知識目標

（1）知道熱機中能量的轉(zhuǎn)化

（2）知道四沖程內(nèi)燃機的構(gòu)造和工作原理

（3）了解汽油機和柴油機的主要區(qū)別

能力目標

通過分析汽油機和柴油機的構(gòu)造個工作過程的異同，學習分析和比較的研究方法．

隨著煤炭企業(yè)規(guī)模的不斷提升，對煤炭裝運能力提出了更高的要求，需要不斷提高企業(yè)裝運能力，其中提高機車牽引能力，可促使煤炭企業(yè)加快牽引動力的轉(zhuǎn)型。目前，各煤炭企業(yè)基本以內(nèi)燃機車作為牽引動力，部分企業(yè)已轉(zhuǎn)型為電力機車，裝運效率大幅提升。單從機車運用的角度看，對提高裝運效率、降低運輸成本發(fā)揮了重要作用。但因企業(yè)人員素質(zhì)和檢修能力的制約，在機車設(shè)備維修和故障判斷方面存在一定的困難，在一定程度上影響了正常運輸組織，造成開車不能正點。除日常保養(yǎng)和簡單檢修外，機車小輔修、中修和大修一般為委托第三方(鐵路檢修單位)檢修。外委檢修需辦理過軌審批手續(xù)，辦理時間長。另外，過軌檢修時間不能保證，在一定程度上限制了成本下降空間和影響機車的正常運用。因此，有必要在檢修和故障處理方面進行研究和探討。

1機車修程分類

機車檢修修程分為大修、中修、小修、輔修4級，其中:大修是機車主要部件檢查修理，恢復(fù)機車基本性能;中修是機車主要部件檢查修理，恢復(fù)機車主要性能;小修是機車關(guān)鍵部件檢查修理，有針對性的恢復(fù)機車運行可靠性。如檢修條件具備，可根據(jù)其狀態(tài)進行修理;輔修是對機車全面檢查、保養(yǎng)清掃，做故障診斷，按狀態(tài)修理。中修、大修屬于專業(yè)檢修，需要較高的專業(yè)技術(shù)能力和檢修、檢測裝備，輔修和小修主要是通過檢查、保養(yǎng)、清掃和關(guān)鍵部件檢查修理，保證機車的可靠性。煤炭企業(yè)因機車臺數(shù)較少和專業(yè)技術(shù)員的限制，對機車的中修和大修基本上是委托鐵路專業(yè)單位進行檢修，輔修和小修除了外委檢修外，一些單位也在探索自行檢修的途徑。

2外委檢修的優(yōu)缺點

2．1外委檢修優(yōu)點。(1)非鐵路企業(yè)內(nèi)燃機車是委托第三方進行檢修，一般是依托周邊有資質(zhì)鐵路檢修單位，檢修單位專業(yè)性強、技術(shù)力量和裝備較強，配件種類齊全，檢修質(zhì)量能夠能到有效的保證。(2)保修周期內(nèi)，機車故障一般情況下也能夠通過售后得到快速處理，同時可以通過技術(shù)交流和溝通，帶動使用單位檢修人員的檢修能力和水平的提高。(3)煤炭企業(yè)不用配備專業(yè)檢修人員，人工成本和設(shè)備投入大大減少。2．2．外委檢修缺點。(1)委托第三方進行檢修，一般需辦理機車過軌手續(xù)。對機車上線運行安全要求較高，需進行輪檢(機車輪對檢測)和現(xiàn)場看車，如中間某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，過軌手續(xù)時間會更長，不能保證在檢修周期內(nèi)修車。(2)外委單位一般是在不影響鐵路系統(tǒng)業(yè)內(nèi)機車檢修任務(wù)的前提下，安排企業(yè)機車檢修，檢修時間得不到保證，延期問題會時有發(fā)生。(3)外委維修單位對檢修礦方機車缺少激勵機制，檢修人員修車積極性不高，在一定程度上增加了修車時間和質(zhì)量的不確定性。2．3自行輔修可行性和條件分析。(1)輔修檢修內(nèi)容決定了自行輔修具備必要的條件。輔修的主要內(nèi)容是常用易損件的周期更換和主體設(shè)備的外觀查看及儀器檢測。相對來說，基本以各部件保養(yǎng)為主，所以在人員和設(shè)備方面投入費用較小。而自行小修設(shè)備投入較大，同時對人員專業(yè)技術(shù)方面的要求更高，企業(yè)運用機車數(shù)達到一定規(guī)模時才會考慮。(2)自行輔修在檢修時間上可以根據(jù)運輸計劃安排進行自主調(diào)整，設(shè)備輔修時間能有可靠的保證。(3)沒有辦理過軌復(fù)雜的手續(xù)和時間影響，檢修的主動權(quán)掌握在企業(yè)手中。(4)由于企業(yè)機車使用條件和作業(yè)形式不同，機車修程周期可根據(jù)實際情況進行合理的調(diào)整。

3進行自行輔修需注意的問題

摘要：基于輕型發(fā)動機LeiMot研究項目，F(xiàn)EV公司與其合作伙伴共同開發(fā)了全新的研究方法，采用了通過增材制造（AM）技術(shù)生產(chǎn)的大型發(fā)動機部件，同時擴大了塑料應(yīng)用范圍，減輕整機質(zhì)量，并優(yōu)化了其功能。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機；增材制造技術(shù)；塑料；曲軸箱；冷卻

