柴油商用车

柴油商用车（精选三篇）

柴油商用车 篇1

在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时, 汽车也带来了大气污染。对汽车排气污染物的控制, 不但是城市大气污染治理的重中之重, 也是关系到我国民族产业前途命运的关键。近年来, 国家有关部门相继发布了一系列有关标准和法规性文件, 对保护大气环境, 指导机动车排放污染防治工作起到了巨大的推动作用, 同时也对国内汽车生产企业提出了更高的要求。

2 我国排放法规的发展

近年我国的尾气排放标准一年一个台阶:2004年7月1日, 全国范围内开始实施国Ⅱ排放标准;2005年12月30日, 北京实施国Ⅲ排放标准, 之前已上市并通过国Ⅲ标准的车型可延迟1年安装OBD;2006年12月1日, 北京禁止在京销售未装OBD的新车;2007年7月1日, 全国范围内开始实施国Ⅲ排放标准;工信部发布公告, 定于2014年12月31日废止适用于国家第三阶段汽车排放标准 (下称“国Ⅲ”) 柴油车产品《公告》, 2015年1月1日起国Ⅲ柴油车产品将不得销售。也就是说, 工信部将从明年1月1日起全面实施国Ⅳ的排放标准。北京拟将实行新车国V排放标准。

汽车排放的尾气是大气污染的重要污染源之一, 汽车排放污染物主要有HC (碳氢化合物) 、NOx (氮氧合物) 、CO (一氧化碳) 、PM (微粒) 等, 我国国IV排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准, 国Ⅲ标准的尾气污染物排放限值比国Ⅱ标准尾气污染物排放限值降低了30%, 而国IV标准将进一步降低60%, 如图1。

3 选择性催化还原 (SCR) 系统实现国IV排放要求

国IV标准的执行是控制汽车尾气污染的排放政策, 也已是对汽车生产厂家及社会各界的一项迫在眉睫、刻不容缓的责任, 要求在产品技术上不断改进创新。

目前, 国内汽车尾气排放处理方法大体分为:机内净化技术 (主要是改进发动机结构和改善燃烧状况) 和机外净化技术 (即尾气进行后处理) 两种。目前所使用的机外净化技术就是在汽车的排气系统中安装各种净化装置, 采用物理的、化学的方法减少排气中的污染物。

面对近期陆续执行的更为严格的排放法规 (如欧Ⅴ、美国2007、日本2008) , 各国所采用的柴油机后处理技术各有不同。应用在北美、欧洲和亚洲的重货、轻货和乘用车的各种创新解决方案和技术正在研发之中, 这些技术可以满足长期的更加严格的柴油商用车尾气排放法规。这里讨论的是目前国外较多应用的选择性催化还原 (SCR) 。SCR技术路线可帮助国内汽车生产企业生产出符合国IV标准的汽车, 而且, 通过升级改进, 和与其它后处理方式共同匹配, 也可实现满足我国后期施行的更严格的排放标准要求。

3.1 SCR系统原理

就目前的技术水平, 在降低柴油机排气中的NOx的方法只能是向排气中加入还原剂, 对NOx进行还原分解。还原NOx的方法通常有选择性非催化还原 (SNCR) 、非选择性催化还原 (NSCR) 和选择性催化还原 (SCR) 三种方式, 其中SCR在柴油机上的研究与应用最为广泛。如图2示出了降低NOx排放的各种技术及其净化率的比较。SCR使用尿素作为还原剂时NOx的净化率最高, 为65%;NSCR为30%;而SNCR的NOx净化率为18%。由此可见, 作为降低NOx排放的技术, 尿素SCR是有很广阔的前途的。欧洲各国尤其注重尿素SCR技术的开发, 日本也在这方面的有了大量的研究成果并应用。

以氨和氨水、尿素作为还原剂的选择性催化还原系统, 可以降低柴油机排气中绝大部分的NOx, 也能降低部分HC。根据还原剂的不同, SCR可以分为氨还原SCR和碳还原SCR。氨作为还原剂的SCR已经广泛应用在电厂或固定式柴油机上了, 其技术比较成熟, 是目前被认为是最好的NOx控制技术。而, 与氨或氨水相比, 尿素更易于储运, 而且它不具有氨或氨水的刺激味。因此, 以尿素替代氨为还原剂的SCR被认为最具有应用前景。其主要的反应如下:

3.2 SCR的结构

SCR系统的控制单元可与发动机的控制单元集成在一起, 主要用来执行SCR的控制策略, 并根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、NOx浓度等传感器信号控制尿素计量单元, 根据需求定时定量将尿素溶液喷射到排气气流中, 如图3。SCR系统的主要构成部件有:尿素罐、尿素泵、尿素喷嘴、SCR催化转化器、排气温度传感器、氮氧化物传感器等。

SCR系统工作条件: (1) SCR催化转化器排气进口和出口温度都达到200℃以上; (2) 无与SCR系统相关的故障代码发生; (3) 尿素液位高于6%; (4) 压力气源高于0.4 MPa, 而尿素压力不低于0.3 MPa; (5) 尿素温度不低于-0.5℃; (6) 电控单元根据氮氧氧化物算法发出喷射指令。

3.3 SCR系统的推广应用

第25届CIMAC (国际内燃机学会) 国际会议认可了采用尿素作为还原剂对NOx进行选择性催化还原从技术和经济角度的可行性、优越性, 可改善柴油机性能, 节省燃油。用于柴油商用车可实现满足Euro4和Euro5排放指标。在欧洲, SCR技术是长途车辆降低排放的关键技术。尿素定量系统和催化层的改进更有助于提高SCR性能, 满足未来跟严格的排放要求。

由表1可看出, SCR是国际上近几年柴油机尾气后处理技术的主流。为了达到更严格的排放要求, SCR技术必将与各种柴油机技术、电子技术相结合, 形成更为有效的柴油机尾气后处理多元化系统。例如Jolnson Matthey公司就集成了CRT和SCR技术研制出SCRT系统, 它可以使发动机的排放水平满足欧Ⅴ和美国2007的排放法规;日产柴油机汽车公司生产SPACEARROW大型城际公路客车、旅游客车和SPACERUNNER大型道路客车、私人用客车搭载的轻量化紧凑型MD92发动机, 其特色是就采用共轨燃油喷射系统和FLENDS尿素SCR系统。

注:SCR为选择性催化还原;DPF为颗粒捕捉器;LNT为NOx吸附还原;DOC为氧化催化器

SCR系统具有以下优点: (1) SCR提供了最低运行成本的解决方案; (2) SCR将使换机油间隔比欧Ⅲ发动机延长一倍; (3) 欧Ⅳ、欧Ⅴ和欧Ⅵ都可在同一个基础发动机平台实现; (4) SCR发动机比用EGR达到欧4的发动机燃油经济性好10%; (5) SCR不需要再生故而运行温度低, 发动机应力小从而更耐用。

SCR系统在国内的应用研究比国外起步较晚。广西玉柴机器股份有限公司于2006年2月推出的YC6L—40柴油机采用了SCR系统, 它也是我国第一台达到欧Ⅳ排放的柴油机。目前东风柳汽已研制出符合国Ⅳ排放法规的柴油商用车。近来, 国内发动机生产厂重视, 其他柴油机生产企业, 如:潍柴、锡柴、上柴、解放、东风、集瑞重卡等车企也在研制通过SCR系统以达到符合国Ⅳ排放标准的整车。

SCR系统的作用是明显的, 但在测试中发现SCR系统仍存在一些问题, 有待进一步解决和完善提高, 如: (1) 尿素喷嘴位置要求高于尿素泵, 安装在排气管顶部, 因此安装困难, 不利于整车的布置; (2) 发动机停车后, 倒吸不完全容易引起尿素结晶, 导致尿素泵内部元件故障、喷嘴、管道堵塞和积聚炭烟, 等等。

4 结束语

柴油机排气后处理技术是满足未来排放法规的重要手段, 它符合我国目前的产业政策, 特别是环保产业政策。SCR技术是实现国Ⅳ标准最快捷的途径, 能够有效的消除NOx, 也是实现国Ⅴ的必要技术手段。如果要在排放升级道路上加速前进, 少走弯路, 或尽量走捷径, SCR就是一条可供我们选择的捷径。

参考文献

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[2]佟德辉, 李国祥, 陶建忠.利用SCR技术降低车用柴油机NOx排放的控制策略研究[J].车用发动机, 2009, (5) :44-47.

