高原高寒环境下柴油机冷启动技术取得重大突破

高原高寒环境下柴油机冷启动技术取得重大突破

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来源

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https://m.blog.csdn.net/checkpaper/article/details/143828854

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http://www.dgkmsdl.com/anli-3/290.html

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http://www.kcfdjz.com/wenti-4/424.html

在高原高寒环境下，柴油机的冷启动一直是一个技术难题。随着最新研究成果的不断涌现，这一难题正在逐步得到解决。本文将介绍高原高寒环境下柴油机冷启动的新技术突破，以及这些技术在实际应用中的表现。

多次喷射策略提升冷启动性能

传统的柴油机喷射系统在冷启动时存在诸多问题，而最新的多次喷射策略则通过预喷和后喷功能，显著改善了冷启动性能和排放控制。与传统的单体泵系统相比，高压共轨系统具备以下优势：

• 喷油压力控制：共轨系统通过电磁阀独立控制喷射压力，最高可达160MPa，且对低速性能更为友好。
• 喷油量和喷射正时：共轨系统具备预喷和后喷功能，有助于优化冷启动和排放控制。
• 燃油规律与快速断油：通过电磁阀和针阀弹簧实现快速断油，降低烟度和颗粒排放。
• 控制策略：共轨系统需要更多的MAP来优化车辆性能，但能提供更精确的控制。

钢活塞优化设计

针对高原环境下活塞温度剧烈波动的问题，研究人员开发了新型钢活塞，并自主设计了一套温度场实时测试系统。该系统最大误差控制在3℃以内，能够准确监测活塞温度场的变化。

研究发现，在冷启动过程中，钢活塞温度场呈现指数型增长，约44秒后趋于稳定。低温环境下，靠近高温燃气的监测点温度上升速率更快。热应力变化呈现先升高后降低再升高的趋势，最大热应力出现在第一环槽和喉口位置。

通过多目标优化算法对钢活塞进行结构优化，最终设计方案实现了以下改进：

• 压缩高度降低19.16%
• 火力岸高度降低30.75%
• 内冷油腔体积增大978.51%
• 质量减轻10.87%
• 热应力降低16.90%

高原环境适应性技术

在高原环境下，柴油机面临动力衰减和冷启动困难等问题。最新研究项目在以下几个方面取得了突破：

1. 进排气系统优化：通过关键截面面积优化设计，提升高原环境下柴油机的充气效率，海拔4000米时功率提升14.9%。
2. 低温快速启动技术：开发中低压力加浓喷射调控技术，海拔4500米、零下20℃环境下冷启动时间缩短36%。
3. 排放控制技术：开发高效双功能DOC催化剂和低温高效铜基SCR催化剂，提升NOx净化能力和低温主动再生能力。
4. 高原测评体系：建立柴油机高原环境模拟测试平台，形成统一的高原性能评价规范。

青藏铁路的美国GE车头

青藏铁路作为世界上海拔最高的铁路之一，其运行环境极为恶劣。目前使用的美国GE车头采用了以下关键技术：

• 高压共轨喷射系统：通过精确控制喷油量和喷油时间，确保燃料在汽缸内的充分燃烧。
• 涡轮增压技术：利用排气能量压缩进气，提高进气压力，增加进入汽缸的空气量。
• 高效冷却系统：采用特殊材料的散热器和低冰点冷却液，配备大功率冷却风扇，确保在极寒条件下的散热效果。
• 抗紫外线和风沙设计：外部涂层采用抗紫外线特殊涂料，结构材料经过特殊处理，提高耐磨性。

国内企业的技术突破

国内企业在高原柴油机技术方面也取得了显著进展。例如：

• 潍柴动力：通过引进德国道依茨技术，开发出BF系列水冷和风冷发动机，能适应高海拔和高寒环境。
• 玉柴机器：采用优化的燃烧系统和冷却系统，确保在极端环境下的可靠运行。
• 云内动力：参与“柴油机高原环境适应性与测评关键技术及应用”项目，多项技术达到国际领先水平。

随着国产技术的不断进步，我国在高原柴油机领域的技术实力正在快速提升。未来，我们有望看到更多国产技术在高原铁路、工程机械等领域的应用。同时，这些新技术也将推动我国在环保和节能方面取得更大进展，为实现可持续发展目标做出贡献。

高原高寒环境下柴油机冷启动技术的突破，不仅解决了实际应用中的难题，也展示了我国在内燃机技术领域的创新能力。随着这些技术的不断优化和推广，我们有理由相信，国产柴油机将在更多极端环境下展现出色的性能。