1、毕业论文开题报告轮机工程冷却水温度对柴油机油耗与排放的影响分析一、选题的背景与意义近年来石油价格迅猛上涨，2004之前国际石油价格稳定在20至30美元/桶之间，从2005年至2010年，短短的几年，却使石油价格从30美元一直涨到80美元一桶，而2008年7月11日涨至147美元/桶高价。石油价格上涨警告我们能源危机已经加深，抑制各国经济发展，节能已经成为世界各国寻求经济发展的必要途径。改革开放以来，中国GDP以9左右年均增长率快速增长，同时能源消费也呈现出快速增长态势，中国石油消费已经进入世界前列，2003年中国石油进口量突破1亿吨大关，2008年中国净进口量达17亿吨，同比增长95，2009
2、年进口原油数量达到2亿吨，同比增长首次达到2位数，为109，预计石油消费量到2020年将增加到572亿吨，对进口石油的依存度将达到66，中国目前已经成为了石油消费绝对水平上的二号大国，增量水平上的头号大国。如果不能作出快速反应将可能丧失宝贵的发展机会，因此节能是经济发展和生存的关键问题，我国提出全国齐心协力做好节能减排。节能减排是当今生存和经济发展的头号问题。柴油机在工作时，冷却系统性能的好坏直接制约柴油机的燃油经济性能、动力性能和环境性能。柴油机在最佳冷却温度下工作时，其输出的功率最大，消耗燃油量最少，废气排放达到一个相对平衡状态而且润滑油的粘度、机件刚度及其间隙、柴油机的运转状态等均处于良
3、好状态。冷却液温度过高或过低，就会使冷却系统的功能降低或丧失。冷却液温度过高，导致发动机过热，充气系数下降，使燃烧不正常，发生早燃与爆燃现象，发动机过热进而导致材料机械性能降低和产生严重的热应力，使零件产生变形和裂纹；另外温度过高会使机油变质，进而破坏润滑油膜，导致零件的摩擦和磨损加剧，从而使发动机经济性能、动力性能与环境性能恶化。冷却液温度过低，使得机油被燃油稀释，同时也恶化了混合气体形成加燃烧，增加机油粘度和摩擦损失，造成燃油经济性下降。所以寻求精确控制冷却水温度的方法，将会对船舶节能方面带来巨大经济效益。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容1、智能控制冷却系统2、精确冷却系统3、
4、分流式冷却系统4、最佳冷却液温度设定拟解决的主要问题1、柴油主机冷却液加热器装置设计及其热工性能实验研究2、柴油主机冷却系统热平衡研究与调节阀的流量特性3、冷却水恒温控制设计4、冷却水恒温控制对柴油机的节能研究三、研究的方法与技术路线主要通过研究国内外的冷却技术在船舶动力系统中的应用，根据相关的文献资料的阅读和借鉴，对船舶冷却系统进行相关设计，使智能冷却系统控制技术应用在船舶冷却系统中，达到提供最佳冷却温度的效果，实现智能化控制，可以降低耗油量，提高柴油机效率，减少污染排放。四、研究的总体安排与进度201011192010125确定论文题目，师生互选，下达毕业论文任务书201012620101
5、224查阅资料、外文翻译、撰写文献综述、开题报告201012252011220收集资料，撰写论文，完成论文初稿2011221320开始实习，论文二稿20113212011410论文三稿。确定并上传终稿；上交毕业实习相关材料等20114112011430准备论文答辩，完成论文答辩五、主要参考文献1丁磊柴油机冷却水温度对工作的影响科技资讯,2007年第29期2祈辉宇柴油机冷却水温度控制系统的改进机电技术,2009年第2期3郭晓云刘文选发动机冷却水温度过低危害大农机维修,2000第2期4刘文科现代船舶柴油机提高经济性的主要措施合作经济与科技,2010第38期5付锦云船舶动力装置冷却系统的最优化设计船
6、海工程,2002第4期6顾宣炎船舶冷却水系统的优化设计与分析武汉理工大学报,2002第2期7将彤降低柴油机机油温度的分析和研究山东内燃机,2004年第3期8鲁永良,贾元华,王连发冷却水和机油温度对柴油机小负荷经济型影响农机化研究,2001年第4期9孙中庆冷却水温度对柴油机工况的影响中国设备工程,2003年第4期10冯玉祥冷却水温度对柴油机工况的影响汽车科技,2005年第3期11李雪颖,孙梅冷却水温过高或过低对柴油机的危害农机使用与维修,2009年第4期12胡君,蒋习军,朱红国冷却液温度对柴油机性能影响研究中国工程研究院,2009年第1期13张金柱现代发动机冷却系统的发展趋势山东内燃机,2005
