淺談發(fā)動機高原反應的處理

淺談發(fā)動機高原反應的處理【摘要】針對高原地區(qū)發(fā)動機技術性能嚴重下降現(xiàn)象，分析其性能嚴重下降的原因，并提出了一種處理高原反應、充分發(fā)揮發(fā)動機的技術性能的方案?！娟P鍵詞】高原反應；汽缸壓力；單體泵；冷卻液溫度；增壓器在公司所屬毛爾蓋項目上投入使用的一臺中聯(lián)重科25噸全液壓壓路機，型號為YZ25B，其配置的DEUTZ6M1013C，發(fā)動機功率161KW，該設備使用了1000小時左右就出現(xiàn)無力掉速、排煙不好、排氣管顏色變紅和冷卻液溫度高的癥狀，聯(lián)系生產廠家及發(fā)動機廠家，廠家來人解釋是工作環(huán)境溫度高（正處夏季），海拔高（高度2000米左右），工作環(huán)境差，灰塵重。后更換了單體泵和噴油器，使用一個月左右又出現(xiàn)類似癥狀。針對這種情況相關人員對其進行分析、研究，并提出一種處理方案。發(fā)動機原理、性能分析對于一定型號的發(fā)動機在轉速不變的情況下，平均指示壓力直接影響著發(fā)動機功率，即發(fā)動機功率隨著海拔升高而下降，見圖2所示。其中可以看出主要表現(xiàn)有以下幾個方面：圖2發(fā)動機功率隨海拔變化圖功率方面隨著海拔升高、大氣壓力降低、空氣密度減小，空氣中的含氧量也減少，這對以柴油發(fā)動機為動力的工程機械影響尤為突出。以上的數(shù)據(jù)表明海拔每上升1000米，發(fā)動機功率、扭矩下降8%-13%，熱強度增加2%-5%；在我們這種施工環(huán)境下，功率、扭矩差不多要降15%左右。同時由于汽缸內充氣量減少，柴油燃燒不完全且燃燒速度慢，發(fā)動機熱效率下降，散熱性能下降熱負荷增加，燃燒不充分等，因此高原環(huán)境對發(fā)動機功率輸出影響十分嚴重。散熱系統(tǒng)方面對發(fā)動機而言，由于汽缸內空氣量減少，過量空氣系數(shù)下降甚至空氣量不足，燃燒狀況不良，后燃現(xiàn)象嚴重，使發(fā)動機熱負荷急劇增加；由于高原空氣密度、重量降低，使冷卻風流量減少；同時由于海拔高度升高冷卻液的沸點逐步降低，這些均可導致散熱能力下降熱負荷進一步增加。散熱不好這會使部分功率在發(fā)動機內部損耗變成熱能，造成作業(yè)溫度超過規(guī)定值影響正常使用。燃油及排放方面高原環(huán)境對設備的燃油經濟性能和排放方面也有著很大的副面影響，燃油消耗加大，發(fā)動機排放物CO、CH量也急劇增加。同時，高原地區(qū)沙塵的含量為低海拔的5-15倍，這增加了進氣阻力，使空氣過濾效果下降。又由于空氣中含氧量少使發(fā)動機燃燒性能迅速下降，這不僅使功率下降而且加劇了機器內部零部件的磨損，縮短了各部件的使用壽命。在高原地區(qū)發(fā)動機功率下降，特別是對功率儲備小的影響就尤為突出。提高發(fā)動機在高原地區(qū)的動力性與燃油經濟性的措施有以下三個方面：4.1提高發(fā)動機的壓縮比提高壓縮比，不僅可以提高壓縮終了氣缸內的溫度與壓力，加快燃燒速率，改善燃燒過程，減少熱損失，而且可采用較稀的混合氣，從而提高了發(fā)動機的動力性和燃油經濟性。隨著拔海高度的增加，發(fā)動機的充氣量下降，壓縮終了的氣缸壓力及溫度相應降低，因此爆震傾向小，從而為提高壓縮比創(chuàng)造了有利條件。不同海拔高度的壓縮比計算式為：除上述使用因素外，壓縮比還與大氣溫度、發(fā)動機負荷、發(fā)動機熱狀態(tài)等因素有關。因此，在提高發(fā)動機壓縮比時，應根據(jù)具體使用條件，合理選擇壓縮比。4.2合理選擇配氣相位合理選擇配氣相位可以提高發(fā)動機的充氣系數(shù)，改善發(fā)動機的動力性和燃油經濟性。配氣相位的確定，應與發(fā)動機的實際轉速范圍相適應。發(fā)動機的轉速不同，進、排氣門開、閉角對氣流慣性的影響也不同，因而進、排氣門開閉的最有利的角度應隨之變化。在進、排氣門開閉的四個時期中，進氣遲后角和排氣提前角影響最大。進氣遲后角是利用氣流慣性提高充氣系數(shù)，在一定的氣流慣性下，對應著一個最佳遲候角。進氣遲后角減小能提高低轉速下的充氣系數(shù)，改善發(fā)動機低速范圍的動力性與經濟性。反之，進氣遲后角增大，充分利用氣流的慣性，以增加進氣量，對經常處于高速運轉的發(fā)動機有利。排氣提前角主要影響作功行程中膨脹功Pw損失和排氣行程中的排氣功Px損失。排氣提前角增大，Pw增加，Px減??；排氣提前角減小則Pw減小，Px而增加。最佳的排氣提前角可使（Pw+Px）值最小。試驗表明，隨著發(fā)動機轉速的提高，排氣提前角增大，使廢氣能以很高的速度自由排出，并在極短的時間內排出大量廢氣。4.3采用增壓設備柴油機由于無爆震的限制，使用增壓器比較合適。柴油機裝增壓器后（一般是廢氣渦輪增壓），增加了進氣量，壓縮終點的壓力和溫度也相應提高，從而改善了發(fā)動機的動力性和燃油經濟性。由于發(fā)動機的工況復雜以及發(fā)動機罩下空間的限制，要求增壓器結構緊湊，渦輪等旋轉零件的轉動慣量小，反應敏感。此外，還應對柴油機的供油量及噴油提前角進行適當?shù)卣{整。隨著拔海升高，油氣混合氣變濃，燃燒滯后不完全。為此，應按拔海高度的增高適當減小油量，增大空氣量，以改善混合氣的形態(tài)，從而提高發(fā)動機的動力性和燃油經濟性。隨著海拔升高，發(fā)動機壓縮終了的汽缸壓力降低，火焰的傳播速度減慢。為此，可將點火提前角略微提前2°?3°。針對使用的壓路機所配置DEUTZ發(fā)動機具體情況來看，前面兩種方案操作起來需要對發(fā)動機內部構件進行改變，實屬不易，這需要發(fā)動機廠家特制相關部件。針對這種情況和改裝成本我們選擇了第三種方案。選擇了更換一臺配181KW發(fā)動機的渦輪增壓器、調速器、六只單體泵和六只噴油器，同時將噴油提前角作相應調整。針對該機的具體工作環(huán)境（灰塵大），在空濾前加裝了一個旋轉式空氣過濾器，在使用過程中大大縮短發(fā)動機保養(yǎng)的時間間隔。結語通過一段時間的使用情況來看，該方案取得了相當好的效果，發(fā)動機動力強勁、排煙良好、冷卻液溫度也有所下降，達到正常，功率比以前提高了將近20KW，性能達到了新機的狀態(tài)。高原反應對發(fā)動機的技術性能影響大，其最終能順利解決這種情況，首先在于分析思路正確，即采用增壓設備，增加了進氣量，壓縮終點的壓力和溫