1 引言

柴油机具有功率大、经济性好等优点，因而被广泛应用于汽车工业、船舶行业、工程机械及电力工业等领域。由于柴油机自身的结构复杂、工作条件恶劣，是机械系统中故障率最高的设备。柴油机的性能下降或者出现故障，会造成巨大的经济损失，严重时甚至会造成人身危害［1］。柴油机的排气温度反映了柴油机负荷和燃烧质量，是分析柴油机性能的重要参数，是判读柴油机工作是否正常的重要依据。

目前，辽宁省完成山洪灾害防治非工程措施项目的42个县（市、区）共建有自动雨量站840个、简易雨量站617个、人工雨量站97个，自动水位站194个、简易水位站232个、多要素气象站227个、乡镇视频会议系统824个、预警广播3 116套。全省共配备传真机848台、手摇报警器720个、锣42 862个、宣传手册165 425册、光盘录音带7 319个、明白卡447 925张、警示牌7 188个、宣传栏7 261个。

本文通过对柴油机气缸排温低的故障进行机理分析，采用CFD数值仿真软件AVL-Fire建立柴油机的燃烧室模型，对3种不同原因的故障进行定量仿真研究，为加快排故的速度、提高工作效率提供了理论依据。

2 气缸排温低故障分析

为更好地研究柴油机气缸排温低的故障，需要该故障进行故障分解，建立故障树。在故障树分析中，顶事件是分析系统中最不希望发生的事件，底事件就是位于故障树底部的事件，是导致顶事件发生的基本原因。

根据故障树建立的顶事件确定原则，选择气缸排温低的故障现象作为顶事件。导致顶事件发生的直接原因是燃烧不完全、冷却水温度过低和排气不顺畅，这中间任何一个原因均会导致气缸排温降低。通过机理分析，剖析每个子故障产生的原因，直至分析到部件级故障现象为止，通过分析得出该故障的12个底事件，如图1所示。

但该模式也存在明显的缺点，主要表现在两个方面。一是受资产和证券利率倒挂因素的影响，当前我国住房公积金贷款证券化产品利差一般为负，这就需要通过增信措施以及调整交易结构来应对。二是受起步时间晚和严监管大环境制约，在我国该模式依然处于起步阶段，运作时间偏长，合作模式尚需磨合。

  

图1 气缸排温低故障树

 

注：图1中，X1：进排气定时故障；X2：进气阀打开不完全；X3：排气阀打开不完全；X4：进气道堵脏；X5：高压油泵故障；X6：高压油管故障；X7：喷油器故障；X8：进气阀未完全关闭；X9：排气阀未完全关闭；X10：喷油过早；X11：喷油过晚；X12：节温阀故障。

对12个底事件进行归纳分析，得到导致气缸排温降低的主要原因是以下几个方面：

卢一平放下手上的书,这3D呀,是从国外传来的。在美国,3D的玩法叫“选 3”（pick3）,有的还叫“每日数字”（dailynuber）。

1）排气阀故障。排气阀打不开或不能完全打开，排烟不能完全排出，造成排温下降；排气阀无法关闭，气缸中的新鲜空气不能被压缩，从而达不到发火温度，燃油不能发火燃烧，排温下降。当排气阀打开时间过长，会使得进入气缸的空气减少，造成燃烧效率降低，使得排温下降。

从图2中可以清晰地看出，目标参数的仿真计算结果与实际值对比，最大爆发压力的相对误差最大，达到2.43%，而燃油消耗率的相对误差最小为0.78%，仿真模型满足精度要求，可以作为柴油机仿真研究的模型，为下一步故障仿真做好了准备。

结合仿真模型，对前文分析的柴油机气缸排温低的故障原因进行梳理，为方便利用仿真模型进行故障仿真，对仿真模型中的参数进行分析，梳理出可以表征故障树中间现象的相关参数见表3。