7、年第3期14GEELS,PYAB,GESSIER,BA,CHANFREAU,MAADVANCECONTROLSTRATEGYFORMODERNENGINECOOLINGTHERMALSYSTEMS,ANDEFFECTONCO2ANDPOLLUTANTREDUCTIONVEHICLETHERMALMANAGEMENTSYSTEMS,2003,PAGES63164115KIM,H,YOON,SANDLAI,MCSTUDYOFCORRELATIONBETWEENWETTEDFUELFOOTPRINTSONCOMBUSTIONCHAMBERWALLSANDUBHCINENGINESTARTPROCES
8、SESINTJAUTOMOTIVETECHNOLOGY20056437444毕业论文文献综述轮机工程冷却水温度对柴油机油耗与排放的影响分析一、目前国内外的研究现状近几年，冷却系统技术发展迅速，新冷却理论、新材料、新工艺、新控制方式的应用，使得发动机冷却效率不断提高。传统冷却系统属于被动系统，即冷却水泵与柴油机相连，柴油机通过皮带驱动水泵，水泵的流量与柴油机的转速成正比，当柴油机起动时，淡水泵同时起动，冷却水迅速带走气缸周围热量，使起动过程时间加长，消耗发动机的有效功率；传统柴油机冷却系统的热交换能力一般需要满足柴油机满负荷时的冷却效果，所以在部分负荷时，冷却系统会发生冷却过度，带走大量热，导致
9、功率损失。随着柴油机采用更加紧凑设计和具有更大的比功率，柴油机生产的废热密度也随之明显增大，传统冷却系统的已经不再满足现代柴油机的需求，现代冷却系统的设计充分考虑柴油机内部的摩擦损失、燃烧边界条件如燃烧室温度、充量密度、充量温度以及暖机、冷却效率、排放控制、燃油利用等各方面素。目前对柴油机冷却系统研究主要在三个方面一、智能控制冷却系统；二、精确冷却系统；三、分流式冷却系统；四、最佳冷却温度设定。二、研究的目的及意义冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与暖机燃烧不稳定性的重要因素，在起动时，提高冷却液温度对于消除这一缺点有着较明显的作用。冷却液温度较低时，使着火滞后期增长，很容易导致失火或不完全
10、燃烧现象，生成较高的HC排放。有关研究表明冷却液温度低于20时，发动机由于机体温度较低，造成燃料燃烧不完全，冷却损失增加；着火滞燃期增长，如果着火及时，最高燃烧压力升高，NOX升高；同时由于较低温度造成壁面激冷效应增加，使HC排放升高。如果着火不及时，很容易导致失火或不完全燃烧现象，也会生成较高HC排放。在初始条件相同的情况下，随着冷却液温度的升高，起动着火趋于稳定，失火消失，暖机阶段燃烧不稳定性逐渐减小。当温度达到50时，起动过程趋于稳定状态。所以有效的提高起动时温度，对柴油机的节能减排具有重大作用。目前对柴油机冷却系统的冷却方式是尽量维持流经缸套的冷却水流量不变，依靠一个三通阀来调节冷、热
11、水的混合比例，从而维持主要的冷却水出口温度不变。这样的设计最大的缺点就是冷却水流量始终保持在柴油机在全负荷时所需最大流量，这样会导致柴油机在其它负荷下冷却水过度冷却现象。随着智能控制与计算机的发展，因此实现随船舶主柴油机工况而变的变流量冷却，将对更科学地保证主柴油机运行的安全性和有效性产生深远的影响。三、冷却系统的发展趋势柴油机在工作时，冷却系统性能的好坏直接制约柴油机的燃油经济性能、动力性能和环境性能。柴油机在最佳冷却温度下工作时，其输出的功率最大，消耗燃油量最少，废气排放达到一个相对平衡状态而且润滑油的粘度、机件刚度及其间隙、柴油机的运转状态等均处于良好状态。冷却液温度过高或过低，就会使冷
12、却系统的功能降低或丧失。冷却液温度过高，导致发动机过热，充气系数下降，使燃烧不正常，发生早燃与爆燃现象，发动机过热进而导致材料机械性能降低和产生严重的热应力，使零件产生变形和裂纹；另外温度过高会使机油变质，进而破坏润滑油膜，导致零件的摩擦和磨损加剧，从而使发动机经济性能、动力性能与环境性能恶化。冷却液温度过低，使得机油被燃油稀释，同时也恶化了混合气体形成加燃烧，增加机油粘度和摩擦损失，造成燃油经济性下降。柴油机在起动过程中，最佳冷却温度有利于改善发动机起动性能，达到节能减排目的。在此过程中，曲轴转动阻力强，柴油机润滑油的粘度大，更增加了曲轴的旋转阻力，使发动机不易起动，且起动后在未达到正常温度
