由此可见,对于各种不同类型的柴油机而言,海拔3000m是柴油机动力性能发生突变的“拐点”。
2.经济性能
随着海拔的升高,大气压力减小,空气密度下降(空气含氧量降低),进入气缸内的空气量减少,导致燃烧过程变差,燃料燃烧不完全且燃烧速度慢,柴油机有效热效率减小,从而使柴油机燃油消耗率随着海拔的升高而增加。在海拔0-3000m以内,柴油机的油耗量随海拔变化不明显;当海拔超过3000m时,非增压柴油机的油耗量随海拔升高明显增大。如果柴油机的供油系统进行了调整,油耗量则随海拔升高缓慢增大。此外,由于高原地区道路条件复杂,坡陡弯急,发动机在低挡位的使用比例高,导致其油耗量大幅增加。
3.启动性能
高原地区大气压力低、空气含氧量少、昼夜温差大、寒冷季节长,柴油机的机体、冷却液、机油、燃油和蓄电池电解液等都处于低温状态,使柴油机的启动阻力和摩擦阻力增大。由于柴油机的进气温度和流量同时下降,造成柴油机缸内压缩终了的温度和压力下降,导致缸内混合气及燃烧条件达不到柴油机压燃和续燃要求。此外,蓄电池的电量由于低温骤减(-40℃时,电量下降约50%左右),导致柴油机启动系统功率下降,使柴油机启动转速低于启动必需的最低转速。同时,柴油机辅助冷启动装置在高原使用时凡涉及点火、燃烧、耗氧性能均表现出不同程度的不适应性。以上因素共同作用造成柴油机在高原低温条件下冷机启动十分困难。对高原地区车辆装备的低温启动现状调研得知,即使采用冷启动措施,大约75%的柴油车辆在海拔3000m以上、-15℃~-20℃的环境条件下仍不能顺利启动,给高原地区车辆装备的使用造成许多不便,甚至造成巨大的损失。4.冷却性能柴油机的冷却性能(即热平衡能力)与环境大气压力和温度条件密切相关。在高原地区,由于大气压力、空气密度和进气氧含量降低,使柴油机的过量空气系数下降,柴油机燃烧不充分,后燃现象严重,柴油机热负荷增大。另外,水的沸点及冷却系统空气质量流量随着海拔的升高逐渐下降,使冷却系统的散热能力变差。这些因素共同作用导致柴油机冷却系统的散热能力下降,柴油机排温升高,冷却水和润滑油温度偏高,柴油机热负荷过大。在平原地区运行良好的柴油机,在高原地区运行过程中出现了一系列热平衡问题。例如,车辆在高海拔地区行驶或者爬长坡时,柴油机热负荷加剧,严重时导致“开锅”、汽缸垫和排气管烧损、拉缸等现象,最终导致柴油机不能正常工作。
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