通過采用最新的傳統(tǒng)制造工藝，研究人員對以全鋁設(shè)計的現(xiàn)代乘用車汽油機和柴油機的成本和質(zhì)量進行了優(yōu)化。近年來，這些發(fā)動機的質(zhì)量功率比有了進一步優(yōu)化。3缸和4缸發(fā)動機的質(zhì)量功率比約為1．1kg／kW［1］。這一特征代表了材料特性、負荷曲線和結(jié)構(gòu)利用率在既定制造邊界條件下的平衡。這表明傳統(tǒng)制造工藝無法進一步減輕整機質(zhì)量。在材料及負荷曲線相似或相同的情況下，研究人員將傳統(tǒng)制造工藝替換為激光粉床熔化（LPBF）技術(shù)，從而可進一步減輕整機質(zhì)量。在由德國聯(lián)邦經(jīng)濟與能源部（BMWi）支持的輕型發(fā)動機LeiMot研究項目中，F(xiàn)EV公司將LPBF工藝用于氣缸蓋和曲軸箱的開發(fā)進程中。研究人員選擇大眾公司EA288evo系列2．0L渦輪增壓直噴（TDI）柴油機作為基礎(chǔ)發(fā)動機，并進行了一系列優(yōu)化，使開發(fā)出的新組件符合替代理念。針對該項目中采用增材制造（AM）技術(shù)的鋁部件的特點，研究人員選用了該工藝過程中最常用的AlSi10Mg材料。增材制造技術(shù)具有更高的自由度，不僅可以減少整機質(zhì)量，還可用于改善發(fā)動機功能。在開發(fā)LeiMot研究項目時，氣缸蓋和曲軸箱的設(shè)計從概念到制造過程（包括校準和后處理）始終遵循增材制造技術(shù)的邊界條件［2］。此外，熱固性注塑成型工藝的應(yīng)用也是開發(fā)目標之一。為了合理使用該工藝，研究人員需要開發(fā)1種合適的曲軸箱概念。可用的材料為基于玻璃纖維增強酚醛樹脂而開發(fā)的纖維增強復(fù)合塑料（FRP）。

1組件概念

研究人員首先對氣缸蓋和曲軸箱進行了功能分解。通過該方式，研究人員可以分析每個功能，并可以根據(jù)給定的邊界條件進行設(shè)計優(yōu)化。此外，研究人員需要確保LeiMot氣缸蓋能與大眾曲軸箱實現(xiàn)相互兼容。同時，研究人員必須保留參考發(fā)動機的重要接口和組件，尤其是曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)及換氣組件。研究人員通過專門的設(shè)計方法，使厚度不大于2mm的材料實現(xiàn)了冷卻、潤滑及換氣等功能，晶格結(jié)構(gòu)的厚度明顯小于2mm。與傳統(tǒng)的鑄造工藝相比，該方法可以根據(jù)負荷的不同而采用多種壁厚參數(shù)，且不會存在與傳統(tǒng)制造相關(guān)的結(jié)構(gòu)弱點。

2氣缸蓋

摘要：內(nèi)燃機原理課程主要講授內(nèi)燃機的基本工作循環(huán)和性能、換氣過程與增壓技術(shù)、混合氣形成和燃燒以及性能評價等知識，是車輛工程和能源與動力工程專業(yè)的核心課程。該課程的學習對于提高學生的工程實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)十分重要。在課程教學過程中，可以通過查看學生線上學習時長、隨堂測試結(jié)果、課堂討論以及專題報告完成情況了解學生的學習態(tài)度和學習能力，并有針對性的開展教學活動，提高學生的學習效果。

關(guān)鍵詞：形成性評價；內(nèi)燃機原理；混合式教學；學習效果

內(nèi)燃機原理課程主要講授內(nèi)燃機的基本工作循環(huán)和性能、換氣過程與增壓技術(shù)、混合氣形成和燃燒以及性能評價等知識，是車輛工程和能源與動力工程專業(yè)的核心課程[1]。目前，許多高校內(nèi)燃機原理課程仍在沿用以教師為中心、以課堂講授為主的教學模式[2]。隨著工程教育認證工作的普遍開展，以學生為中心的教育教學理念越來越得到高等教育領(lǐng)域的重視[3-4]。以教師為中心的教學模式中，任課教師更加關(guān)心課程的知識體系是否完整，課堂內(nèi)容講授是否清晰、正確；而在教學評價中，也更加重視老師講了什么內(nèi)容，講的好不好；課程的評價也是以終結(jié)性評價為主，主要的評價方式是期末考試，教學效果的好壞更加依賴于學生的自覺性。這樣的教學和評價模式已經(jīng)無法適應(yīng)目前工程教育認證中“以學生為中心”的要求?！耙詫W生為中心”的課程教學模式中，人們更加關(guān)心學生學到了什么，而不是老師講授了什么。教師的任務(wù)不僅僅是把知識講清楚，還需要了解學生的學習情況，并根據(jù)學生的學生情況采取針對性的措施，幫助學生更好的掌握課程內(nèi)容，達到課程的教學目標。在“以學生為中心”的教學理念推動下，以“形成性評價”為核心課教學改革越來越受到人們的重視。形成性評價是指在教學進程中，教師采用各種評價方式，了解學生的學習狀態(tài)，并針對不同學生的學習個體差異采取針對性的措施，以提高學生的學習效果。課堂的組織形式要圍繞學生的學習效果開展，可以采用靈活多樣的教學方式和評價手段，調(diào)動學生的學習積極性，使學生能夠在課下投入更多的時間開展學習，提高學習效果。本文以河北科技大學能源與動力工程專業(yè)“內(nèi)燃機原理”課程為例，闡述以形成性評價為核心的課程教學模式改革措施，對于提高課程教學效果、推動“以學生為中心”教學理念的普及具有明顯的意義。