13、之前，由于起动温度低，燃油的粘度和比重增大，使得燃油流动性能变差，雾化不良，不易形成规定浓度混合气使柴油机不易起动且耗油量增大。并且过低温度，燃油浓度增加，使得燃油不易完全燃烧，排放污染物增多，且燃烧过程中水蒸气凝结在气缸壁上，与硫化物结合形成酸性物质，引起腐蚀。因此在发动机起动时，采取有效途径适当提高起动温度，起动时间，减小曲轴转动阻力，易形成混合气，使柴油机易起动，将节约燃油，减少污染，提高柴油机的使用寿命。所以寻求精确控制冷却水温度的方法，将会对船舶节能方面带来巨大经济效益。如今智能控制冷却系统技术已日趋完善，此技术正向小型化、数字化、多功能化、高性能化、高可靠性、无公害等方向发展。四、
14、参考文献1丁磊柴油机冷却水温度对工作的影响科技资讯,2007年第29期2祈辉宇柴油机冷却水温度控制系统的改进机电技术,2009年第2期3郭晓云刘文选发动机冷却水温度过低危害大农机维修,2000第2期4刘文科现代船舶柴油机提高经济性的主要措施合作经济与科技,2010第38期5付锦云船舶动力装置冷却系统的最优化设计船海工程,2002第4期6顾宣炎船舶冷却水系统的优化设计与分析武汉理工大学报,2002第2期7将彤降低柴油机机油温度的分析和研究山东内燃机,2004年第3期8鲁永良,贾元华,王连发冷却水和机油温度对柴油机小负荷经济型影响农机化研究,2001年第4期9孙中庆冷却水温度对柴油机工况的影响中国
15、设备工程,2003年第4期10冯玉祥冷却水温度对柴油机工况的影响汽车科技,2005年第3期11李雪颖,孙梅冷却水温过高或过低对柴油机的危害农机使用与维修,2009年第4期12胡君,蒋习军,朱红国冷却液温度对柴油机性能影响研究中国工程研究院,2009年第1期13张金柱现代发动机冷却系统的发展趋势山东内燃机,2005年第3期14GEELS,PYAB,GESSIER,BA,CHANFREAU,MAADVANCECONTROLSTRATEGYFORMODERNENGINECOOLINGTHERMALSYSTEMS,ANDEFFECTONCO2ANDPOLLUTANTREDUCTIONVEHICLETH
16、ERMALMANAGEMENTSYSTEMS,2003,PAGES63164115KIM,H,YOON,SANDLAI,MCSTUDYOFCORRELATIONBETWEENWETTEDFUELFOOTPRINTSONCOMBUSTIONCHAMBERWALLSANDUBHCINENGINESTARTPROCESSESINTJAUTOMOTIVETECHNOLOGY20056437444本科毕业论文（20届）冷却水温度对柴油机油耗与排放的影响分析目录0引言101研究意义及国内外发展现状1011研究意义1012国内外发展现状11121国内发展现状11122国外发展现状112冷却水温度对柴油机的影
17、响1221冷却水温过高1222冷却水温过低123试验简述1431试验装置14311试验所用柴油机14312试验所用到的仪器设备1432试验设备连接图1533柴油机试验内容及注意事项15331柴油机起动阶段15332柴油机运行阶段184柴油机有害污染物的生成机理1941氮氧化物的生成机理1942碳氢化合物的生成机理1943一氧化碳的生成机理1944硫氧化物的生成机理195实验结果分析2051柴油机起动过程冷却水温对排放影响20511对CO2排量影响20512对CO排量影响20513对NOX排量影响20514对HC排量影响2152柴油机运行过程冷却水温对油耗与排放影响22521对油耗影响22522
18、对CO2排放影响22523对CO排放影响23524对NOX排放影响23525对HC排放影响246结论26致谢错误未定义书签。参考文献27摘要近几年来石油价格迅猛上涨，抑制各国经济发展，节能已成为世界各国寻求经济发展的必要途径。由于现代工业不断发展，对大气的污染日益严重，使人类生存环境日趋恶化。本文就柴油机在各种情况下不同冷却水温度对柴油机的油耗量与污染物排放量的数据进行分析，以求寻找最佳的柴油机冷却水温度。结果表明，柴油机冷却水温度对发动机燃油耗量以及污物排放有着较大影响，随着冷却水温度适量升高，柴油机CO、HC的排放量都随之降低并趋于稳定，油耗量也逐渐降低；在低温状态下，冷却液温度对NOX的
19、影响较明显，在高温且缸内温度达到平衡后，冷却水温度对NOX的影响比较微弱。关键词冷却水温度；油耗；排放ABSTRACTINRECENTYEARS,THEPRICEOFOILINCREASESRAPIDLY,BRINGINGDOWNTHEINTERNATIONALECONOMICDEVELOPMENTANDENERGYCONSERVATIONHAVEBECOMETHENECESSARYAPPROACHESFORTHEWHOLEWORLDTODEVELOPECONOMYBECAUSEOFTHEDEVELOPMENTOFMODERNINDUSTRY,THEPOLLUTIONOFTHEATMOSPHE