柴油商用车 篇2

调速特性原理

康明斯电控柴油机节气门变化可以实现转速控制、扭矩控制以及混合控制三种不同的调速方式:全程调速特性ABS、两极调速特性ABT、混合调速特性。

全程调速特性以发动机转速为控制目标, 两极调速特性以发动机喷油量 (转矩) 为控制目标, 混合调速特性是两者兼顾, 都有相同的控制源——节气门踏板。

ABS把节气门踏板开度值标定对应于发动机转速, 在发动机的调整控制区域内控制发动机的转速。此控制模式具有一定的Droop (斜率) 和同步转速控制, 这样ABS全程调速特性工作的需求交互、接口、初始化及性能要求才能确定。ABS不需要对控制需求特别明确。简而言之, 节气门开度对应于发动机的转速, ABS调速特性适用于要求发动机转速稳定的设备中, 常应用于非道路设备。

ABT是一种基于控制油门踏板位置开度对标定发动机输出扭矩的一种发动机控制策略。根据节气门位置开度对应发动机的负载标, 调速发动机转速使其稳定在低怠速和最大负载转速之间, 此时发动机的转速与负载状况相关。表现为发动机转速随着发动机负载的增加而降低。ABT模式下要增加发动机转速, 应增加转矩需求即增加开度。简而言之, 节气门踏板开度对应着需求的转矩。ABT调速模式工作状态因发动机转速变化较平滑, 故在低载和道路负载的设备中较优异, 常应用于道路车辆。

混合调速特性是综合ABT和ABS的一种模式, 具有较优异的动力性。ABT模式是由发动机转速控制使负载变化平稳为目标;而ABS模式由发动机转矩变化控制使发动机转速稳定为目标;故ABT相对ABS来说, 优点是驾驶操作平滑, 但转矩响应动力性差。试验证明, 优化混合调速特性标定设值, 可以在良好的驾驶特性基础上, 综合油耗不增加或略有优化的基础上对动力性有较大改善。

调速特性研究

本次研究对象是康明斯9L电控柴油机, 发动机输出功率为290~375马力 (1马力≈0.735k W) 。

ABT的调速特性如图1所示。标定图表分析如下:在0%节气门的标定转矩为负值, 其目的是松节气门时让发动机快速回怠速表现是发动机转速下降得快。如果车辆在上坡时换挡, 驾驶人会感觉发动机转速下降较快, 动力感觉不充沛。如果再出现换挡失误重新起步, 发动机在低速最大负荷区域加速时间可能会长甚至发生熄火, 驾驶人感觉动力不足。

在100%节气门时, 标定转矩值远远大于外特性, 其目的是加节气门时发动机快速响应。

ABS的调速特性如图2所示。标定图表分析如下:在0%节气门开度时储备转矩大, 使发动机起动带载能力强, 当发动机载荷变化大时, 发动机转速稳定。在100%节气门的高怠速区域仍具有较强的高负荷变化能力。

全程调速特性应用于非道路车辆时, 发动机转速稳定性高, 抗负载变化能力强。但是燃油消耗率偏高。如果应用于道路行驶车辆, 则在高速行驶中有利于驾驶人换挡, 但舒适性不佳, 车辆行驶路面稍差, 发动机加减速时, 车辆有可感知的颤抖。

混合型1调速特性 (定斜率型) 的调速特性如图3所示。标定图表分析如下:此种调速特性是以ABT为基础兼顾两种两极调速特性和全程调速特性的优点综合的一种调速特性模式, 目的是改善动力性, 兼顾油耗和舒适性调整的一种模式, 具有较好的线性, 便于参数发放和集成。

混合型2调速特性 (变斜率型) 的调速特性如图4所示。此种调速特性也是以ABT为基础兼顾两种两极调速特性和全程调速特性的优点综合的一种调速特性模式, 目的也是改善动力性, 兼顾燃油消耗率和舒适性调整的一种模式, 但不具备有较好的线性。

混合型2调速特性相对混合型1调速特性的优点是实现工况区域细分。在动力性需求较大时, 即对发动机常规转矩需求值大的低转速区域提高其抗变化性, 发动机高转速区域平滑提高舒适性和降低燃油消耗率。经试验证明, 在综合油耗变化较小的前提下实现了对动力性较好的改善。