1內(nèi)燃機原理課程的教學目標及主要教學內(nèi)容

1.1課程的課程目標

本專業(yè)內(nèi)燃機原理的課程目標主要有兩個：①通過本課程的學習，使學生掌握內(nèi)燃機性能提高和合理使用的基本原理，獲得一般的試驗方法及操作技能，以便正確合理的選擇、運用內(nèi)燃機，同時為本專業(yè)學生日后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。②使學生對內(nèi)燃機的換氣過程、燃燒過程有較深入了解，并基本掌握內(nèi)燃機的性能，內(nèi)燃機特性實驗的基本計算、分析。了解內(nèi)燃機的進氣增壓、排氣污染與控制等。該課程的理論性強、內(nèi)容抽象，應(yīng)重點培養(yǎng)學生如何用抽象的理論去分析實際工程問題的能力。根據(jù)“以學生為中心”教學模式要求，課程的教學工作主要圍繞這兩個目標開展。

摘要：內(nèi)燃機是當前時代環(huán)境下應(yīng)用非常廣泛的動力機械，通過將燃料燃燒釋放的熱能轉(zhuǎn)化為動能，從而為機械設(shè)備提供動力。是當前工業(yè)生產(chǎn)以及交通運輸中非常核心的機械設(shè)備。內(nèi)燃機對社會發(fā)展的重要性不言而喻，因此對內(nèi)燃機的研究從未間斷。本文對內(nèi)燃機零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用進行簡單的分析探討。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機；零部件；結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

內(nèi)燃機是將氣體或液體燃料同空氣按照一定的比例混合，輸入內(nèi)燃機內(nèi)部，燃料燃燒時爆發(fā)熱量，將熱能通過活塞運動轉(zhuǎn)化為機械能，為設(shè)備提供機械動力。因此內(nèi)燃機的零部件結(jié)構(gòu)是圍繞以下幾點進行設(shè)計的：構(gòu)建封閉環(huán)境、設(shè)計熱能與機械動能轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)、構(gòu)建動力傳達結(jié)構(gòu)。日常生活中，常見的內(nèi)燃機有柴油機和汽油機，在汽車中應(yīng)用尤為廣泛，下面以汽車發(fā)動機為例，分析內(nèi)燃機零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，并就其實際應(yīng)用進行探討。

1內(nèi)燃機的發(fā)展歷史

內(nèi)燃機的基本理念最早是由荷蘭的物理學家惠更斯提出來，他最初是希望將火藥爆炸時產(chǎn)生的能量，轉(zhuǎn)化為需要的動力，并對此進行了一定的研究，但是由于當時實驗環(huán)境的問題，火藥爆炸所產(chǎn)生的能量無法很好的控制，因此沒有成功。之后在18世紀末，英國的斯特里特經(jīng)過不斷的實驗，提出了從燃料中獲取機械動力的方法，他第一次提出了將燃料和空氣混合產(chǎn)生的熱量，轉(zhuǎn)化成需要的動力。由此，內(nèi)燃機的基本理念誕生了。直到1833年，由英國人賴特提出了活塞做功的機械裝置，即通過將燃料置于固定的裝置，使得燃燒產(chǎn)生固定的推動力，然后進行動力作用，這時內(nèi)燃機的基本雛形形成了。到達19世紀中期，以英國科學家為主的不同研究人員逐漸完善了以不同燃料為基礎(chǔ)的熱能轉(zhuǎn)化為機械動能的基礎(chǔ)理論，給后期內(nèi)燃機的形成、發(fā)展、完善奠定了良好的基礎(chǔ)，并由于其效率高，機動性好，在最初形成之后，就得到了非常廣泛的應(yīng)用，形成了非常龐大而又重要的工業(yè)體系，并給這些工業(yè)體系提供了基本和重要的動力支持，為后期工業(yè)革命以及工業(yè)領(lǐng)域的爆發(fā)式增長打下了基礎(chǔ)。這個應(yīng)用主要是汽車、工程機械、船舶、小型飛機以及一些基礎(chǔ)的工業(yè)設(shè)備，特別是在汽車上，內(nèi)燃機獲得了最大程度的應(yīng)用。成熟的內(nèi)燃機在1876年由德國的科學家奧托設(shè)計并實現(xiàn)，他創(chuàng)造設(shè)計了世界上第1臺往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，其設(shè)計結(jié)構(gòu)基本和設(shè)計理念成為了后來內(nèi)燃機改造完善的基礎(chǔ)，并由于其性能和效率的優(yōu)越性，迅速的得到了推廣和普及，大大的推動了汽車行業(yè)的發(fā)展。而隨著石油的開發(fā)，汽油的產(chǎn)生，進一步的推動了內(nèi)燃機的完善和發(fā)展。到如今內(nèi)燃機已經(jīng)成了世界發(fā)展前行過程中必不可少的一種動力機械。其基本原理雖仍然是將燃料的熱能轉(zhuǎn)化為機械動能，但是由于當前材料科學、結(jié)構(gòu)科學以及結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)的不斷突破和前行，內(nèi)燃機也得到了最大程度的完善改造，發(fā)揮其最大的動力特性，為人們的需要提供最大的動力支持。