20、REISGETTINGWORSEANDWORSE,WHICHDETERIORATESTHELIVINGENVIRONMENTDAYBYDAYTHISPAPERDETERMINETHEBESTDIESELENGINECOOLINGWATERTEMPERATUREBYANALYZETHEFUELCONSUMPTIONANDPOLLUTANTSEMISSIONS,QUANTITYINDIFFERENTCOOLINGWATERTEMPERATUREUNDERAVARIOUSWORKINGCONDITIONSTHERESULTSSHOWEDTHATTHETEMPERATUREOFCOOLINGWATER
21、OFDIESELENGINEHASGREATINFLUENCEONTHEFUELCONSUMPTIONANDPOLLUTANTSEMISSIONSASTHETEMPERATUREOFTHECOOLINGWATERMODERATERISE,THECO,HCEMISSIONSOFDIESELENGINEAREDECREASEANDBEMORESTABLETHEFUELCONSUMPTIONALSOGRADUALLYREDUCEDINLOWTEMPERATURECONDTION,COOLINGWATERTEMPERATURESINFLUENCEONNOXISOBVIOUS,BUTITHASLITTL
22、EINFLUENCEONNOXWHENTHETEMPERATUREINTHECYLINDERISHIGHANDSTABLEKEYWORDSCOOLINGWATERTEMPERATUREOILCONSUMPTIONEMISSION0引言近年来石油价格迅猛上涨，2004年之前国际石油价格稳定在20至30美元/桶之间，从2005年至今，短短的几年，石油价格从30美元一直涨到112美元一桶，而2008年7月11日涨至147美元/桶高价。石油价格上涨警告我们能源危机已经加深，抑制各国经济发展，节能已经成为世界各国寻求经济发展的必要途径。改革开放以来，中国GDP以9左右年均增长率快速增长，同时能源消费也呈
23、现出快速增长态势，中国石油消费已经进入世界前列，2003年中国石油进口量突破1亿吨大关，2008年中国净进口量达17亿吨，同比增长95，2009年进口原油数量达到2亿吨，同比增长首次达到2位数，为109，预计石油消费量到2020年将增加到572亿吨，对进口石油的依存度将达到66，中国目前已经成为了石油消费绝对水平上的二号大国，增量水平上的头号大国。如果不能作出快速反应将可能丧失宝贵的发展机会，因此节能是经济发展和生存的关键问题，我国提出全国齐心协力做好节能减排。节能减排是当今生存和经济发展的头号问题。1研究意义及国内外发展现状11研究意义柴油机在工作时，冷却系统性能的好坏直接制约柴油机的燃油经
24、济性能、动力性能和环境性能I。柴油机在最佳冷却温度下工作时，其输出的功率最大，消耗燃油量最少，废气排放达到一个相对平衡状态而且润滑油的粘度、机件刚度及其间隙、柴油机的运转状态等均处于良好状态。冷却液温度过高或过低，就会使冷却系统的功能降低或丧失。排放污染物产生最多的过程就是发动机起动过程阶段，当发动机在低温环境下起动时（低于0），这个阶段的排放就变得非常明显。据研究表明，当汽油发动机配备了催化剂装置基础上，利用冷却发生装置得出第一分钟排放的HC占总排量的80。在低温下，催化剂效率低，没有能力氧化在发动机起动阶段与暖机阶段的产生的排放污染物。这个问题在排气温度较低的柴油机上更为突出，在实际运行中
25、，当柴油机运行十分钟之后才能达到催化剂的额定温度，在此之后催化剂才能发挥作用。柴油机在较冷的环境下运行放出的碳烟为在正常温度下的七倍之多。在起动过程中柴油机最佳冷却温度有利于改善发动机起动性能，达到节能减排目的。在此过程中，曲轴转动阻力强，柴油机润滑油的粘度大，更增加了曲轴的旋转阻力，使发动机不易起动，且起动后在未达到正常温度之前，由于起动温度低，燃油的粘度和比重增大，使得燃油流动性能变差，雾化不良，不易形成规定浓度混合气使柴油机不易起动且耗油量增大。并且过低温度，燃油浓度增加，使得燃油不易完全燃烧，排放污染物增多，且燃烧过程中水蒸气凝结在气缸壁上，与硫化物结合形成酸性物质，引起腐蚀II。因此
