發(fā)動機新技術(shù)培訓(xùn)1

1、2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥1提高發(fā)動機充氣效率提高發(fā)動機充氣效率1.充氣效率充氣效率v v是實際進入氣缸的新鮮空氣(或混合氣)的質(zhì)量(或體積)與在進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣(或混合氣)的質(zhì)量(或體積)的比值. 2.影響充氣效率的因素影響充氣效率的因素包括進氣終了氣缸壓力、進氣終了氣缸溫度、殘余廢氣系數(shù)、配氣正時、壓縮比和進氣（大氣）狀態(tài).3.發(fā)動機車間生產(chǎn)的發(fā)動機提高充氣效率措施具體應(yīng)用有可變配氣相位機構(gòu)、進氣管長度可變機構(gòu)和增壓技術(shù).發(fā)動機新技術(shù)培訓(xùn)發(fā)動機新技術(shù)培訓(xùn)12022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥2可變配氣相位可變配氣相位11.配氣相位配氣相

2、位就是進、排氣門的實際開閉時刻,通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖來表示.這種圖稱為配氣相位圖.2.進氣門提前開啟角一般為1030;進氣門遲閉角一般為4080.排氣門提前開啟角一般為4080;排氣門遲閉角一般為1030.3.氣門重疊氣門重疊是指進氣門在上止點前開啟,而排氣門在上止點后才關(guān)閉,進排氣門同時開啟的現(xiàn)象.重疊時的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥3可變配氣相位可變配氣相位22022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥4可變配氣相位可變配氣相位31.四沖程發(fā)動機對氣門正時要求四沖程發(fā)動機對氣門正時要求是:進氣門遲閉角、排氣門提前角

3、和氣門重疊角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增加而增加.2.進氣門遲閉角進氣門遲閉角直接影響發(fā)動機的充氣效率.3.氣門重疊角氣門重疊角的大小對小負荷下的燃燒室內(nèi)殘余廢氣量起重要作用,從而影響發(fā)動機的燃燒過程和廢氣排放.4.可變氣門定時機構(gòu)可變氣門定時機構(gòu)有凸輪相位可變和進氣持續(xù)期可變.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥5可變配氣相位可變配氣相位41.凸輪相位可變機構(gòu)凸輪相位可變機構(gòu)常安裝在雙頂置凸輪軸機構(gòu)上.2.如我公司5V發(fā)動機凸輪相位可變機構(gòu),其本身和鏈條張緊器集成為一體,其工作原理是由一個電控的液壓缸來完成.通過液壓缸的控制可以改變液壓缸中柱塞的升程,同時通過鏈條改變進、排氣凸輪軸間的相對位置,從

4、而改變進氣凸輪軸的相位角.此裝置不能實現(xiàn)連續(xù)可變,只能進行一點(一次性)調(diào)節(jié).3600n/min以上進行所謂“功率調(diào)節(jié)”(漲緊),采用較大的進氣門關(guān)閉角.缺點是凸輪型線及進氣持續(xù)角均不變,高速時進氣遲閉角增大,但氣門疊開角減小.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥6可變長度進氣管可變長度進氣管1發(fā)動機間斷進氣所引起的進氣壓力波對發(fā)動機進氣量影響很大，進氣管長度、直徑等進氣系統(tǒng)參數(shù)會改變進氣壓力波,因而適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù),可以有效利用進氣管的壓力波,提高充氣效率,改善扭矩特性(P=nM/9550).2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥7可變長度進氣管可變長度進氣管2Audi

5、 1.8L/S 5V和Audi V6 2.4L&2.8L 5V發(fā)動機均采用一長一短兩組進氣管，利用一閥板控制，低轉(zhuǎn)速時閥板關(guān)閉,使用長進氣管,提高低轉(zhuǎn)速扭矩(提高進氣速度和慣性增加進氣量，提高氣流強度改善燃燒提高經(jīng)濟性）,高速時(4000r/min)閥板打開,轉(zhuǎn)換為短進氣管（阻力小）.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥8可變長度進氣管可變長度進氣管3Bora 1.8L/S 5V發(fā)動機進氣管通過設(shè)置在進氣管中部各進氣管之間的一組轉(zhuǎn)換閥板（見左下圖）進行轉(zhuǎn)換,原理見右下圖.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥9發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓1( (簡介簡介) )1.增壓增壓就是將空