2內(nèi)燃機零部件結(jié)構(gòu)

1內(nèi)燃機車檢修調(diào)試過程的現(xiàn)狀

1.1確定檢修成本消耗模型。內(nèi)燃機車實驗過程中的主要成本構(gòu)成為人力和機車動態(tài)實驗中的柴油損耗，其中由于內(nèi)燃機車功率和運行狀態(tài)的不同，機車油耗有較大差異，這里設(shè)定內(nèi)燃機車性能試驗每小時油耗記為l1L，柴油每L單價記為Y1元，每小時每人人力成本記為Yr元。機車組裝后初始實驗階段需各專業(yè)配合實驗并進行過程中的故障處理，所需人員數(shù)量記為R。忽略檢修生產(chǎn)過程中隨時間產(chǎn)生的其他費用。則機車實驗過程中每小時的直接成本S1=l1*Y1+Yr*R，過程中因配件更換等原因產(chǎn)生的額外成本記為Sq。1.2生產(chǎn)組織過程中的成本消耗計算。原檢修生產(chǎn)過程中全部性能調(diào)試和故障處理需要機車啟動后進行測試檢查，同時機車啟動后各專業(yè)常規(guī)檢修必須停止，但機車實驗檢修過程中的人力成本不因作業(yè)人員的狀態(tài)而變化，即機車實驗過程中會造成人力成本的浪費。常規(guī)機車實驗用時為1h，機車出現(xiàn)故障或其他原因進行非常規(guī)機車動態(tài)實驗的情況下耗時不定，但最基本的故障處理也需機車啟動半小時，復(fù)雜的故障則需要四五個小時甚至更長，結(jié)合非常規(guī)機車啟動的概率，設(shè)每次機車非常規(guī)啟動時間為X個小時，則造成的成本浪費L=S1*X+Sq。