26、在发动机起动时，采取有效途径适当提高起动温度，缩短起动时间，减小曲轴转动阻力，易形成混合气，使柴油机易起动，将节约燃油，减少污染，提高柴油机的使用寿命III。所以寻求缩短柴油机起动过程的时间以及精确控制冷却水温度的方法，将会对船舶节能方面带来巨大经济效益并能有效减少柴油机启动时的有害气体排放和对缸壁的腐蚀。12国内外发展现状近几年，冷却系统技术发展迅速，新冷却理论、新材料、新工艺、新控制方式的应用，使得发动机冷却效率不断提高。传统冷却系统属于被动系统，即冷却水泵与柴油机相连，柴油机通过皮带驱动水泵，水泵的流量与柴油机的转速成正比，当柴油机起动时，淡水泵同时起动，冷却水迅速带走气缸周围热量，使起
27、动过程时间加长，消耗发动机的有效功率；传统柴油机冷却系统的热交换能力一般需要满足柴油机满负荷时的冷却效果，所以在部分负荷时，冷却系统会发生冷却过度，带走大量热，导致功率损失。随着柴油机采用更加紧凑设计和具有更大的比功率，柴油机生产的废热密度也随之明显增大，传统冷却系统的已经不再满足现代柴油机的需求，现代冷却系统的设计充分考虑柴油机内部的摩擦损失、燃烧边界条件如燃烧室温度、充量密度、充量温度以及暖机、冷却效率、排放控制、燃油利用等各方面。121国内发展现状由于发动机冷却系统的温度设定点以满负荷工况为设计基准，因此在部分负荷时存在冷却效果不佳的问题。通过改变冷却系统温度设定点可以调节发动机的冷却性
28、能IV。例如张铁柱（2002）等人V首先提出了水冷柴油机最佳冷却液工作温度的概念。建立了改善柴油机经济性、动力性并降低噪音的柴油机最佳冷却液工作温度的数学模型；提出了为寻求柴油机最佳冷却液工作温度的试验方法，针对WD61567柴油机进行了相关试验，找到了WD61567柴油机的最佳冷却液工作温度值。胡君等（2009）利用深度冷热冲击试验台控制冷却液温度，以某一废气涡轮增压中冷直喷式柴油机为对象，进行了冷却液温度对柴油机性能影响的测试。试验结果表明，柴油机冷却液温度对发动机燃油消耗量以及有效功率有着较大的影响；随着冷却液温度的逐渐升高，柴油机CO和HC的排放量都随之降低并趋于稳定；在低温状态下，冷
29、却液温度对NOX的影响较为明显，在高温且当缸内温度达到平衡后，冷却液温度对NOX的影响比较微弱。122国外发展现状PANGHH（2004）等人研究表明发动机工作温度对摩擦损失有很大影响，如将冷却液温度提高到150，使气缸温度升高到195，油耗则下降46；将冷却液温度保持在90115范围内，使发动机机油的最高温度为140，则油耗在部分负荷时下降10。此外，在较低的冷却液设定温度工况下，可在燃油消耗率和NOX排放间获得更好的折中关系，最大可使NOX排放降低30，燃油消耗率及CO和HC排放也略有改善VI。总之，随着时代的发展，通过控制冷却温度达到节能减排的技术也得到了很大的发展。特别是近几年的金融危
30、机，世界航运业为了追求利益的最大化，对于船舶节能技术的创新研究和发展十分重视，也推动了此项技术的应用与发展。另外，当然此项技术对于世界环境保护也有重大意义。2冷却水温度对柴油机的影响21冷却水温过高冷却水温度过高，是指发动机温度超过正常使用的最高温度。温度过高会使润滑油温度升高而变稀、机油压力变低，使机油消耗量增加，而且机油在上窜到燃烧室被烧掉的同时，还会产生大量的胶状混合物和积炭，久而久之活塞环槽上的泄油孔被堵塞，使窜入燃烧室的机油增多，使气环的开口处胶结而张不开，从而导致机油上窜更加剧烈，机油消耗得更快，由于积炭而使燃烧室的有效工作容积减小；在气门杆和气门头处形成的胶结沉积物使气门密封面受
31、腐蚀而漏气；气环开口处被胶结又使气缸密封不严而造成压缩不良，导致柴油机工作条件加速恶化，经济性、动力性和使用性都急剧下降；柴油机各润滑部位油膜易被破坏，运动副表面将出现半干摩擦甚至干摩擦；由于气缸的温度太高，气缸壁上的润滑油容易烧焦、积炭，促使零件磨损加快，严重时会造成拉缸、抱轴和烧瓦等事故VII。冷却水温过高，造成柴油机过热，金属零件在长时间的过高温度作用下，其强度、弹性、耐磨性都会下降，并产生热应力，最终出现变形、裂纹和膨胀，零件之间的配合间隙被改变，影响发动机工作性能VIII。冷却水温过高，柴油机过热，使进入气缸的空气受热膨胀，空气密度下降，致使充气系数下降，柴油机产生早燃，充气量减少，