4）定时不正确。柴油机定时包括喷油定时和进排气定时，喷油定时不正确影响柴油机燃烧质量和排气温度。

5）节温阀故障。节阀故障导致冷却水温度过低，使得气缸排气温度随之降低。

6）进气系统故障。增压比减小或者进气道堵脏，从而导致进气温度偏低和新鲜空气不足，使得燃烧不完全，造成排温降低。

3 柴油机燃烧模型的建立

壁面函数：

3.1 湍流模型

理论上，可以直接采用数值模拟的方法来求解三维非定常N-S方程组，但是鉴于计算量巨大，求解显得十分困难，因而需要引入湍流模型，实现控制方程中不封顶项与已知量之间的关系。

k-ε模型在一定程度上考虑了流动场中各点的湍能传递和流动的作用［2］，能较好地用于某些复杂的流动计算，因而本文采用k-ε模型进行建模，具体模型如下：

随着这三颤，三股冰寒内力侵入虎口，沿经脉直冲脉门。若是被这三股内力冲开脉门，顺势攻入心脉，后果不堪设想。

 

式中：Ẇs为跟喷雾相互作用的湍流源项；Cε1、Cε2、Cε3、CS、PrK、Prε—模型中的常数。

3.2 边界条件

为了使方程有定解，还需要给出方程的边界条件，根据模型的实际特点，本文采用固定壁面边界条件。

其中，壁面位置流体的法向速度为

 

切向速度满足对数分布：

 

缸壁热通量：

铜块(99.5%，直径8 mm)：某化学试剂厂。硝酸银(AgNO3)：某化学试剂厂。正十八硫醇(C7H15COOH)：某化工科技有限公司。无水乙醇(C2H5OH)：某化学试剂厂。

 

CFD软件AVL-Fire软件主要是对柴油机的进气、压缩、燃烧进行模拟。

 

以某型号柴油机的性能参数为依据，结合相关文献［4～6］，对模型的初始值设置见表1。

为基于气体和壁面相对速度的参数，y为沿壁面法向的距离；为剪切速度；B、cμ为湍流模型常数；k为湍流动能；Tw为缸壁温度；Pr为层流中的普朗特数。

3.3 初始条件

式中：为壁面处的速度；为壁面处的单位矢量。

小尺度的园林景观是未来城市人居环境设计的发展趋势，在小尺度空间水景创作中，应结合建筑特点，利用水的文化内涵点题点景，以小巧精致的风格，统一于大环境之中，通过审美和情感催发，激起人们心灵的共鸣.小区庭院景观设计是一个模仿自然的过程，让人享受自然带来的清新与舒适.评价一个庭院的营造是否成功，与庭院的规模和成本无关，而是取决于这个庭院是否能融入环境，成为人们放松身心的“一方净土”.总之，小尺度空间水体营造是一门综合的艺术，只有构思设计时从理水着手，围绕建筑群体进行巧妙组合，利用水和建筑的相互衬托作用，增加空间环境的层次感和情趣性，才能使建筑与水体、植物配置形成相互融合的统一体.

 

表1 软件运行初始值参数表

  

序号1234567891 0 11 12 13 14参数start angle end angle engine speed Injection start timing Injection end timing pressure density temperature turb.kin.energy turb.length scale turb.diss.rate Swirl/Tumble EGR mass fraction EGR compositiont设定值195 525 775 331.5 360 1.93自动生成293.1 19.54 0.0085自动生成5425.8 0.12 0.478单位deg deg r/min deg deg Mpa kg/m^3 K m^2/s^3 m m^2/s^3 1/min意义进气门关闭时刻排气门打开时刻柴油机转速喷油开始角度喷油结束角度压力密度温度湍流动能湍流长度尺度湍流扩散率涡流比*转速余气系数混合燃烧生成这种废气的空气和燃油之间的比例