2內(nèi)燃機車檢修調(diào)試過程的優(yōu)化

2.1內(nèi)燃機車檢修調(diào)試過程優(yōu)化的基礎(chǔ)。內(nèi)燃機車作業(yè)網(wǎng)絡(luò)圖分并行和前后進行，并行作業(yè)中，各環(huán)節(jié)的作業(yè)對總的作業(yè)進度影響較小，但需單獨進行的作業(yè)程序中浪費的時間就會造成整個系統(tǒng)檢修的停滯，除造成本身成本損耗外，還會造成連鎖待工損耗。而機車實驗就屬于限制最強的一個環(huán)節(jié)。從以上成本的計算過程中發(fā)現(xiàn)，如果實驗過程中的故障處理能減少機車啟動時間，將大大節(jié)約檢修成本。對內(nèi)燃機車的結(jié)構(gòu)構(gòu)成進行分析得，內(nèi)燃機車的控制系統(tǒng)主要采用原始繼電器搭建的控制電路，電路中采用的也主要是模擬信號，高壓到低壓信號的傳遞如圖1。對系統(tǒng)進行簡單的分析可得，由于內(nèi)燃機車主要依賴的是外部電路的控制，結(jié)構(gòu)簡單，邏輯思路也十分清晰，因此整個系統(tǒng)的拆分也較為簡單。對系統(tǒng)拆分后會發(fā)現(xiàn)，各環(huán)節(jié)間傳遞的無非是電壓信號，雖然高壓無法進行模擬，但變壓電阻后的低壓信號卻是可輕易模擬的，即在變壓電阻后加入一個低壓模擬信號，用來模擬機車啟動后的狀態(tài)以此來進行機車的調(diào)試和故障的查找。最后實驗完畢后，再進行一次性的實驗確認。2.2典型案例分析。如圖2和圖3，為DF8B型內(nèi)燃機車微機位主電路接地保護功能的電器原理圖。當圖中DK開關(guān)置微機位時，機車主電路中的零電位點通過715-209-DK觸點-208-672-676-R19-678-R20-677-666支路連通接地點。當主回路中產(chǎn)生高電位接地點或低電位點接地時，都會與零電位點產(chǎn)生電勢差，并通過接地點構(gòu)成回路，形成漏電電流。漏電電流通過限流電阻R19和R20形成漏電電壓信號，經(jīng)電流傳感器SCM4輸送給微機漏電電流信號。機車在牽引、電阻制動或自負荷工況下，如果接地電流大于950mA或在30min內(nèi)3次大于500mA，則主發(fā)電機功率限制為0，微機屏顯示“主回路接地”并記錄，同時微機報警燈亮。如果該保護功能異常是不允許進行下一步實驗的，同時該系統(tǒng)是對機車主電路進行保護，即機車啟機后主發(fā)電機產(chǎn)生200V以上的高壓電后，且必須保持系統(tǒng)持續(xù)運作，才能進行必要的檢查和實驗。由于在該過程中機車始終處于加載中，機車各電路帶電且運動部件持續(xù)轉(zhuǎn)動，所以車上其他專業(yè)人員嚴禁作業(yè)，整個檢測過程中由于系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)影響的，因此故障判斷的準確較低，最快的故障處理時間約3h。并且整個過程中還要通過更換配件對比數(shù)據(jù)的方法進行故障點的定位，因此還要造成配件檢修成本的增加。筆者在班組實習的過程中遇到過一個典型的微機接地故障處理案例，故障處理耗時超過5個小時，并且更換相關(guān)微機插件和電流傳感器后故障依然存在，所以故障處理陷入僵局。筆者通過分析電路圖和微機接地保護的原理，首次提出利用模擬實驗和排除法確認故障點的思路。即，通過電路圖分析可知，雖然微機接地位時給微機系統(tǒng)輸送信號的傳感器（SCM板）叫電流傳感器，但實際其輸入端接收的是電壓信號，輸出的也是電壓信號。具體的是將主電路的漏電流通過限流電阻R19、R20轉(zhuǎn)化成電壓并通過1比1的變比輸送給微機1-10V的電壓信號，同時起到隔離高壓，保護微機系統(tǒng)的作用。既然已知道微機接收的是電壓信號，并且10V以內(nèi)是安全的，那么就可以用干電池直接模擬信號，判斷具體的故障點。通過模擬后我們發(fā)現(xiàn)，當微機接收到6V模擬信號后，微機屏顯示機車漏電流600mA。當在SCM板輸入端加6V模擬信號后，在輸出端也能測到6V輸出信號。按照以上的模擬實驗結(jié)果，各環(huán)節(jié)都能正常工作，問題應(yīng)該出在細節(jié)處。于是進一步進行細節(jié)區(qū)分時發(fā)現(xiàn)，SCM板輸入端加正電壓輸出為正電壓，當輸入端為負電壓，輸出即為負電壓，但給微機輸入正電壓時，微機能有效識別，輸入負電壓時微機卻無反應(yīng)。再次對比不同機車發(fā)現(xiàn)DF11型機車的微機系統(tǒng)可識別正負電壓，對SCM板無特別要求。但是DF8B型內(nèi)燃機車的微機只能識別正電壓信號，所以需要SCM板自身具備整流的功能。原先機車使用的SCM板均具備整流功能，所以未出現(xiàn)類似難以解決的問題，原車SCM板故障，新更換SCM板不具備整流功能，更換正確SCM板后故障消除。并且區(qū)別于傳統(tǒng)故障查找方式，本次故障查找不僅快速定位了故障點，并且整個過程的機車動態(tài)試驗時間不超0.5小時，對平行作業(yè)的影響較小。由于前期故障處理是采用模擬信號的方法，機車未啟動，車上其他專業(yè)人員正常作業(yè)，未造成人力的浪費，同時，實際操作過程中發(fā)現(xiàn)，分部模擬的方法有利于快速定位故障點。由于單次的故障處理具有特殊性，進行保守估計，原故障處理需要啟機2h，優(yōu)化流程后需要啟機時間為0.5h。2.3成本節(jié)約計算。程序優(yōu)化后，設(shè)啟機減少的時間記為Tj，則因啟機時間減少節(jié)約的成本L2=S1*Tj=（l1*Y1+Yr*R）*Tj我們不妨根據(jù)實際情況簡單估算各參數(shù)值，帶入公式測算測算一下節(jié)約的成本。柴油每L價格Y1取0號柴油市場價5元，內(nèi)燃機車性能試驗每小時油耗l1取50L，每小時每人人力成本記為50元，Tj取3小時，R取6人，則L2=（50*5+50*6）*3=1650元。如果該類機車調(diào)試一天只發(fā)生一次，一年的作業(yè)時間按240天計算，則該程序優(yōu)化只在減少啟機時間一項上所節(jié)約的成本就有396000元。實際檢修系統(tǒng)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的時間優(yōu)化，就等于整個系統(tǒng)的時間優(yōu)化，如配件供應(yīng)環(huán)節(jié)、配件檢修成本、各環(huán)節(jié)管理成本等的節(jié)約。因此實際節(jié)約的成本要是該數(shù)值的數(shù)倍甚至十數(shù)倍。2.4系統(tǒng)優(yōu)化分析該系統(tǒng)的優(yōu)化帶來的不僅僅是機車調(diào)試過程中成本的節(jié)約，還有相關(guān)部門的成本節(jié)約，故障的快速定位，減少了配件的更換，而更換后的配件是需要重新檢測入中心配件庫，這個過程中的成本損耗節(jié)約也相當可觀。關(guān)鍵是該環(huán)節(jié)的優(yōu)化并不需要購入高價值設(shè)備，利用現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施優(yōu)化實驗方法即可實現(xiàn)。因此，內(nèi)燃機車正是因為其技術(shù)相對簡單可規(guī)劃性強，合理的規(guī)劃可帶來整體的效益提升。

3結(jié)束語

內(nèi)燃機車的各檢修過程具有共通性，各檢修過程的流程可根據(jù)內(nèi)燃機車的檢修特點進行重新分類整合。特別是在技術(shù)逐漸革新，而內(nèi)燃機車逐步退出主流市場的情況下，部分配件本身的狀況和供應(yīng)環(huán)境不斷惡化，待料待工的情況不斷突出，因此造成的成本壓力不斷加劇。除了不斷優(yōu)化外部檢修環(huán)境的方法外，優(yōu)化內(nèi)部流程勢在必行。采用更適合現(xiàn)狀的新標準進行現(xiàn)有資源的分類，整合和再分類，以達到減少檢修瓶頸，降低檢修成本的效果。