32、摩擦损失增加，同时还使润滑油的粘度降低，甚至氧化变质，从而加剧零件磨损。由于空气进气量相对减少，燃油和空气的混合比例失调，使柴油机的燃烧过程不正常，会发生早燃或爆燃的现象，从而使油耗量增加和功率下降，排气管冒黑烟，工作的可靠性和耐久性降低IX。冷却水温过高，柴油机过热，还会导致柴油机上的一些纸、橡胶密封件因高温而失去弹性或者密封功能下降，造成柴油机密封部位向外漏油，影响了柴油机的外观整洁性X。22冷却水温过低所谓发动机冷却水水温低，是指发动机冷却水的温度长时间低于使用说明书规定范围下限5以上。冷却水温度过低时，润滑油温度随之下降，机油在低温时粘度较大，流动性变差，不仅增加零部件磨损，而且由于零
33、部件运动阻力增加，使机械损失增加输出功率相对减少；机油粘度较大致使进入气缸的燃油雾化或汽化不良，造成点火困难，燃烧迟缓或者燃烧不完全，引起功率下降XI。气缸温度过低，气缸内的水蒸气易凝结于气缸壁上，柴油燃烧时生成的产物如二氧化硫遇到冷凝在缸壁上的水，就会变成强烈的腐蚀剂如亚硫酸、硫酸粘附在缸壁上，缸壁表面因此就会受到强烈的腐蚀，导致其表面金属组织疏松。当气缸套与活塞环之间相互摩擦刮削时，会使腐蚀层、表面疏松的金属很快磨损脱落，或在缸套工作表面出现蚀点、凹坑，使气缸壁磨损5。柴油机在低温下工作，汽缸内的大量热能被冷却水带走，使发动机的热损失增加。由于温度低，混合气在气缸内不易充分燃烧，柴油会在气
34、缸壁冷凝聚集，冲涮气缸壁上的润滑油膜，导致气缸壁与活塞环之间的润滑条件变差。若过多的未经燃烧而蒸发的柴油流向油底壳，稀释机油，并增加柴油的耗量4。冷却水温过低，一些受热膨胀的零件因温度低而未膨胀到应有尺寸，从而影响全机工作性能，例如活塞与气缸间隙太大，密封不好，气门间隙太大而受摇臂冲击等，并使柴油机不易启动。在柴油机工作时，压缩后气体的高温是保证燃料着火的必要条件，当气缸、活塞等零件温度降低时，将造成压缩终了温度降低、着火延迟和燃烧条件恶化，导致燃料燃烧不完全、柴油机工作粗暴和排气冒烟。3试验简述31试验装置311试验所用柴油机本试验采用YC6A220C柴油机，其参数如表1；本次试验柴油机冷却
35、系统冷却液为淡水，燃油为0号柴油，实验大气平均温度为24。表1试验用柴油机的结构参数冲程数4缸径行程108MM125MM气缸数6总排量6871L最大功率160KW最大转数1800R/MIN压缩比125生产厂家玉林柴油机厂玉柴船用柴油机是在玉柴高速柴油机的基础上，根据船用柴油机使用要求和结构特点重新设计而成。改进设计后的船用柴油机不但具有高速柴油机可靠性高、使用寿命长、经济性好的优点，而且由于降低转速、降低功率。使柴油机的功率储备更大，运行更稳定，调速性能更好，可靠性更高，更加耐用，平均大修时间已远大于国内同档柴油机的水平。312试验所用到的仪器设备试验过程中所用各种仪器设备如表2所示表2试验所
36、用仪器设备仪器设备名称型号生产厂家冷却液恒温控制系统RHW发动机冷却液温度控制系统江苏启测有限公司油耗仪HZB2000油耗仪江苏启测有限公司内燃机台架试验系统EMC900发动机测控仪江苏启测有限公司测功器DW250电涡流测功器江苏启测有限公司尾气分析仪佛山FGA4100尾气分析仪佛山分析仪有限公司RHW发动机冷却液温度控制系统用于发动机试验台冷却液恒温装置，是发动机试验台架基本装备之一。此系统可对内燃机冷却液进行恒温控制，使发动机的主要零件在最佳温度下工作。系统元件包括热交换器、膨胀水箱、溢夜盒、温度传感器、液位传感器、液位控制器、卸压阀、电磁阀。主要特点冷却液温度控制系统是一个独立的闭环控制
37、系统、温度控制精度为发动机进水1，发动机出水3、设有过压保护装置、设有膨胀水箱和排气装置来排除冷却液中的空气、具有自动补水功能。油耗仪是一种专门用于内燃机燃油消耗率自动精密计量的智能仪表。此油耗仪基于称重法的原理，应用先进的单片机技术，对数字信号进行处理，获得高精密的数据。测重方法为定时定重。EMC900发动机自动化试验台是专为大、中、小功率发动机试验台架设计的专用仪器，以高档工业微机为控制核心，采取模块化设计。全数字化思想，傻瓜式操作，即插即用结构，用户根据实际需要能灵活方便地组成各种不同性能指标的自动化台架试验系统。电涡流测功器主要用来测量发动机的有效功率及传动机的效率，是目前国内先进的加
38、载测功设备，该测功器具有宽广的测试范围、容许转速高、转动惯量小、测量控制精度高。对突变负荷响应快，它不受冷却水进水压力变化的影响，尤其适合于各种自动化的试验台架，与具有自动化控制功能的电控系统配套，能实现远距离操纵及数显测量，相对水力测功器而言，电涡流测功器在低速、小功率的加载方面，以及配套实现电控方面具有无可比拟的优越之处。FGA4100尾气分析仪测量HC、CO、CO2采用不分光红外法测量，O2、NO采用电化学法测量。精度高，压力和温度自动补偿。稳定性高，自动调零，无需经常用标准气体校正。32试验设备连接图试验中各设备按图1所示连接柴油机原中冷器节温器截止阀截止阀冷却水恒温控制系统截止阀截止