6、氣預(yù)先壓縮然后再供入氣缸,以期提高空氣密度,增加進氣量.2.增壓的優(yōu)點增壓的優(yōu)點是:比同排量發(fā)動機在相同轉(zhuǎn)速具有更高扭矩和功率,而且高轉(zhuǎn)速功率特性好;提高了熱效率;減少了發(fā)動機外型尺寸和單位功率重量;減少了排氣污染及噪聲;對補償高原功率損失有利. 3.增壓分類增壓分類:按結(jié)構(gòu)分為渦輪增壓、機械增壓和氣波增壓等;按增壓比分為低增壓(增壓比小于1.6)、中增壓(增壓比在1.6到2.5)和高增壓(增壓比大于2.5). 發(fā)動機車間兩款增壓發(fā)動機均為渦輪增壓發(fā)動機，增壓比在1.7左右.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥10發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓2( (結(jié)構(gòu)與原理示意圖結(jié)構(gòu)與原理示意圖) )2

7、022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥11發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓3( (結(jié)構(gòu)與原理結(jié)構(gòu)與原理) )1.渦輪增壓器渦輪增壓器是由渦輪室和增壓室組成.渦輪室進氣口與排氣歧管相連,排氣口接在排氣管上;增壓室進氣口與空氣濾清器管路相連.渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓室內(nèi),二者同軸剛性連接.2.廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器原理原理是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓縮來自空氣濾清器管路的空氣,使之增壓進入氣缸.當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快,廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快,葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應(yīng)增加噴油量和調(diào)整發(fā)動

8、機轉(zhuǎn)速,就可增加發(fā)動機的輸出功率. 2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥12發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓4( (增壓發(fā)動機存在問題及解決措施增壓發(fā)動機存在問題及解決措施) )1.進氣量的調(diào)節(jié)進氣量的調(diào)節(jié)以解決高、低轉(zhuǎn)速區(qū)對壓縮空氣量的不同要求.汽油機多用增加旁通氣道;柴油機多用可變截面設(shè)計.2.強化增壓發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計強化增壓發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械負荷增加機械負荷增加: :1.)活塞、活塞銷、曲軸強化設(shè)計.2.)氣門、氣門座強化設(shè)計.3.)機油泵輸送能力要求增強. 4.)缸蓋螺栓加強. 5.)采用高負荷軸承. 熱負荷增加熱負荷增加: : 1.)活塞內(nèi)側(cè)冷卻.2.)耐高溫排氣門.3.)優(yōu)選材

9、料的排氣歧管和緊固件.4.)更好的冷卻系.5.)增加機油冷卻器.6.)加中冷器. 3.防止爆震防止爆震:1.)降低幾何壓縮比.2.)點火正時調(diào)整. 2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥13發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓5帶旁通支路的渦輪增壓器，多用于汽油機，帶旁通支路的渦輪增壓器，多用于汽油機，如如Bora 1.8L/T 5V和和Audi 1.8L/T 5V發(fā)動機發(fā)動機.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥14發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓6( (增壓壓力調(diào)節(jié)增壓壓力調(diào)節(jié)) )以BORA 1.8L/T 5V 110KW為例1.增壓壓力的目標(biāo)值由電腦根據(jù)實際扭矩需求計算得出的.2.電腦通過調(diào)

10、解電磁閥N75的開啟來調(diào)解增壓后的壓力,增壓器廢氣門是由控制膜盒中的增壓壓力與大氣壓力差值來進行的，該差值克服膜盒內(nèi)壓力彈簧進行廢氣門的開啟及關(guān)閉動作.廢氣門關(guān)閉,經(jīng)過增壓器的壓力上升,這樣就能在低轉(zhuǎn)速區(qū)提高發(fā)動機的扭矩輸出,當(dāng)增壓壓力達到電腦設(shè)定的壓力(1.7P0),則廢氣門打開,一部分廢氣通過旁通氣道排出,增壓器渦輪轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力下降.2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥15發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓7( (增壓壓力保護增壓壓力保護) )以BORA 1.8L/T 5V 110KW為例1.當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時,將在增壓器的進氣壓縮部分管路中產(chǎn)生持續(xù)升高的壓力(此時氣體幾乎不能流動),渦輪

11、受到很大的制動阻力;當(dāng)節(jié)氣門開啟后,又要希望增壓器盡快的升至工作轉(zhuǎn)速,為解決這一問題便采用了壓力保護調(diào)解.2.完成該項功能的為圖所是的旁通閥,它為氣動元件.具體執(zhí)行是由氣壓來操縱膜片彈簧來實現(xiàn)旁通閥的開啟.當(dāng)真空度較大時膜片彈簧被吸上行閥門打開;反之則旁通閥關(guān)閉.由發(fā)動機電腦控制電磁閥N249接通,氣體流向如圖所示直至真空罐,當(dāng)N249失效時,氣體流向為圖中虛線部分直至節(jié)氣門后的進氣岐管,(此時進氣岐管為真空)因此只要節(jié)氣門關(guān)閉旁通閥就在增壓管路中形成小循環(huán),如此可避免渦輪被阻力制動.當(dāng)節(jié)氣門重新開啟時進氣岐管真空度下降,旁通閥在膜片彈簧作用下回位,處于關(guān)閉狀態(tài),小循環(huán)回路斷開,進入壓力調(diào)節(jié)狀