現(xiàn)如今，內(nèi)燃機得到了大范圍的普及應(yīng)用，相應(yīng)的減噪降溫系統(tǒng)也得到了很好的發(fā)展，但在實際使用過程中還需要進行改進優(yōu)化。作為內(nèi)燃機的重要部件，減噪降溫系統(tǒng)具有維護溫度平衡、減少噪音振動等作用，可以保證整體工程機械效率。因此，要在不改變內(nèi)燃機系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)技術(shù)更新，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

1內(nèi)燃機傳熱問題和振動噪聲問題發(fā)展現(xiàn)狀

1.1傳熱過高問題。節(jié)能減排政策推出后，內(nèi)燃機的首要任務(wù)就是降低耗能、提高效率，就是說讓內(nèi)燃機在短時間內(nèi)達到設(shè)計好的運行溫度范圍內(nèi)，同時保證內(nèi)燃機運行過程中可以進行有效的降溫，保證工作正常。前者可以減少能量損失，后者可以保證運行效率，二者都是非常重要的環(huán)節(jié)。內(nèi)燃機在工作一段時間后，溫度也會隨之提高，在這樣的情況下，保證內(nèi)燃機正常工作，就必須要專門設(shè)計出散熱器。但內(nèi)燃機在低溫和高溫下運行所產(chǎn)生的能量完全不一樣，低溫下運行效率較低，因此，除了散熱功能之外，還需要設(shè)計出可優(yōu)化的溫度設(shè)備。目前較為常用設(shè)計方法為數(shù)值方陣，可以更加準確高效的完成對內(nèi)燃機傳熱過高問題的研究，此外流固耦合技術(shù)也是目前較為先進的一種有限元計算方法，可以同時建立模型，采用離散方法，得到最終的計算結(jié)果，從而有效改進內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)上存在的設(shè)計缺陷。不僅如此，傳熱問題計算得到的信息數(shù)據(jù)可以為內(nèi)燃機噪聲振動問題的處理提供參考和依據(jù)。1.2振動噪聲問題。相比較內(nèi)燃機傳熱過大的問題，振動噪聲問題始終都是國家的重點，并且提出了不同的處理控制方式，但隨著科學技術(shù)的發(fā)展，還需要對噪聲控制問題進行全面的分析和優(yōu)化，從而提高控制效果，真正實現(xiàn)降噪目標。內(nèi)燃機噪聲控制技術(shù)可以分為噪聲源識別和噪聲降低這兩個方面展開。采用表面振動的方式，捕捉聲輻射，以此得到的信息準確性極高，而且這種方式考慮到了熱傳遞和潤滑油等問題，為后續(xù)減噪降溫系統(tǒng)的設(shè)計奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。振動噪聲的控制技術(shù)可以分為四個方面，分別為：通過增加阻尼材料的方法、進行不規(guī)則阻力矩和外界反力的設(shè)計優(yōu)化、扭矩縱耦合振動方案、耦合強迫振動模型。這些方法都能夠?qū)崿F(xiàn)降低噪音目的，將振動控制在一定范圍內(nèi)，有效改善輻射聲場[1]。

