肖 俊

（青海省高原科技发展有限公司 青海省内燃动力机械高原动力和排放重点实验室， 青海 西宁 810006）

0 引言

在当今世界上已然有了很多种形式的车辆， 比如电动车、汽油车、燃气车、柴油车等，但是在高原环境下公路运输还绝大多数采用大型柴油商用车辆， 在高原军事用途的作战车辆和运输保证车辆也绝大多数采用了柴油发动机。所以在高原环境条件下对柴油发动机的经济性、动力性、环保性、安全性等方面是很有必要做深度的性能试验， 本文以试验数据分析的方式来阐述一台柴油发动机在不同高原环境下的性能差别， 为柴油发动机在高原环境下的试验提供参考。

1 试验及数据分析

1.1 试验依据及过程

本试验采用高原科技发展有限公司的移动台架测试系统在西宁海拔2206m、格尔木海拔2915m、小南山海拔3808m、 望昆4498m 四个不同的高原环境下根据GB/T1147.2《中小功率内燃机 第2 部分：试验方法》对柴油发动机进行速度特性试验。 移动台架测试系统采用凯迈CW440D 电涡流测功机、 移动式条件保障车、FST-OPEN发动机台架测控系统等测量仪器。

凯迈CW440D 电涡流测功机采用移动式条件保障车上的发电机组供电， 同时移动式条件保障车还有冷却系统保障给发动机试验提供相应的测试条件， 如调节发动机中冷进气温度、调节冷却液温度、测功机降温等。 试验时调节发动机转速至标定转速， 调节控制条件： 进气阻力、中冷前后压力、增压器转速、中冷后温度、排气压力、冷却液温度等。 控制条件达到要求后，保持满油门，逐渐减少发动机转速至怠速，要求发动机转速稳定3min 后记录各项数据，测试点满足发动机转速8 个以上。

1.2 试验数据分析

在四个不同海拔的发动机速度特性试验数据如下。随着海拔的升高发动机性能有所变化， 试验场地分别是西宁海拔2206m、格尔木海拔2915m、小南山海拔3808m、望昆车站海拔4498m， 从速度特性试验上可以看出此发动机在标定转速下的功率、扭矩相差不大，燃油消耗量的差距也不大，但是在发动机低转速的时候功率明显下降，燃油消耗率明显上升、排气烟度逐渐上升。

理论上讲随着试验场地海拔的升高空气中氧气的含量是逐渐减少的， 柴油发动机的标定功率使随着试验场地海拔的升高而下降， 但是某型号柴油发动机是带涡轮增压的发动机， 经过调节发动机增压器转速使发动机性能在高海拔和低海拔的标定功率没有太大差异， 试验数据如图1 所示。

图1 各海拔点功率图

涡轮增压器的主要作用是提高进气流量是发动机内部燃料燃烧充分从而提高发动机扭矩和功率， 增压器转速越高进气量越大。但是增压器有上限的机械要求，并且随着排气温度的上升增压器的转速也是有限制的， 此试验数据表明在发动机转速在1000r/min 至怠速段时，增压器转会随着海拔的升高而下降， 所以增压器对发动机性能提升作用有所下降如图2 所示。

图2 各海拔增压器转速

排气烟度是能够说明发动机燃料燃烧是否充分的重要数据， 排气烟度越大说明发动机排放的尾气中还有燃烧不充分的成分。 次试验中的排气烟度数据能够明显显示出发动机在1000r/min 的转速至怠速段即使增加更多喷油量也不能使发动机输出更多功率，如表1 所示。

表1 各海拔排气烟度

2 结论

综上所述随着海拔高度的增加， 某型号柴油发动机受到高原低温、低压、缺氧的恶劣环境的影响，随着海拔的升高， 机械性能随之下降。 发动机功率在发动机转速1100r 以下时下降尤为明显；发动机排气烟度随着海拔升高有明显升高； 发动机增压器转速随着海拔的增加有着明显升高而在发动机1100r 以下时又随着海拔的增加而下降。