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针对功率降低的农用柴油机性能优化技术​论文

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2024-06-01 11:38:23    来源:    作者:xujingjing

摘要:分析了农用柴油机配气系统、燃油供给系统以及润滑系统的常见故障及其对功率的影响,提出相应的优化措施。通过农用柴油机使用者的培训和教育、改善柴油燃烧质量、针对性优化农用柴油机构造、调整过量空气系数等手段,能有效提高农用柴油机的功率输出和使用寿命。

  摘要:分析了农用柴油机配气系统、燃油供给系统以及润滑系统的常见故障及其对功率的影响,提出相应的优化措施。通过农用柴油机使用者的培训和教育、改善柴油燃烧质量、针对性优化农用柴油机构造、调整过量空气系数等手段,能有效提高农用柴油机的功率输出和使用寿命。

  关键词:农用柴油机;功率降低;性能优化;技术

  1.引言

  随着农业现代化进程的推进,农用柴油机作为农业机械的核心动力,其性能稳定性和功率输出对农业生产效率具有重要影响。长时间使用过程中,农用柴油机会因多种因素出现功率下降的问题,影响农业机械作业效率,增加运行成本。因此,研究针对功率降低的农用柴油机性能优化技术,为农用柴油机的性能提升和故障预防提供科学依据,提高农业生产效率和降低运行成本具有重要意义。 

  2.农用柴油机功率降低的主要原因

  农用柴油机功率降低的主要原因与农业作业特点紧密相关。在农业生产应用中,柴油机通常需要承受恶劣的工作环境和繁重的作业负荷,因此容易出现故障和功率下降的问题。

  2.1配气系统故障

  农业作业往往涉及田间地头的复杂地形和作业条件,在此环境下,农用柴油机的配气系统容易受到影响。例如,农田中的尘土和杂物可能进入气门间隙,导致气门打开间隙不够,影响换气效果。此外,长时间的作业和高负荷运转会使气门密封面磨损加剧,从而降低密封性,导致压缩时柴油泄漏,影响动力输出。常见的故障原因包括:气门间隙调节不当,造成气门打开间隙不够,从而影响换气效果;由于使用时间较长,气门密封面的密封性变差,导致在压缩时有一部分柴油从气门漏出,降低动力输出;气门在运行一段时间后,会因磨损而造成启闭时机的不恰当,导致汽缸内废气排放不彻底,进而引发柴油机功率下降。

  2.2燃油供给系统故障

  在农业作业中,柴油机需要为各种农机具提供动力,如拖拉机、收割机等,此类农机具的工作特点可能导致柴油喷射时机和雾化状态的不稳定。例如,在田间作业时,由于颠簸和振动,喷油提前角可能会发生变化,导致柴油喷射时间过早或过迟,影响燃烧效果。同时,农机具的长时间运转和恶劣工作环境可能导致柴油供给压力下降或针阀偶件磨损,进而影响燃油的供应和雾化性能。具体可归类为喷油提前角的调整不当、柴油供给压力不够,供油不足、针阀偶件的磨损。

  2.3润滑系统故障

  机油在柴油机运转过程中起到至关重要的作用,它能确保关键部件间形成润滑油膜,降低摩擦阻力和磨损,从而延长发动机的使用寿命。润滑系统一旦出现故障,会增加发动机的运行阻力,还可能缩短其使用寿命。在农业作业中,柴油机通常需要连续工作数小时甚至数天,这对润滑系统提出了更高的要求。然而,由于机油使用不当或长期不更换,机油品质可能会下降,混入过多的杂质,增加柴油机系统的运转阻力。此外,农田中的尘土和水分也可能进入机油管路,导致管路堵塞和机油缺失,严重影响润滑质量。

  3.针对功率降低的农用柴油机性能优化技术

  3.1柴油机使用者的培训和教育

  农用柴油机使用者大部分为农民,应加强对农民关于农用柴油机基本原理和操作规范的培训,向农民普及柴油机的基本知识,包括配气系统、燃油供给系统、润滑系统等的工作原理和相互关系,有助于他们更好地理解柴油机的性能特点和工作需求。培训农民正确维护和保养农用柴油机,向农民传授正确的维护方法,如定期更换机油、清洗空气滤清器等,以及遇到常见故障时的应急处理方法,提升农民对柴油机的维护能力,减少因维护不当导致的功率降低问题。最后,利用现代科技手段,如网络平台、手机APP等,为农民提供便捷的学习资源和互动交流平台,农民可以通过这些平台随时了解最新的柴油机技术和维护知识,解决遇到的问题。