2內(nèi)燃機過熱問題控制技術(shù)設(shè)計

2.1及時排除故障。通過前文對內(nèi)燃機表面振動輻射效率以及傳熱問題的分析研究，對內(nèi)燃機的運行情況有了一定的認識。在此基礎(chǔ)上，針對內(nèi)燃機過熱問題控制技術(shù)進行設(shè)計分析。內(nèi)燃機過熱故障危害很大，容易變形、融化、卡死、拉缸等現(xiàn)象，嚴重情況下，還會導致燃油消耗增加，輸出功率降低等故障。導致內(nèi)燃機過熱的原因有很多，主要包括負荷過大、外界環(huán)境溫度較高、冷卻系統(tǒng)故障、長時間過載運行等。在出現(xiàn)過熱故障后，第一時間查找故障原因，根據(jù)具體的原因展開系統(tǒng)的設(shè)計和處理。首先檢查冷卻液面，如果位置較低，那么則證明冷卻水量不足，要按照要求補足冷卻液，如果內(nèi)燃機在短時間內(nèi)恢復(fù)到正常，那么則證明問題得到妥善解決，如果再次出現(xiàn)了過熱情況，則證明冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)了滲漏問題，則要確定具體的滲漏位置，展開進一步處理。其次，檢查水泵和散熱器的工作狀況，及時更換故障設(shè)備，確保水泵和散熱器可以正常工作。最后，檢查其他部位，找出過熱原因。比如，機油散熱器、燃燒室、柴油機、排氣門等方面的故障，都會威脅到設(shè)備的正常運行。2.2冷卻系統(tǒng)改造優(yōu)化設(shè)計。內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)中最為主要的任務(wù)就是保證其在適宜的溫度下運行，保障機油品質(zhì)，為零部件創(chuàng)造一個合適的環(huán)境，切實提高使用壽命。在鑄造材料商，可以采用普通碳素鋼材料，避免出現(xiàn)遇冷凍裂的情況，也可以對排氣閥進行改造，以此進一步提高工作效率和排氣性能，全面優(yōu)化冷卻系統(tǒng)。比如，將球形尼龍接口改為內(nèi)外扣錐面接觸開閉閥，能夠進一步提高冷卻系統(tǒng)。絕大部分內(nèi)燃機采用水冷作為冷卻方法，最多可以帶走600kW的熱量，但在此基礎(chǔ)上還需要進一步降低25-30%的熱量。根據(jù)具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況來看，內(nèi)燃機的工況溫度控制在80-90℃時，工作效率較高。因此，進口水溫控制在80℃，預(yù)熱系統(tǒng)溫度值則設(shè)定在40℃。當水溫低于70℃時，一號溫控閥就會自動開啟副閥門，將高溫水引入水泵，利用水泵推力送入內(nèi)燃機。當水溫高于80℃時，二號溫控閥會自動開啟，將高溫水引入主換熱器，并且利用風冷系統(tǒng)進行冷卻，冷卻水進入二號溫控閥中，實現(xiàn)水溫控制?？偟膩碚f，就是將80℃打造為臨界值，高于臨界值則會進入附加的換熱器，低于臨界值則會進入水泵，以此實現(xiàn)一個恒溫冷卻循環(huán)。傳統(tǒng)的換熱器在實際工作過程中存在換熱能力不足的情況，無法滿足內(nèi)燃機的工況需要，因此，要對其進行一定的優(yōu)化。冷卻系統(tǒng)自身空間較小，附加換熱器的尺寸需要經(jīng)過慎重考慮，綜合考慮換熱器的管道閥門銜接處的長短來看，板翅式換熱器最為合理，其體積較小、空間緊湊、性能較高?？梢酝ㄟ^優(yōu)化通道參數(shù)的方式解決實際運行過程中存在的能量不足問題。冷卻系統(tǒng)可以分為風冷和水冷兩種，經(jīng)過綜合計算后，最終設(shè)計了15個水通道和30個空氣通道，達到的傳熱效果最優(yōu)。除了上述內(nèi)容之外，進水溫度和進水流量的控制非常關(guān)鍵，進口水溫度如果低于40℃，那么會出現(xiàn)機油黏度增大的現(xiàn)象，導致汽缸潤滑性能出現(xiàn)大幅度降低，最終對內(nèi)燃機的部件造成損壞。冷卻系統(tǒng)中水溫臨界值在80℃，通過恒溫冷卻循環(huán)設(shè)置，可以有效避免水溫過低的問題，最大程度保證了內(nèi)燃機運行的可靠性和平穩(wěn)性。從實際應(yīng)用效果來看，當進水溫度≥82.6℃時，冷卻水會進入到附加換熱器中，將水溫降低2.6℃，以此避免達到最大的換熱負荷值，為內(nèi)燃機在高溫爬坡或者長時間運行創(chuàng)造更好的空間環(huán)境，避免出現(xiàn)警戒高溫現(xiàn)象，為工作人員創(chuàng)造了處理時機。

3內(nèi)燃機噪聲問題控制技術(shù)設(shè)計

1機車整體布局及聲源分布

機車整體布置如圖1所示，主要分為上下兩部分：上部由車體和它的附屬設(shè)備組成；下部由位于兩端的轉(zhuǎn)向架和位于中部的燃油箱組成。機車設(shè)計采用模塊化將機車劃分為5個室；從前到后依次為司機室、輔助室、電氣室、動力室和冷卻室。其中主要設(shè)備聲源有：柴油機排氣口、冷卻塔、電阻制動器、空調(diào)機和空壓機等。

2主要聲源特性

在柴油機滿負載運行，空壓機、冷卻風扇和空調(diào)風機以最大轉(zhuǎn)速運行工況下，機車的主要設(shè)備聲源的總聲功率水平見表1所示。根據(jù)表1所示，在柴油機滿負載運行時，由于空壓機及空調(diào)風機的噪聲水平遠遠低于另外三個聲源的水平（相差超過了10dB，根據(jù)聲學理論，兩個聲源的噪聲水平相差10dB，則兩個聲源疊加的結(jié)果為最大聲源的噪聲水平），因此，在計算機車外場噪聲水平時，忽略空壓機及空調(diào)風機噪聲的影響，只分析柴油機排氣口、冷卻塔、電阻制動器的噪聲水平。由于聲源為聲功率或平均聲壓級，且整車噪聲測量的距離為15m（距離較長），因此聲源可以簡化都采用單極子聲源進行模擬。在柴油機滿負載運行時，柴油機排氣、冷卻塔、電阻制動器這三個主要的噪聲源的聲功率譜如圖2所示。

3外場輻射噪聲分析

參考標準《AS2377-2002聲學-軌道車輛噪聲的測量方法》，根據(jù)試驗過程中的布點位置進行模擬如圖3所示，進行內(nèi)燃機車外場噪聲仿真。采用LMSVirtual.LabAcoustics軟件，建立機車外場噪聲仿真模型，用直接邊界元法分析低頻噪聲，射線聲學法分析高頻噪聲，以求解機車外場輻射噪聲場分布。聲學仿真模型如圖4所示。根據(jù)機車的邊界元模型及射線聲學的模型，對機車的外場輻射噪聲進行全頻段求解。如圖5所示。從圖6可以看出，在A、B、L點，冷卻塔噪聲源對總噪聲值的影響較大；在C、D、J、K點，冷卻塔和電制動器的噪聲影響相差不大；在機車尾部，即E、F、G、H、I點，電制動器的噪聲對總噪聲值的影響較大。因此，如果要降低測點噪聲，應(yīng)該以降低電制動器噪聲為主，冷卻塔噪聲為輔。根據(jù)客戶要求，在柴油機滿負載運行工況下，距離機車15米處的外場噪聲限值為85dBA。如果要求各測點噪聲水平小于85dBA，則電制動器噪聲水平需至少降低5dBA，冷卻塔噪聲水平需至少降低3dBA?？梢酝ㄟ^設(shè)備供應(yīng)商改進結(jié)構(gòu)降低噪聲源噪聲，或是增加消音器降低噪聲。在降低電制動器和冷卻塔噪聲后，各聲源對機車外場測點總噪聲的貢獻量見圖7，測點總噪聲值已滿足要求。