39、阀测功机发动机测控仪扭矩转速冷却水温排气管尾气分析仪图1试验设备连接图33柴油机试验内容及注意事项331柴油机起动阶段通常所说的启动过程是指发动机在外力作用下开始转动达到怠速转速，使柴油机获得第一个工作行程的条件，即柴油机在外力作用下进行吸气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨胀推动活塞做功并通过柴油机曲柄连杆机构使柴油机自行运转，这一过程成为柴油机的启动过程。柴油机的启动过程共分为四个阶段，第一阶段为预动作阶段，在启动柴油机之前为准备启动预先进行操作（如预热进气、喷注启动液、接通电热赛、开动低温启动加热器等）的第一阶段，即从启动操作开始到转动曲轴瞬间所经历的阶段。第二阶段为启动阶段，从柴油机靠外力拖
40、动曲轴转动开始，直到发动机转速超过起动机的转速而自行运转、转速开始持续上升时的阶段，如果由于蓄电池、燃油、预热等原因造成发动机转速不能超过起动机的转速则为启动失败。第三阶段为稳定运转阶段，从柴油机在启动后转速持续上升、不再借助外力拖动，直到达到稳定运转转速时的阶段，这个阶段所经历的时间为稳定运转时间，在此阶段中，启动辅助措施均允许继续工作。第四阶段为暖机阶段，柴油机稳定运转后，调整转速在标定值的5075之间进行暖机，直至可以加负荷为止的阶段为暖机阶段，其所经历的时间为暖机时间XII。为了保证柴油机的启动，柴油机的外力必须在克服阻力的条件下，使柴油机达到一定的转速。为了保证柴油机可靠、有效的启动
41、还必须满足下列条件XIII压缩空气应具有一定的压力和一定的储存量才能使柴油机在较短的时间内达到启动转速；压缩空气要有一定的定时并有一定的持续供气时间，且压缩空由于代替燃气膨胀做工，因此必须在活塞处于膨胀冲程且只有在膨胀冲程的某一时刻进入气缸，实际上启动空气进入气缸的时刻要延后些，这是因为汽缸气动阀不是瞬时开大的，在开启的初期由于开度极小起到节流空气的作用，压缩空气并未真正进入气缸，只有气缸起动阀的开度较大时压缩空气才能进入气缸起动柴油机；保证最少气缸数，对于船舶主机来说，应当保证曲轴在任何位置都能起动，即柴油机的曲轴在任何位置时至少有一个气缸处于起动位置，否则起动柴油机前必须盘车，使某缸正好处
42、于膨胀行程开始后的某一时刻；暖机，是指船舶开航前预先加热柴油机冷却系统和滑油系统中的循环液，并开动冷却水循环泵、滑油循环泵以提高机体温度和向各运动摩擦表面供应润滑油的过程XIV，可以使柴油机容易发火起动，减少燃油中的硫分燃烧后生成的酸性物质对气缸壁、活塞顶的低温腐蚀，还可减少组成燃烧室部件在动车后产生的热应力，现在船舶主机的暖机方法主要有三种，一是将运转中的发电柴油机的循环冷却水通入主机冷却水中、二是利用蒸汽加热主机冷却水和润滑油、三是利用电加热器对主机冷却水加温；滑油系统的准备，开航前应提前开启滑油分油机，对曲轴箱滑油进行预热分离，以分离出滑油中的水和杂质；冷却系统的准备，检查主机膨胀水箱的
43、水位和冷却水系统中各阀门状态是否正常，然后开动主机淡水泵使淡水在系统中循环并排出气体；燃油系统的准备，检查燃油沉淀柜、日用柜并放出油柜残水，油位较低时应及时驳油，加热燃油日用柜、沉淀柜和使用中的燃油舱中的燃油，并注意调节上述舱柜的油温至规定温度XV。排放物产生最多的阶段就是发动机启起动过程阶段，当发动机在低温环境下起动时这个阶段的排放就变得非常明显，在低温下催化剂效率低，没有能力氧化在发动机起动阶段与暖机阶段产生的排放污染物，这个问题在排气温度较低的柴油机上更为突出，在实际运行中，当柴油机运行十分钟后才能达到催化剂的额定温度，在此之后催化剂才能发挥作用且柴油机在较冷环境下运行放出的碳烟为正常温
44、度下的七倍之多。所以缩短柴油机的低温起动过程已经成为节能减排的关键所在，起动过程所需时间越短，发动机在低效率下运行的时间越短，发动机磨损越少，燃料节省的越多，排放的污染物越少。冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与暖机燃烧不稳定性的重要因素，在起动时，提高冷却液温度对于消除这一缺点有着较明显的作用。冷却液温度较低时，使着火滞后期增长，很容易导致失火或不完全燃烧现象，生成较高的HC排放。有关研究表明冷却液温度低于20时，发动机由于机体温度较低，造成燃料燃烧不完全，冷却损失增加，着火滞燃期增长，最高燃烧压力升高，NOX升高；同时由于较低温度造成壁面激冷效应增加，使HC排放升高。如果着火不及时，很容