  3.2改善柴油燃烧质量

  在农业作业中,由于农机具的工作特点和作业环境的复杂性,燃油供给系统容易出现问题,如喷油提前角调整不当、柴油供给压力不足等。因此,需要精准调整喷油提前角,确保柴油在最佳时机喷射,实现充分燃烧。同时,优化燃油泵和喷油器的设计,提高燃油供给压力和雾化效果,有助于提升柴油机的燃烧效率和动力性能。

  针对农用柴油机,可使用优化燃料,如某款油焦浆主要由占总质量30%的石油焦粉与约70%的0号柴油混合而成,同时还添加少量的添加剂,通过充分搅拌后形成均匀的燃料。其中,石油焦粉的粒径范围在0.3~10微米之间,平均粒径大约为2微米。这种油焦浆的配制不仅保证燃料的稳定性,还能提高其燃烧效率。

  3.3优化农用柴油机构造

  针对农用柴油机的特点,还可以采取一些特定的优化措施。例如,针对农田作业中的颠簸和振动问题,可以加强柴油机的减振措施,减少振动对柴油机性能的影响。同时,根据农机具的工作需求,合理匹配柴油机功率,避免“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象,提高柴油机的使用效率。

  另外,柴油机增压技术作为提高柴油机性能的关键手段,其核心原理在于通过增加进气压力,使更多的新鲜空气进入气缸,从而优化柴油与空气的混合比例,提高燃烧效率。这一技术涉及了多种增压方式,其中机械增压和废气涡轮增压是两种最为常用的方法。

  3.4调整过量空气系数

  过量空气系数是影响柴油机燃烧过程的核心参数之一,它直接决定气缸内混合气的组成和燃烧质量。过量空气系数是实际进入气缸的空气量与理论所需空气量的比值,这个比值的大小对柴油机的燃烧效率、动力输出以及排放特性有着显著影响。因此,合理调整过量空气系数对于优化柴油机的燃烧过程至关重要。

  过量空气系数降低,缸内瞬时最大放热率会有所下降,并且对应的曲轴转角会出现滞后现象。这是因为在喷油量和喷油压力保持恒定的情况下,降低过量空气系数意味着进入气缸的空气量减少,当活塞达到压缩上止点时,缸内的温度和压力会相应降低,这导致滞燃期变长,燃烧起始点延后。这种延后使得燃烧发生时活塞正处于下行阶段,因此缸内的最大爆发压力和最大瞬时放热率都会减小。此外,较低的过量空气系数还会影响燃油的雾化效果,使得缸内油雾混合气的燃烧更为滞后,从而无法实现充分燃烧。值得注意的是,由于缸内最大爆发压力的限制(通常不超过20MPa),过量空气系数不能无限度地提高。尽管如此,通过适当提高过量空气系数,尤其是柴油机在高海拔地区低转速运行时,仍可以有效地改善燃烧效果,提高燃烧效率。

  4.结束语

  通过改善柴油燃烧质量、采用柴油机增压技术、调整过量空气系数可提升农用柴油机的功率输出和使用寿命。相关优化措施针对实际问题,有助于解决农用柴油机功率降低的问题。深化对农用柴油机性能优化技术的研究,探索更多有效的优化措施,对于发挥农用柴油机的动力性能和燃油效率具有意义。

  参考文献

  [1]宋晋龙.农用柴油机性能优化措施研究[J].南方农机,2024,55(05):92-94.

  [2]袁文华,李放,伏军等.农用柴油机排气消声器声学性能优化研究[J].内燃机与配件,2023,(22):71-74.

  [3]张莉.农用柴油机性能影响因素与技术提升途径[J].农机使用与维修,2022,(07):50-52.Performance Optimization Technology for Power Reduction of Agricultural Diesel Engine Ren Ruien