发动机高原反应处理论文

浅谈发动机高原反应的处理

【摘要】针对高原地区发动机技术性能严重下降现象，分析其性能严重下降的原因，并提出了一种处理高原反应、充分发挥发动机的技术性能的方案。

【关键词】高原反应；汽缸压力；单体泵；冷却液温度；增压器

在公司所属毛尔盖项目上投入使用的一台中联重科25吨全液压压路机，型号为yz25b，其配置的deutz6m1013c，发动机功率161kw，该设备使用了1000小时左右就出现无力掉速、排烟不好、排气管颜色变红和冷却液温度高的症状，联系生产厂家及发动机厂家，厂家来人解释是工作环境温度高（正处夏季），海拔高（高度2000米左右），工作环境差，灰尘重。后更换了单体泵和喷油器，使用一个月左右又出现类似症状。针对这种情况相关人员对其进行分析、研究，并提出一种处理方案。

1.发动机原理、性能分析

对于一定型号的发动机在转速不变的情况下，平均指示压力直接影响着发动机功率，即发动机功率随着海拔升高而下降，见图2所示。其中可以看出主要表现有以下几个方面：

图2 发动机功率随海拔变化图

2.功率方面

随着海拔升高、大气压力降低、空气密度减小，空气中的含氧

量也减少，这对以柴油发动机为动力的工程机械影响尤为突出。以上的数据表明海拔每上升1000米，发动机功率、扭矩下降8%-13%，热强度增加2%-5%；在我们这种施工环境下，功率、扭矩差不多要降15%左右。同时由于汽缸内充气量减少，柴油燃烧不完全且燃烧速度慢，发动机热效率下降，散热性能下降热负荷增加，燃烧不充分等，因此高原环境对发动机功率输出影响十分严重。

3.散热系统方面

对发动机而言，由于汽缸内空气量减少，过量空气系数下降甚至空气量不足，燃烧状况不良，后燃现象严重，使发动机热负荷急剧增加；由于高原空气密度、重量降低，使冷却风流量减少；同时由于海拔高度升高冷却液的沸点逐步降低，这些均可导致散热能力下降热负荷进一步增加。散热不好这会使部分功率在发动机内部损耗变成热能，造成作业温度超过规定值影响正常使用。

4.燃油及排放方面

高原环境对设备的燃油经济性能和排放方面也有着很大的副面影响，燃油消耗加大，发动机排放物co、ch量也急剧增加。同时，高原地区沙尘的含量为低海拔的5-15倍，这增加了进气阻力，使空气过滤效果下降。又由于空气中含氧量少使发动机燃烧性能迅速下降，这不仅使功率下降而且加剧了机器内部零部件的磨损，缩短了各部件的使用寿命。

在高原地区发动机功率下降，特别是对功率储备小的影响就尤为突出。提高发动机在高原地区的动力性与燃油经济性的措施有以

下三个方面：

4.1提高发动机的压缩比

提高压缩比，不仅可以提高压缩终了气缸内的温度与压力，加快燃烧速率，改善燃烧过程，减少热损失，而且可采用较稀的混合气，从而提高了发动机的动力性和燃油经济性。

随着拔海高度的增加，发动机的充气量下降，压缩终了的气缸压力及温度相应降低，因此爆震倾向小，从而为提高压缩比创造了有利条件。不同海拔高度的压缩比计算式为：

除上述使用因素外，压缩比还与大气温度、发动机负荷、发动机热状态等因素有关。因此，在提高发动机压缩比时，应根据具体使用条件，合理选择压缩比。

4.2合理选择配气相位

合理选择配气相位可以提高发动机的充气系数，改善发动机的动力性和燃油经济性。配气相位的确定，应与发动机的实际转速范围相适应。发动机的转速不同，进、排气门开、闭角对气流惯性的影响也不同，因而进、排气门开闭的最有利的角度应随之变化。在进、排气门开闭的四个时期中，进气迟后角和排气提前角影响最大。

进气迟后角是利用气流惯性提高充气系数，在一定的气流惯性下，对应着一个最佳迟候角。进气迟后角减小能提高低转速下的充气系数，改善发动机低速范围的动力性与经济性。反之，进气迟后角增大，充分利用气流的惯性，以增加进气量，对经常处于高速运

转的发动机有利。

排气提前角主要影响作功行程中膨胀功pw损失和排气行程中的排气功px损失。排气提前角增大，pw增加，px减小；排气提前角减小则 pw减小，px而增加。最佳的排气提前角可使（pw+px）值最小。试验表明，随着发动机转速的提高，排气提前角增大，使废气能以很高的速度自由排出，并在极短的时间内排出大量废气。

4.3采用增压设备

柴油机由于无爆震的限制，使用增压器比较合适。柴油机装增压器后（一般是废气涡轮增压），增加了进气量，压缩终点的压力和温度也相应提高，从而改善了发动机的动力性和燃油经济性。由于发动机的工况复杂以及发动机罩下空间的限制，要求增压器结构紧凑，涡轮等旋转零件的转动惯量小，反应敏感。此外，还应对柴油机的供油量及喷油提前角进行适当地调整。

随着拔海升高，油气混合气变浓，燃烧滞后不完全。为此，应按拔海高度的增高适当减小油量，增大空气量，以改善混合气的形态，从而提高发动机的动力性和燃油经济性。

随着海拔升高，发动机压缩终了的汽缸压力降低，火焰的传播速度减慢。为此，可将点火提前角略微提前2°～3°。

针对使用的压路机所配置deutz发动机具体情况来看，前面两种方案操作起来需要对发动机内部构件进行改变，实属不易，这需要发动机厂家特制相关部件。针对这种情况和改装成本我们选择了第三种方案。

选择了更换一台配181kw发动机的涡轮增压器、调速器、六只单体泵和六只喷油器，同时将喷油提前角作相应调整。针对该机的具体工作环境（灰尘大），在空滤前加装了一个旋转式空气过滤器，在使用过程中大大缩短发动机保养的时间间隔。

5.结语

通过一段时间的使用情况来看，该方案取得了相当好的效果，发动机动力强劲、排烟良好、冷却液温度也有所下降，达到正常，功率比以前提高了将近20kw，性能达到了新机的状态。高原反应对发动机的技术性能影响大，其最终能顺利解决这种情况，首先在于分析思路正确，即采用增压设备，增加了进气量，压缩终点的压力和温度也相应提高。更换单体泵、喷油器，适当减少喷油量，从而改善了发动机的动力性和燃油经济性。在空滤前增加一个旋转式空气过滤器，进气质量得到大大改善，从而缩短了发动机的保养时间间隔。以上所述的处理方案具有借鉴性，为其他地方出现了同类情况提供了宝贵经验。