车辆试验研究

1.试验车辆信息

试验车辆信息见表1。

2.车辆试验方法

(1) 控制条件车辆、驾驶人、路线、驾驶操作均一致, 标载, 小于三级风的晴天, 环境温度10℃~16℃。

(2) 数据来源发动机开发使用的软件记录数据, 实车实时监测操作状况, 确保数据准确性。

(3) 调整坡道同物理位置, 同挡位, 同车速入坡, 满油门控制, 换挡条件操作方式相同。

(4) 动力分析以车辆挡位状态, 换挡状况, 发动机转速变化, 综合时长, 燃油消耗等数据进行分析对比。

(5) 油耗分析坡度油耗, 记录路段油耗和里程;综合油耗, 统计全天油耗数据和里程。

(6) 测试路段山区高速坡道关注点坡度约3.5%, 国道坡道关注点坡度约6.5%。

3.试验数据分析

(1) 高速坡道换挡状况分析在相同坡路和同一驾驶人的条件下, 最高挡入坡, 发动机转速1200r/min时减挡, 1800r/min时加挡, 监测车速及速比 (挡位) , 满油门上坡。分别试验ABT、ABS、混合型1和混合型2调速特性。ABT调速特性的换挡状况如图5所示。ABS调速特性的换挡状况如图6所示。混合型1调速特性的换挡状况如图7所示。混合型2调速特性的换挡状况如图8所示。根据图5~图8, 分析如下:

1) 从挡位上看混合型2调速特性 (ABT2) , 在入线车速最低的状态下使用7挡即完成上坡, 动力性好。

2) 从低挡 (6挡) 在挡时长分析, 全程调速特性 (ABS) 模式因其斜率较大相对较优, 混合型1调速特性 (ABT1) 相对两极调速特性 (ABT) 有较大优势。

3) 综合分析结论是调速特性对动力性有影响, 混合型调速特性具有改善车辆动力性的功能。

(2) 国道坡道换挡状况分析在相同坡路和同一驾驶人的条件下, 入线车速50km/h, 加减挡由驾驶人根据使用经验决定, 整个试验在连续四天内完成。分别试验ABT、ABS、混合型1和混合型2调速特性。试验结果见表2。

国道试验条件复杂, 换挡次数较多。本次评价是根据当前数据和工况的综合性进行的。

1) 低挡位状况分析:评价因素是低挡位次数和低挡位总时长, 综合越少越好, 分析结论是混合型2调速特性优于全程调速特性ABS;全程调速特性ABS优于混合型1调速特性;混合型1调速特性优于两极调速特性ABT。

2) 高挡位状况分析:挡位越高, 占时越长, 综合性越大越好, 分析结论是混合型2调速特性优于全程调速特性ABS;全程调速特性ABS优于混合型1调速特性;混合型1调速特性优于两极调速特性ABT。

3) 是混合型调速特性动力性有较好改善, 有利于国道坡路的行车换挡, 混合型2调速特性综合性更好。

(3) 车辆综合性油耗分析在相同路段和同一驾驶人的条件下, 试验车辆分别在平原高速、山区高速及综合路况下进行燃油消耗率试验, 每种试验在连续4天内完成。分别试验ABT、ABS、混合型1和混合型2调速特性。试验结果如图9所示。由此可见, 混合型调速特性综合燃油消耗率较有优势。

结语

柴油商用车 篇3

发动机冷却水套的流动直接影响发动机高温零部件的冷却效果,进而影响发动机的运行可靠性。冷却水温度的高低影响发动机的燃烧稳定性,对燃烧排放物的生成也有一定影响。2.0 VGT柴油发动机标定功率110 kW(4 000 r/min),最大扭矩310 N·m(1 800～2 800 r/min),在如此高性能条件下,对冷却水套的设计提出了更高的要求。2.0VGT柴油机在进行可靠性试验过程中发生第1缸失火问题,拆机后发现第1缸出现漏水现象,通过缸盖打压及显影剂渗漏试验,发现缸盖鼻梁区存在细小裂纹,导致冷却水通过裂纹渗入燃烧室造成上述问题。问题缸盖局部如图1所示。

经过CFD分析计算,发现第1缸鼻梁区流速较低,传热系数较小,难以保证第1缸缸盖的冷却,同时第4缸缸体流速较低,存在流动死区。为了解决上述问题,详细分析了优化前方案计算结果,从而进行了垫片水孔的优化,同时修改了缸盖局部水路结构,经CFD验证后发现存在的问题得到明显改善。通过可靠性与耐久性试验验证,水套冷却效果良好,满足发动机开发要求[1,2,3]。

1控制方程与计算边界

水套计算假设为三维稳态黏性不可压湍流流动,采用标准k-ε湍流模型求解水套中的流动和传热,基于有限体积法对计算域进行离散化,计算中动量方程采用MINMOD Relaxed差分格式,质量守恒方程和湍流方程采用Central Differencing差分格式,能量方程采用迎风格式。标准k-ε模型只适用于湍流充分发展的高雷诺数湍流流动,对于低雷诺数的近壁区域,本计算中采用了标准壁面函数来求解近壁区域内的流动[4]。