摘要：隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣工程的自動化水平也在不斷提高，尤其是在內(nèi)燃機電氣自動化過程中，由于被應(yīng)用電氣工程控制工作，使得自動化控制在實際應(yīng)用中更加穩(wěn)定和高效?；诖耍疚膹膬?nèi)燃機電氣自動化的意義出發(fā)，根據(jù)內(nèi)燃機自動化的特點來提出內(nèi)燃機相關(guān)的實踐方式，從而深入研究電氣工程自動化控制的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：電氣工程；內(nèi)燃機；自動化；工程控制；特點；實踐方式

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，電氣工程應(yīng)用領(lǐng)域的自動化也在不斷提高。尤其是人工智能的發(fā)展，使得電氣工程以十分迅猛的速度開始向自動化進軍，并且已經(jīng)能夠提供相應(yīng)的科學支持。電氣工程的自動化控制過程中，自動化技術(shù)是當前應(yīng)用比較廣泛和高效的，相較于其他技術(shù)而言，在人力和物力方面具有較大的改善，同時也減輕了工作任務(wù)，從而有效提高自動化的應(yīng)用效果和工作效率。在電氣自動化工作中，工作人員對于電氣自動化的控制方式有一定的了解，并且能夠熟練地應(yīng)用相關(guān)設(shè)備來解決可能出現(xiàn)的問題，以提高自動化控制效果為主要依據(jù)，將可能出現(xiàn)的風險可能性降到最低。

1內(nèi)燃機電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用意義

1.1實現(xiàn)遠程控制效果

近年來人工智能技術(shù)的高速發(fā)展也帶動了內(nèi)燃機電氣自動化的高速發(fā)展，尤其是在環(huán)境對內(nèi)燃機電氣自動化控制方面，有效打破了傳統(tǒng)內(nèi)燃機電氣自動化受地域和環(huán)境影響的弊端，從而極大的提高了內(nèi)燃機電氣自動化的工作效率，充分保證對內(nèi)燃機的遠程控制符合標準，從而搭建出電氣工程遠程控制的綜合系統(tǒng)[1-3]。

[摘要]隨著港口吞吐量和機械化程度的增加,對港口設(shè)備的要求也越來越高,港口機電設(shè)備出現(xiàn)故障的現(xiàn)象也逐漸增多。本文首先介紹了設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀,分析了傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷技術(shù)方法,然后針對港口機電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用及研究進行了詳細分析,并以內(nèi)燃機為例詳細說明了港口機電設(shè)備故障診斷的步驟。由于港口設(shè)備數(shù)量和種類較多,因此港口機電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)向自動化和智能化方向進一步發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]港口設(shè)備；故障診斷；應(yīng)用；推廣

我國的交通運輸業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分,自從改革開放以來,我國的水運行業(yè)發(fā)展迅速,隨著港口的大型機電設(shè)備的自動化程度的日益提高,我國港口吞吐量增長較快,促進了水運行業(yè)的發(fā)展,使得我國的交通運輸行業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中所占的比重也逐漸增大。隨著港口吞吐量和機械化程度的增加,港口機電設(shè)備在水運行業(yè)中的作用越來越重要,對港口設(shè)備的要求也越來越高,港口機電設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其組成也愈加復(fù)雜,負荷越來越重,因此港口機電設(shè)備出現(xiàn)故障的現(xiàn)象也逐漸增多,這直接影響了港口作業(yè)的質(zhì)量和進度,降低了港口水運的經(jīng)濟效益。因此,對港口機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究成為港口水運行業(yè)的的一項迫切的重要任務(wù)。

一、設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

機電設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展分為三個階段:初級階段-感官、專業(yè)知識和經(jīng)驗判斷;現(xiàn)代化階段-計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和動態(tài)監(jiān)測技術(shù)綜合診斷;智能化階段-集故障監(jiān)測、診斷、設(shè)備管理和調(diào)度一體化的智能化階段。機電設(shè)備故障診斷技術(shù)起源于20世紀,并在此期間取得了較大的發(fā)展和進步。航天工業(yè)的發(fā)展使該技術(shù)取得較快地發(fā)展,隨后計算機、微電子和傳感器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使得該技術(shù)逐漸地完善,此時還在航天和核電等大型部門應(yīng)用較多,其他部門發(fā)展較為緩慢,到20世紀末機電設(shè)備故障診斷技術(shù)在農(nóng)業(yè)、化工、冶金礦山、發(fā)電、交通運輸和機械制造等各部門開始應(yīng)用,并且發(fā)展較快,取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。21世紀,機電設(shè)備故障診斷技術(shù)在我國國民經(jīng)濟的各部門都已取得長足的發(fā)展和普及應(yīng)用,技術(shù)發(fā)展轉(zhuǎn)向智能化。

二、設(shè)備故障診斷技術(shù)及手段