柴油機高原環境適應性研究（簡體書）

《柴油機高原環境適應性研究》共5章，第1章介紹了高原地區的地理、氣候和交通概況，以及環境適應性概念、環境因素和環境效應等，重點介紹了青藏高原氣候和地理環境條件、公路交通情況及其對柴油機主要性能的影響；第2章介紹了柴油機高原性能研究與評價方法、相關標準；第3章介紹了高原氣候條件對增壓器性能、柴油機燃燒過程和性能、增壓器與柴油機匹配性能、柴油機與變矩器匹配性能的影響；第4章介紹了柴油機高原標定的有關概念、供油系統調整對柴油機性能的影響，以及電控柴油機的高海拔修正控制策略、優化目標和約束限制條件、高原標定方法；第5章概述了提高柴油機高原環境適應性的關鍵技術，分析了提高柴油機高原性能的主要技術措施。

《柴油機高原環境適應性研究》出版之前，國內外還沒有專門針對該領域的著作。在過去的10多年里，《柴油機高原環境適應性研究》作者一直從事車輛裝備高原環境適應性的研究工作，在車輛及柴油機高原環境模擬、試驗與評價、標定、規范與標準制定等方面都進行了大量的開發研究工作，取得了重要的進展和突破。《柴油機高原環境適應性研究》較全面介紹了柴油機高原環境適應性研究領域最新的研究成果，其中包括了大量作者近年來的研究成果。

第1章概論1.1世界高原概況1.2我網高原環境條件1.3柴油機高原環境適應性參考文獻第2章柴油機高原性能研究與評價方法2.1柴油機高原性能研究方法2.2柴油機高原相關標準2.3柴油機高原環境適應性評價參考文獻第3章高原環境對柴油機性能的影響3.1高原環境對渦輪增壓器性能的影響3.2高原環境對柴油機燃燒性能的影響分析3.3高原環境對柴油機性能的影響3.4高原環境對柴油機與增壓器匹配性能的影響3.5高原環境對柴油機與變矩器匹配陛能的影響3.6高原沙漠環境對柴油機性能的影響參考文獻第4章電控柴油機高海拔標定4.1基本概念4.2電控柴油機高海拔標定的基本內容4.3電控柴油機高海拔標定的主要方法4.4柴油機噴油系統高海拔匹配標定策略參考文獻第5章提高柴油機高原適應性的主要技術措施5.1概述5.2柴油機高原增壓技術5.3柴油機高原燃燒優化技術5.4柴油機高原低溫啟動技術5.5柴油機高原熱平衡控制技術5.6柴油機代用燃料和富氧燃燒技術參考文獻

3.4.3 高原環境下增壓器與柴油機的匹配
1.高原匹配原則
渦輪增壓器與柴油機的良好匹配對其高原功率恢復至關重要。兩者良好匹配，要求渦輪增壓器應能在各種工況下提供柴油機所需要的空氣增壓壓力和空氣質量流量；渦輪增壓器與柴油機聯合運行線應穿過壓氣機高效區，且盡可能與壓氣機等效率線相平行：渦輪增壓柴油機在各種工況下應能可靠地工作。在高海拔地區運行的渦輪增壓柴油機應特別關注聯合運行線不落入壓氣機喘振區，渦輪增壓器不超速，柴油機排氣和渦輪前燃氣溫度不超溫等。
在高原條件下，隨海拔升高，壓氣機喘振線向增大流量方向漂移，而聯合運行線則向減小流量方向移動，導致喘振線和聯合運行線靠攏。匹配時，既要使運行線在各工況下處于壓氣機高效區，又要使運行線離開喘振線有足夠裕度，防止聯合運行線穿過壓氣機喘振線而使增壓柴油機工作不穩定。海拔高度愈高，壓氣機發生喘振的可能性也愈大。一般渦輪增壓器專業生產廠對一種型號的渦輪增壓器，在保持渦輪增壓器效率和流量基本不變的條件下，可提供數種不同流通截面積的噴嘴環和擴壓器，供用戶匹配時選用。通過調整擴壓器流通截面積可對喘振線位置作一些移動。若減小擴壓器通流截面積，則喘振線向減小流量方向移動；若增加擴壓器通流截面積，則喘振線向增大流量方向移動。
為了防止壓氣機增壓壓力過高和渦輪增壓器超速，應采取相應的調整方法。因為增壓壓力和壓氣機轉速的平方成正比，所以增壓壓力和增壓器轉速的調整方法是一致的。常用的方法是調整渦輪噴嘴環通流截面積。若增加噴嘴環截面積，會減小渦輪前燃氣的能量，可使渦輪增壓器轉速下降，增壓壓力降低；反之，減小噴嘴環截面積，會增加渦輪前燃氣能量，使渦輪增壓器轉速升高，增壓壓力隨之增加。
當按最大轉矩選配渦輪增壓器時，可在渦輪進口安裝放氣閥（通常放氣閥和渦輪進氣渦殼做成一體），在柴油機高工況時放氣，防止渦輪增壓器超速。
渦輪前的燃氣溫度是柴油機排氣能量大小的重要標志，也直接影響渦輪增壓器運行的可靠性。若燃氣溫度過低，則燃氣能量不足，渦輪做功減少，導致壓氣機增壓比降低和供氣量不足；若燃氣溫度過高，即出現超溫，則增加了渦輪增壓器和柴油機受熱部件的熱負荷，渦輪葉片可能被燒壞。影響燃氣溫度的因素較多，在渦輪增壓器方面，渦輪增壓器效率對所要求的燃氣溫度有直接影響。為了保持一定的增壓壓力和一定的流量，若渦輪增壓器效率低，則必須提高燃氣的溫度和壓力，以彌補燃氣能量的不足。可通過減小噴嘴環面積的方法來提高燃氣溫度；反之，增加噴嘴環面積可降低燃氣溫度。在柴油機方面，控制燃油系統和掃氣過程可改變燃氣溫度。如增加循環供油量，延長供油持續時間，減小供油提前角都可能產生后燃，而引起柴油機排溫升高；噴油壓力不足，霧化不良，油束和燃燒室內氣流空間配合不好，會使燃燒惡化，排溫升高。因此，調整供油系統參數即可控制排溫。柴油機掃氣質量也影響燃氣溫度。適當增加氣門重疊角，可增強掃氣效果，提高充氣系數，改善燃燒，不僅可降低排溫，而且可降低燃油消耗率。脈沖渦輪增壓系統在低負荷時可利用壓力波波谷進行掃氣。增壓柴油機的排溫隨海拔高度增加而升高，若渦輪增壓柴油機選用的增壓比較高時，應采用中冷技術，以便大幅度降低進入氣缸的空氣溫度，從而降低柴油機排溫，防止高原條件下渦輪前超溫。同時采用中冷方法可使聯合運行線向增大流量方向移動，有利于防止喘振。
2.可變截面渦輪增壓器的高原匹配
柴油機匹配可變截面增壓器，通過調節渦輪流通截面能使柴油機適應海拔的變化，實現變海拔自適應增壓。