冷却水套内冷却水的流动由冷却水泵提供动力,水泵质量流量基本选择在发动机最大功率点时的流量值,因为此时发动机热负荷最高,一些危险区域发生高温断裂的可能性也最大。根据发动机试验数据,最大功率点质量流量为4 kg/s,水温为80 ℃[5]。

通过试验手段得到冷却水套的空间壁面温度分布十分困难,因此当进行第1次模拟分析时壁面温度只能按工程经验值设定,若有必要可以进行发动机热固耦合计算,以热固耦合计算结果做为热边界。相关研究表明:若水套计算考虑局部沸腾,则必须进行热固耦合计算。本计算没有考察单相沸腾现象,因此壁面温度采用均匀温度场分布,即缸盖为120 ℃,缸体为100 ℃,机油冷却器为90 ℃,EGR冷却器为90 ℃。

水套出口可以给定压力边界条件,由于本次计算需要考察在相同质量流量条件下水套的阻力损失,为了保证更高的计算精度,采取了常用的出口物理量梯度Gradient=0边界。

2计算流程与模型

发动机冷却水套CFD模拟流程如图2所示。首先由Pro-E软件建立发动机冷却水套的三维计算域,采用有限元前处理软件Hypermesh进行面网格划分,用AVL-Fame划分发动机冷却水套的三维CFD网格,定义边界条件后由AVL-Fire求解器模拟计算。

由于该柴油机冷却水套较复杂,包含机油冷却器和EGR冷却器,2条支路都是从缸体引出,所以在计算分析过程中不能将其省略。在划分计算网格过程中,将整个水套分成3个独立部分进行划分,即主体部分(缸体和缸盖水套)、机油冷却器部分和EGR冷却器部分,将这3部分在AVL-Fire中进行连接(Arbitrary connect)后形成最终计算域,如图3所示。如前所述,由于优化了水孔结构及布置,水套局部作了修改,修改前后局部对比如图4所示。

3水孔布置

缸体与缸盖之间的垫片不仅包括上下连通的油道,还包括水路。对水路而言,水孔节流作用将影响水套的整体流动,因此合理布置垫片水孔的大小和位置,能够有效改善水套冷却性能。图5为水孔编号示意图。

表1为优化前后水孔尺寸,由于I5水孔优化后取消,因此没有数值。

图6为垫片优化前后对比。优化前总上水孔面积为512 mm2,优化后总上水孔面积为496 mm2,主要修改的水孔分别为E1、E22、I1和I5。

4计算结果分析

通过模拟计算结果能够直观地反应出水套流动状况,特别是垫片水孔调整前后的压力分布、局部流速、传热系数、温度等,通过对比找出问题进行优化,这些通过试验手段很难得到。

4.1压力分布

通过整体垫片水孔的优化(表1),特别是E1、I1水孔的增大,使第1缸上水量得到增加,减小了第1缸上水孔的节流损失,优化后方案整体压力偏低,且压力梯度平缓(图7和图8)。经过统计,优化前水套总压压差为0.121 MPa,优化后水套总压压差为0.113 MPa,水套的流动阻力降低。

4.2速度分布

通过优化垫片水孔,特别是加大第1缸上水孔E1、I1直径,使第1缸缸盖流速明显提高,消除了局部流动死区状态,局部速度由原来的1 m/s提高到3 m/s,同时第1缸至第4缸的流速均匀性得到进一步提高(图9)。

为了提高第1缸缸盖的上水量,增加了E1、I1水孔直径,同时取消了I5水孔。优化前缸体流速呈斜向上流动(图10),导致第4缸缸体下部出现流动死区。为了避免这一状况发生,当取消I5水孔后,水会在同样条件下向前流动,使原本应该通过I5水孔流向缸盖的水会因为水孔的取消而必须通过E5水孔流向缸盖,因此改善了第4缸缸体的流动死区状态。

4.3传热系数分布

由于优化前第1缸缸盖流速较低,使其传热系数非常不均匀,如第1缸传热系数较低,而第4缸传热系数较高,严重影响机体的均匀传热。通过修改水孔可使优化后传热系数变得比较均匀(图11)。第4缸缸体的传热系数也随着I5水孔的取消而有所提高(图12)。优化前第1缸鼻梁区的传热系数为3 000 W/(m2·K),优化后为6 000 W/(m2·K),充分显示了优化后的传热效果。