3.4 模型准确性验证

鉴于该型号柴油机实际可测量的参数比较有限，本文采用平均有效压力、最大爆发压力、排气温度和燃油消耗率等4个参数作为模型准确性验证的目标参数（见表2），为直观显示模型准确性，将相对误差采用柱状图的形式表达见图2。

 

表2 仿真参数与实际参数对比表

  

序号1234参数平均有效压力（MPa）最大爆发压力（MPa）排气温度（℃）燃油消耗率（g/kw.h）实际值1.93 14.5 350 194仿真值1.896 14.147 353.71 195.513绝对误差0.03396-0.35235 3.71 1.513相对误差%1.76 2.43 1.06 0.78

2）进气阀故障。进气阀打不开或不能完全打开，使得没有足够的新鲜空气进入气缸，造成燃烧不完全，直接影响到排气温度。当进气阀打开过早，会造成缸内燃烧环境温度过低，使排温降低；进气阀打开过晚，会使得空气量不足以使得燃油完全燃烧，影响燃烧效果，排温降低。

4 故障仿真研究

3）高压油泵、高压油管、喷油器故障。高压油泵出现故障将直接影响喷油器的正常工作，如果无法产生足够的压力开启喷油器，从而减少了喷油量使排温降低，严重时会使得柴油机无法正常发火燃烧而停机；压油管泄漏或喷油器堵塞都会使进入气缸的油压油量降低从而使排温降低；喷油器卡死在关闭位置或喷油器喷孔堵塞，燃油喷射量减少、雾化质量不好，使得燃烧不充分影响气缸的排气温度。

  

图2 目标参数相对误差图

4.1 进气定时故障仿真

进气定时对柴油机排气温度、能量的利用率、容积效率以及扫气均有着重要的影响，气阀的提前开启和延迟关闭，使柴油机的气缸在进气阶段吸入足够多的空气，在排气阶段使气缸内的废气尽可能地排除在外。采用通过验证的仿真模型，在其他参数不变的基础上平移进气正时，进气阀的开启与关闭同时提前或延后，取值间隔5℃A，排气定时不变，对该柴油机进行计算，计算结果见图3。

当进气定时发生故障而导致进气阀提前打开时，随着进气定时的增大，气阀重叠角开始逐渐增大，进入气缸的空气量也逐渐增大，缸内的温度得到了降低，进而改善了进气对柴油机缸内冷却的效果，使得排气温度有了一定程度的降低；因为大量空气的进入，可使得燃油充分的燃烧，使得燃油消耗率明显下降。当进气阀延迟打开时，进入气缸的空气量减少，使得燃烧不完全，油耗率增大，排气温度、最大爆发压力和评价有效压力都减小。

 

表3 故障仿真模型所需调整参数

  

序号1234567故障名称喷油定时故障进排气定时故障进排气阀开关异常燃油系统故障（1）燃油系统故障（2）节温阀故障增压系统故障影响参数喷油提前量，℃A气阀重叠角，℃A余气系数喷油量减小，%雾化效果，%进气温度降低值，℃压缩比降低值正常值-28.5 0 0.12 0 100 0 13.9故障值范围-38.5～-18.5-30～20 0.08～0.16 1～20 85～99 0～20 11-13.89涉及的模型参数Injection timing(sart、stop)Run start/stop EGR mass fraction Air-fuel ratio of combustion General nozzle data Boundary temperature Compression ratio

  

图3 进气定时对柴油机相关参数的影响

4.2 排气定时故障仿真

采用通过验证的仿真模型，在其他参数不变的基础上平移排气定时，排气阀的开启与关闭同时提前或延后，取值间隔5℃A，进气定时不变，对该柴油机进行计算，计算结果见图4。

  

图4 排气定时对柴油机相关参数的影响

由图4可知，当排气定时出现故障而使得排气定时提前时，排气的温度升高幅度较大，燃油消耗率增幅较大，而缸内最高爆发压力和平均有效压力略有下降；当排气定时角延后时，排气温度开始下降，因为排气定时的延后，导致缸内废气排出不彻底，影响了新鲜空气的进入，导致燃烧不完全，使得最高爆发压力和平均有效压力急剧下降，而燃油消耗率快速上升。