45、易导致失火或不完全燃烧现象，也会生成较高HC排放。在初始条件相同的情况下，随着冷却液温度的升高，起动着火趋于稳定，失火消失，暖机阶段燃烧不稳定性逐渐减小。当温度达到50时，起动过程趋于稳定状态。所以有效的提高起动时冷却系统温度，对柴油机的节能减排具有重大作用。为了改善柴油机的起动性能，人们通过加热进气、润滑油、冷却液来改变燃料的着火条件和降低起动转矩，以达到迅速可靠地起动发动机的目的。典型的措施如燃油加热器，燃油加热器通过燃烧器使燃料燃烧，将热量通过热交换器传递给冷却液、空气来加热整机及润滑油。发动机被加热后，气缸、活塞、活塞环以及各轴承的温度升高，存在于这些摩擦副之间的机油温度也随之升高，降
46、低了起动阻力，增加了起动转速，从而提高了压缩终了时的温度与压力，使发动机很容易起动XVI。同时，机油粘度下降，润滑条件得到改善，减少了机件磨损。燃油加热器是低温条件下很有效的柴油机冷起动辅助措施，也是目前普遍采用的一种辅助起动方式。燃烧室电热塞，燃烧室电热塞是一种简单、价廉和有效的起动辅助措施，尤其在分隔式燃烧室车用柴油机中，普遍采用电热塞以改善冷起动性能XVII。电热塞的主要零件是管形加热元件，加热元件坚固而又气密良好地安装在电热塞壳内，使其既能抗腐蚀又能耐热气流冲击。发动机起动后，电热塞能够快速达到点火所需要的温度，因而使用较为方便。近气预热，中小型功率的柴油机热塞作为冷起动辅助装备。空气
47、阀体一端与进油管接头相连，另一端内有螺纹与一端带有外螺纹的阀芯相连。阀芯的锥形端在预热塞不工作时将油管接头的进油孔堵塞。阀体外部绕有表面绝缘的电热丝。当柴油机起动时，接通预热塞电路后，电热丝通电发热，并加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流入阀体内腔并因受热而气化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，从而加热进气。当关闭预热开关时，电路被切断，电热丝被周围空气冷却，故阀体因冷却而收缩，预热塞的锥形端又堵住进油孔而截断燃油的流入，于是火焰熄灭，预热停止XVIII。起动液喷射装置，起动液是以乙醚或其它自燃点低的燃料为基础而组成的特殊液体。十六烷
48、值高的燃料着火温度低。在压力为32MPA时，柴油的着火温度为177207，而乙醚的着火温度只有57XIX。冷起动液虽然起动时间短，但是其燃烧粗暴，影响发动机寿命，因此，选择这种起动方式起动时，应选雾化情况较好的起动液，并控制好喷射时间、喷入位置和喷入量XX。试验前必须对柴油机进行检查并记录试验柴油机的名称、型号、出厂日期、编号、生产厂名。检查柴油机及起动辅助措施的原始状态和技术参数是否符合产品技术条件的规定，并记录与起动有关的性能参数，测量润滑油、燃油、冷却液等主要的低温性能指标（如润滑油的粘温特性、凝固点；燃油的浊点、凝固点、十六烷值；冷却液的比重、沸点、凝固点等）13。在转动曲轴、进行起动
49、前的任何一个与起动有关的操作均视为预备起动的操作，并记录预动作时间，喷油泵齿条应置于最适宜起动的位置，不得随意拨动。柴油机进行起动前要首先开动低温起动加热器，操作程序应符合加热器使用说明书的规定，加热器工作后冷却液的温度升高时开始起动柴油机，低温起动加热器允许工作到暖机阶段结束。气态污染物取样探头必须装在离排气系统出口至少05M或3倍排气管直径（取其较大者）的上游处，尽量远离排气管出口和靠近柴油机。对于具有分支排气岐管的柴油机，探头位置应位于下游足够远的地方以保证所取气样代表了所有气缸的平均排放物XXI。332柴油机运行阶段柴油机稳定运转后为保证柴油机及其装置始终处于正常技术状态，柴油机运转中应注意柴油机运行参数，包括各种油压、油温、水压、水温须满足柴油机说明书上的要求。滑油系统，滑油冷却器前后温差为1015，注意检查滑油循环柜油位；对油泵和滤器前后压差的变化要注意检查，滤器清洗后必须驱气后才能转入系统工作，加强自动清洗滤器的管理，使之始终处于有效工作状态；为了确定滑油的质量，每34个月定期取样化验，必要时全部滑油集中处理或更换。燃油系统，注意燃油的加温、驳运、沉淀、净化、储存和计量，沉淀柜中油应驳满并沉淀至规定的