4.4温度分布

通过优化使传热系数提高,加强了水套的传热能力,使整个缸盖温度有所降低,第4缸缸体温度偏高的情况得到了有效改善,并且温度场分布比较均匀,有效地保证了机体的均匀热膨胀。图13和图14分别为缸盖和缸体温度优化前后的对比。

5局部速度分析

如上文所述,通过调整垫片水孔使优化后方案水套流动效果明显改善,下文将详细分析局部速度变化,找到相关改善原因。图15为剖切位置示意图。

如图16所示,在缸间上水孔I2-E2处进行剖切,优化前水路呈倾斜状态,此结构导致上水出现斜向冲刷,尾部出现流动分离,严重影响了上水量,致使上部出现流动死区,不能起到良好的传热效果。修改为垂直向上结构后减小了流动阻力,同时避免了局部流动分离,提高了局部流动效果,改善了传热性能。

缸体水套的流速考察重点主要集中在缸体水套的上部分,即接近燃烧室侧的流动情况,如图15所示的缸体Y轴切片位置。为了考察缸体的冷却均匀性,将此位置进行剖切,结果如图17所示。优化前第1缸流速相对较高,并呈现出第1缸至第4缸的流速递减,优化后流速相对均匀。

缸盖鼻梁区(排气道与喷油器之间水路)流速为缸盖水套部分考察重点,由于此位置水路狭窄且热负荷较大,必须保证足够的流速使其冷却,而鼻梁区结构复杂,极易造成流动死区。图18为缸盖Y轴速度切片。优化前第1缸鼻梁区流速为1 m/s,优化后为3 m/s[6]。

6热负荷对比

缸盖的热负荷主要集中在燃烧室顶面及鼻梁区位置,在这些危险区域必须保证具有一定的流速使热负荷降低,同时保证各缸的冷却均匀性。图19为优化前后缸盖热负荷分布云图。在优化前第1缸由于冷却不足,温度较高,高负荷区产生了裂纹,同时各缸热负荷分布不均匀。而优化后热负荷明显降低,且分布均匀[7]。

7水孔质量流量分配统计

水孔质量流量统计可以考察水孔修改前后各孔的上水量分配情况。表2为优化前后各水孔质量流量值。

根据统计的流量制成水孔质量流量雷达图,如图20所示。从图20可清楚地看出:E1水孔修改后其质量流量明显提高,约为原来的146%。水量的分配原则是越接近水套入口,水的质量流量应该越大,原因是这部分区域的冷却水完全来自于缸体,而越远离水套入口的缸盖水套,通过垫片水孔流入的质量流量应该依次减小,原因是这部分冷却水还会来自于上游的补充,基本上4缸机接近水套入口位置的缸盖上水量应该接近于40%的总流量[1,2]。

8结论

(1) CFD计算发现,优化前水套缸盖第1缸流速较低,缸体第4缸流速较低,且传热系数分布不均匀。针对上述现象进行了水套的优化,特别是垫片水孔的调整。优化后提高了局部流速,缸盖传热系数比较均匀,确保了机体的均匀热膨胀。

(2) 合理利用垫片水孔节流效应,降低了水套的压力损失,由原来的0.121 MPa减低到0.113 MPa。

(3) 提出了水孔的优化策略,对于第1缸缸体上水、第4缸缸盖出水的典型水套结构,垫片水孔设计原则为水孔流通截面积依次减小。

(4) 通过提高第1缸鼻梁区流速,降低了高危险区的热负荷强度,保证了冷却的均匀性。

(5) 经过耐久性与可靠性试验检验,无缸盖热变形及裂纹情况发生。

摘要：介绍了长城汽车研发的一款高性能“2.0VGT”柴油发动机冷却水套的设计优化过程,该发动机在进行可靠性试验过程中发现缸盖第1缸鼻梁区存在裂纹,导致冷却水渗入燃烧室发生失火。经过CFD模拟分析,采用优化垫片水孔结构,调整水孔上水量,得到优化后方案整体压力场,局部速度、对流传热系数、温度场的分布等均比优化前有明显改善。特别是优化后方案提高了缸盖第1缸鼻梁区(排气道与喷油器之间水路)冷却水的流速,避免了鼻梁区由于热负荷较大而导致的结构断裂问题。

关键词：内燃机,冷却水套,鼻梁区,传热系数,流量分布

参考文献

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