观察各种控制和辅助系统的功能、使用方便性以及燃烧室的特点上。     

用于柴油机节能减排的DUAP燃油喷射系统

内燃机的任务是在燃料燃烧期间将其化学能经热能转变成机械能。发动机发明至今,人们一直在追求高效而洁净的能量转换过程和方法。为实现这一目标,需要协调发动机、燃油和燃油喷射系统之间的关系。燃油喷射系统负责将燃油注入发动机燃烧室并促使其燃烧。虽然经过长期不懈的努力,甚至利用了电子装置,空气与燃料的均匀混合以及完全燃烧的理想仍然尚未实现。近十二年以来,在发动机、燃油喷射系统和排气后处理系统的研发过程中,虽然完全燃烧的问题仍未解决,污染物的成因仍不十分明确,但大量工作仍是围绕降低污染物排放进行的。作为整个能量传递系统的组成部分,燃油喷射系统的功能和所有参数非常重要,对其充分了解有助于提供理想的清洁能源。DUAP燃油喷射系统的开发重点是高效高质量地进行燃油的喷射、雾化和燃烧,以及在各种发动机负荷条件下和燃用不同类型、不同质量的燃油时的运用灵活性。沿着这一方向去思考,传统的机械式和现代的燃油喷射系统（诸如共轨系统,包括压电陶瓷技术）,在燃油雾化和在整个燃烧室的分布方面,均仍有很大潜力。这两个参数决定着燃油的燃烧效果和清洁能源的最佳化传递过程。必须对高性能材料的使用和生产-测量-试验过程进行不断改进。也就是说,重新设计流程,包括技术、商业和社会层面。利用这种系统化再造过程,遵循工程规范,井井有条,就可以使燃油消耗和喷射系统组件的寿命提高一个档次。一个实例就是：在一台采用传统机械式喷射系统改进型发动机中燃油消耗降低了3.5%;用共轨喷油器,运行寿命超9000 h。DUAP公司的燃油喷射系统适用各种燃油,通过燃油的高效燃烧可提供清洁能源。为生产最优化的部件需要对设计和工艺进行深入了解。具备这种能力,是全面满足制造方、购买方     

柴油机气缸动力组的磨损对油气窜缸和机油消耗的影响

对于现代柴油机 ,耐久性是非常重要的。柴油机制造商力图延长大修期 ,而大修期通常受机油消耗率和油气窜缸情况支配。因此 ,理解发动机磨损 ,对气缸动力组动力学性能、对机油消耗率以及对油气窜缸的影响是必要的。本文利用气缸动力组动力学模型探讨气缸动力组部件 (活塞环和气缸套 )磨损的影响。所用的模型可预测磨损对活塞环运动、环间气体压力、油气窜缸等的影响。研究的参数有 :气缸套磨损、活塞环外表面磨损以及活塞环侧平面磨损。对两种不同型式的柴油机分别进行了模拟 ,这两种柴油机的特点明显不同。研究结果表明 ,磨损对两者的影响是有区别的 ,其相应的寿命也是不同的 ,这说明对不同型式的柴油机需要分别进行模拟化工作。模拟结果表明 :第一道环外表面磨损对于保持良好的控油以及油气窜缸控制影响非常明显 ;气缸套磨损是重要的 ,但其影响程度不如活塞环磨损 ;活塞环侧平面磨损对于两种情况均有明显影响     

运用分级模式系统测定发动机零件强度

对静载荷、动载荷以及各种载荷组合的持续作用下造成内燃机车柴油机功率损失和零部件损坏的各种原因进行了分析.鉴于零部件的材料与工作条件,建议采用分级模式系统计算其强度.试验表明,在设计发动机主要部件时,应运用专用试验台上的试验数据对计算结果及所选择的安全系数进行检验与确认.     

16V240ZJE型大功率柴油机的研制

１６Ｖ２４０ＳＪＥ型柴油机是与英国里卡多公司进行技术合作，研制开发的高强化，大功率柴油机，标定功率将达到３６８０ｋＷ。详细地叙述了Ｅ型机的设计思路，设计过程，设计参数和各零部件结构设计改进情况，以及Ｅ型机的开发试验，样机试验和耐久试验及台各零部件的可靠性评价结果，并根据耐久试验暴露出来的问题，对连杆，齿轮支承轴，弹性联轴节等做了改进设计，最后达到了各项设计指标，成功的完成了研制工作。     

高压共轨喷油器关键结构参数对喷射性能影响的仿真分析

高压共轨喷油器是高压共轨喷油系统中的最重要执行部件之一,其喷射特性的优劣将直接影响发动机的燃烧过程.由于高压共轨喷油器结构复杂,影响喷射性能的结构参数众多,因此为了了解喷油器众多参数对喷射特性的影响趋势以及影响程度,找出其中影响喷射特性的关键结构参数和运行参数、弄清这些关键参数在喷油器设计中的的选取原则,对其进行仿真分析是十分必要的.基于仿真模型对喷油器的关键结构参数进行变参数研究,以分析这些参数对其响应特性、喷油规律等动态性能的影响,探讨各关键参数的设计原则.     