12、態(tài).2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥16發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓8可調(diào)葉片式渦輪增壓器可調(diào)葉片式渦輪增壓器, ,多用于柴油機多用于柴油機, ,如如Bora 1.9L TDI & Audi 2.5L TDI 發(fā)動機發(fā)動機. .2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥17發(fā)動機增壓發(fā)動機增壓9發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時葉片角度變化,調(diào)節(jié)廢氣流通面積,從而調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)速.保證最高充氣壓力,廢氣背壓降低.發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時需要高充氣壓力發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時需要高充氣壓力葉片減小了作用于渦輪的廢氣流通面積,廢氣流速加快,渦輪轉(zhuǎn)速加快.產(chǎn)生足夠的充氣壓力,廢氣背壓也很高.2022-7-1PPES

13、 TRY-OUT 陳志祥18發(fā)動機有害排放物的控制發(fā)動機有害排放物的控制( (簡介簡介) )1.汽車的排放污染源汽車的排放污染源有排氣污染、竄缸混合氣和汽油蒸發(fā)三種.2.發(fā)動機有害排放物發(fā)動機有害排放物: :汽油機有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和鉛化合物.柴油機有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和微粒. 3.汽油機排放凈化方法汽油機排放凈化方法: :1.)機內(nèi)凈化包括改進燃燒室(采用面容比S/V較小的燃燒室以減少HC和CO排放量)、改進進氣系統(tǒng)、采用稀薄分層燃燒技術(shù)、

14、改用電控汽油噴射系統(tǒng)、改進點火系統(tǒng)、采用廢氣再循環(huán)和使用無鉛汽油.2.)機外凈化包括強制曲軸箱通風(fēng)裝置、燃料蒸發(fā)控制、二次空氣噴射和催化器.3.)尋求新能源和代用原料.4.柴油機排放凈化方法柴油機排放凈化方法:1.)機內(nèi)凈化包括改進燃燒室設(shè)計、改進進排氣系統(tǒng)、推遲噴油提前角、采用廢氣再循環(huán)和增壓中冷.2.)機外凈化包括微粒捕集器和催化器.3.)改進燃料.5.汽油機與柴油機有害廢氣比較汽油機與柴油機有害廢氣比較 柴油機廢氣中有害氣 體含量少于汽油機.有害成有害成分分單位單位汽油汽油機機柴油機柴油機 比較比較 汽汽柴柴CO%0.650.050.5多多少少HCppm20005001000多多少少NO

15、xppm400015002000多多少少C(碳煙碳煙)g/m30.0050.20.3少少多多2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥19二次空氣噴射二次空氣噴射1.二次空氣噴射二次空氣噴射就是將新鮮空氣引入排氣道,將灼熱廢氣中HC和CO進一步氧化,形成無害的水和二氧化碳.2.二次空氣噴射系統(tǒng)工作原理二次空氣噴射系統(tǒng)工作原理是空氣泵將經(jīng)空氣濾清器過濾的新鮮空氣加壓,通過電磁閥控制二次空氣閥開啟,將加壓后的新鮮空氣噴入排氣道.3.二次空氣噴射系統(tǒng)工作工況二次空氣噴射系統(tǒng)工作工況工況冷卻液溫度作用時間冷起動530100s熱起怠速最大9610s4.排放標(biāo)準在E以上汽油發(fā)動機一般須加裝二次空氣噴

16、射系統(tǒng).5.具體應(yīng)用:Bora 1.8L/S 5V E3(BAF) Bora 1.8L/T 5V E4(BAE) Audi V6 2.4L 5V E4(BDV) Audi V6 2.8L 5V E4(BBG)2022-7-1PPES TRY-OUT 陳志祥20廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)1廢氣再循環(huán)系統(tǒng)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)EGR(Exhaust Gas Recirculation)/AGR(Abgas Rezirkulation)1.廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)是針對有害氣體NOx而設(shè)置的排氣凈化裝置,一般情況下,氮和氧不能生成化合物,只能在富氧的高溫情況下才能發(fā)生化合反應(yīng).發(fā)動機廢氣主要含有H2O、N2、CO2，其熱容較高.利用EGR系統(tǒng)把適量廢氣混入新鮮混合氣使之參與燃燒,便可以降低混合氣氧濃度、吸收燃燒放出的熱量,使燃燒速度減慢、燃燒溫度降低,從而減少NOx生成數(shù)量.2.對廢氣再循環(huán)總的控制要求對廢氣再循環(huán)總的控制要求是