  

图5 喷油定时对柴油机相关参数的影响

4.3 喷油定时故障仿真

喷油提前角对柴油机的排温有直接的影响，如果提前角过小，会延长后燃期，降低热效率，使得排气温度明显升高。如果提前角过大，会延长滞燃期，增大最高爆发压力，使得燃烧粗暴、功率下降。

方干有七律《题宝林山禅院》、七绝《题宝林寺禅者壁》。据《雍正浙江通志》越州宝林寺条载：“唐元徽元年，法师惠基于宝林山下建，唐会昌中废，乾符元年(874)重建，改名应天寺。”[5]6421同时，方干有七律《题应天寺上方兼呈谦上人》，应写于乾符元年方干65岁之后，从其中诗句“势横绿野苍茫外，影落平湖潋滟间”来看，应天寺即宝林山禅院就在镜湖岸边，方干在归隐镜湖前后对应天寺即宝林山禅院进行过多次造访。

保证仿真模型中的其他性能参数不变，改变模型中喷油提前角（Injection start timing），间隔为1℃A，运行仿真模型进行计算，见图5。

虽然我国政府目前对林业的重视程度较高，但在投资上仍存在一些不足，基础设施不完善，林业道路建设尚未实施，部分受损道路未能及时修复。此外，基层工作环境恶劣，人才外流，部分林业种植基地因投入资金不足而未能种植优质苗木。相关科研宣传工作尚未落实。

结果表明，经过真空低温烹饪的鸡翅剪切力明显低于直接烧烤组，且SV 70+Roast组烹饪的鸡翅剪切力最小，即嫩度好，口感好，这与水分测试结果和感官评价结果一致。

从图5可以看出，喷油提前角增大时，最大爆发压力会急剧增高，而平均有效压力的变化并不显著，排气温度和燃油消耗率随着喷油提前角的增大而减小。

当喷油提前角减小时，由于滞燃期的存在，使着火提前角延后，可能出现在上止点之后，由于这时活塞已下行一段时间，柴油机的爆发压力和平均有效压力都降低，由于后燃的存在使得排气温度增高、油耗率同时也增高。

5 结语

故障的发生具有不可逆性，目前大多数型号柴油机都无法获得不同故障状态下的性能参数变化情况。采用故障树模型进行机理分析，结合三维仿真模型，通过调整模型参数实现了故障的定量分析，可获得不同故障状态下的性能参数的变化情况，为以后的排故工作提供一定的参考依据。

我很少在拍摄时用超过ISO 1000的设置，所以如果我在室内进行拍摄，就会让拍摄对象坐在窗户旁边，这样就能拍出一张对比鲜明的照片了。

参考文献

［1］应贵平，王海燕.船舶柴油机仿真技术的综述［J］.电脑知识与技术，2014，10（26）：6245-6248.

［2］周鹏，柴油机燃烧机理及缸内燃烧过程仿真研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012：24-27.

［3］吴建，王明远等.喷油器参数对柴油机混合气形成和燃烧的影响［J］.农机化研究，2010，12：202-205.

［4］AVL Fire软件的使用方法［M］.

［5］AVL Fire ESE柴油机模型建立说明［M］.

［6］L28/32柴油机使用说明书［M］.

［7］胡海峰，安茂春等.基于隐半Markov模型的故障诊断和故障预测方法研究［J］. 兵工学报，2009，1（30）：69-75.

［8］Rabiner L R.A tutorial on hidden Markov models and se⁃lected applications in speech recognition［J］.Proceedings of the IEEE.1989，77（2）：257—285.

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［10］李万泉，唐昌盛，曲建岭等.基于数字滤波技术的飞参数据预处理［J］.理论与实践，2008，28（2）：6-8.