极限值中速试验机的设计与应用

本文介绍的极限值发动机(EVE)是一种独特的缸径为200mm、专门用于试验研究的中速试验机,其基本结构设计成可满足高负荷和易于接近燃烧室的需要。电空系统的采用扩展了发动机的能力,使之可以实时修改若干参数,能够快速改变气门定时、增压空气参数、排气背压以及燃油喷射参数。在2001年CIMAC会议上首次介绍了该单缸试验机,在2004年CIMAC会议上介绍了其首次运行试验情况。其后,在赫尔辛基理工大学的内燃机实验室完成了几种不同的发动机试验。这些试验导致了发动机和辅助系统的某些修改,使其实用性、运行可靠性和安全性得到提高。在首台样机试验和经验基础上推出了一种全新的第二代气门系统。该系统是与坦佩雷理工大学液力与自动化研究所合作研制的。新的气门装置有两个致动器(原先的系统采用4个),而且发动机机油用作液压流体。高速控制系统重新编程,以充分发挥气门系统可控性的优势。为了产生与产品发动机相似的燃烧室条件,更换了气缸盖和喷射系统。在本文中将介绍该发动机目前的运行状态,其中着重介绍试验发动机的试验结果和运行结果。特别令人感兴趣的是电子-液压气门系统、发动机控制系统和辅助系统。文中将对气门运行数据(诸如开/关点和速度、气门升程、可调气门重叠角和各种运行模式)、增压空气压力和温度限值、燃料喷射系统性能、冷却系统参数以及测量系统与测试仪器逐一进行介绍。另外,还将介绍一维模型的结构,该模型用于许多方面,本文介绍其在支持实验室试验或在设计、评估未来发动机研究工作中具备的优势。     

柴油机的电子控制系统

将微机和电子控制技术用于柴油机的重要部件，以便实现柴油机的优化控制，使其在多变的运用工况下，可保持良好的性能，并提高发动机的可靠性和耐久性。本文着重介绍了开发试制的电子控制的贮压式燃料喷射装置，排气门控制系统和ＡＬＬ控制系统（即自动气缸润滑油注油系统）的工作原理，结构特点，功能试验结果以及有关实例。     

采用超高喷射压力降低重型非道路用柴油机的排放

利用广泛的发动机试验和运行循环仿真，确定了在非道路瞬态循环和特定用途中降低运行成本的潜力。采用1台6缸柴油机作为试验发动机，配装电装公司第4代G4S共轨喷油系统，能够达到300MPa的喷射压力，并采用FEV公司的先进重型燃烧系统。基本型发动机在装备喷射压力达200MPa左右的现代喷油系统时，在不带后处理装置的前提下可满足美国第4阶段中期排放标准。电装公司的G4S喷油系统除了能达到300MPa的喷射压力外，还具有静态防漏喷油功能，因此对于给定的喷油量，可最大限度地减少建立压力所需的泵油能量。     

大缸径燃气发动机燃烧系统的开发

由于环保以及经济原因,大缸径燃气发动机,尤其是中速机正在引起越来越多的关注。除了发电用途外,这种发动机也在海运和铁路运输领域发挥了很大的作用。除了必须满足严格的排放法规外,发动机可达到的燃料经济性水平也是客户考虑的关键因素。文章分析了大缸径燃气发动机特定的应用要求。由于其独特的应用要求,发动机燃烧系统的设计更具挑战性。与客车和商用车发动机不同,大缸径燃气发动机需要一种截然不同的设计理念。文章重点描述了FEV公司预燃室燃烧系统的开发。为开发该燃烧系统,在单缸发动机上将既有的CMD方法与试验进行了有机结合。依据CMD所进行的预燃室设计,开发进程因测试变量数量的减少而明显缩短。经系统优化后,较好的燃烧稳定性可将BMEP值控制在30 bar范围内。通过参数的调整,仿真和试验结果之间建立了良好的相关性,而且还明确了预燃室结构改变对试验结果的影响。     

地铁车辆EP2002阀自主大修的探索

广州地铁车辆的EP2002制动系统即将进入大修期,对EP2002阀的大修进行简要的分析与摸索,从自主维修的角度对EP2002阀的内部结构、大修内容、备件更换要求、试验要求、试验设备自主研制等多方面进行分析,为日后实现EP2002阀自主维修以及部件国产化提供素材。     

燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响

液体燃料进口温度对直喷式柴油机的影响是显著的。本文研究进口燃油温度对中速柴油机燃油喷射、缸内燃烧及对输出性能及排放的影响,介绍受进口燃油温度影响的主要喷油参数的变化,并开发了简化模型。研究指出：受影响的主要喷射参数包括喷油器喷射终点定时相对于喷油泵致动定时的变化量、喷油率、喷油持续期以及喷油油束的雾化。燃油温度对喷油参数的主要影响来自于燃油体积弹性模量和密度,而燃油黏度的影响不大。开发的模型可以预测由于进口燃油温度的变化引起的喷射参数的改变。预测结果指出,当进口燃油温度升高时,嘴端喷射始点定时相对滞后,喷油率降低,针阀开启持续期相对于基准状态有所延长。通过考察燃油温度对缸内燃烧过程的影响,分析了发动机输出和排放相对于燃油温度的变化趋势。预测指出,对于运行在全负荷下的普通柴油机,燃油温度的升高将会使CO、HC、PM以及烟排放值增高,而使NOx排放值降低,对燃油效率有不利影响。对一台中速四冲程柴油机进行试验得到的输出和排放值结果与趋势分析预测结果吻合。研究结果和开发的模型通常可以用于压燃直喷式液体燃料发动机。     

小型非道路用共轨直喷式柴油机的技术理念

近年来,由于对工业用发动机运行平顺性和低燃油耗方面的要求日益提高,因此,要求农业、园林及工程机械等非道路用发动机具有高功率、低燃油耗和低噪声的特点。此外,即使是小型发动机,其电子控制装置的发展趋势也需保持一致。基于这些背景,开发了采用共轨燃油喷射系统的新型非道路用直喷式柴油机,以满足上述要求。评述了在小排量非道路用柴油机上采用共轨燃油喷射系统,以及优化燃烧系统和喷油特性的技术。     

A型地铁车辆转向架大修工艺分析

南京地铁1号线列车采用中外联合研制的标准A型地铁车辆转向架,该类型转向架大修主要采用自修与委外相结合的模式,工艺流程分为分解-部件检修-组装-试验4步,大修重点按模块化可分为构架检修、轮对轴承轴箱检修、驱动系统检修、悬挂系统检修、制动系统检修、中心牵引装置检修以及转向架组装后的静载称重试验。该类型转向架的关键部件及重要零配件均采用进口部件,其委外检修质量控制、进度控制及备件的供应是制约大修周期的重要因素。除此之外,人员熟练程度、检修能力等也会影响大修的整体进度。可以通过进口部件的国产化、委外部件的质量检查、提高人员操作技能等多种措施,提高转向架大修的质量及效率。     

空调客车“三机”大修问题的探讨

简述了空调客车的柴油机、发电机、空调机组及其控制系统大修的现状，从零部件的清洗、检修工艺布局和柴油发电机组的试验等方面分析了大修的工艺流程，并建议尽快制定清洁度标准和建立检修管理网络。     

V6柴油机怠速声品质的改善

Hyundai公司对V6柴油机用于由新8档自动变速器组成的动力总成时的怠速声品质进行了广泛的研究，以便分析机械激励噪声和燃烧激励噪声所起的作用。首先，在发动机研发初期，可以采用试验模态分析及按发动机各功能系统的稳定性设计来改善动态特性。另外，增强发动机的结构阻尼，能在燃烧激励增强时使发动机的燃烧噪声维持在目标值水平。在整个结构阻尼分析的频率范围内，发现有些零件较好，有的零件较差，然后对系统中的薄弱环节进行优化。在本研究中，正时链罩采用被动约束涂层减振处理来改善发动机前端2～3kHz范围内的辐射噪声，并运用了最大喷射压力为180MPa的第3代共轨系统，它配装了压电式喷油器，该喷油器有成型消声罩，并能进行充、放电时间控制。为使该发动机达到欧5排放标准，采用新喷油策略的低排放燃烧概念也很重要。然而，这种燃烧模式会产生粗暴的高频噪声，并使怠速稳定性变差。所以，应优化对预喷射和后喷射的控制，以降低和优化燃烧室内的燃烧激励噪声。因此，在发动机研发过程中就应考虑到车内声品质和辐射噪声的最佳化，而且，要确保乘客更易接受的声品质。     

新一代载重车发动机活塞环端面磨损的解决方案

排放法规限值的日益收紧对发动机的各项研发工作提出了新的挑战。为了满足改进燃烧和提高发动机效率的要求,导致发动机的负荷增加和磨粒尺度增大。改进发动机会导致活塞环及活塞环槽面临苛刻的摩擦学条件,因而活塞环端面磨损正成为活塞环设计时要解决的关键问题。防止活塞环端面磨损最常用的方法是镀铬。但这种方法在耐久性（厚度太薄）和金相图（表面粗糙）上有一定的局限性。为此,现已开始采用氮化处理的不锈钢第1道活塞环,以改善对端面的保护。与镀铬层相比,氮化层的硬度较高,且比较光洁。然而,对于新一代载重车发动机而言,在某些情况下,采取氮化处理应对摩擦学条件的能力也有其局限性。一种新的解决办法是采用热喷涂工艺。这种工艺能增加保护层厚度,从而减少活塞环与活塞环槽的磨损。为了在严酷的工作条件下评价各种端面磨损解决方案的效果,设计了特殊的发动机试验程序。对各种活塞环技术的评定结果显示,热喷涂的性能最佳。长期试验结果也显示,热喷涂层能提高端面的耐久性。