汽車節(jié)能原理教學(xué)PPT(3)

1、第第2 2章章 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能原理與技術(shù)2.1 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能及評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能及評(píng)價(jià)指標(biāo)2.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性運(yùn)轉(zhuǎn)性能可靠性2.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)又分為有效性能指標(biāo)有效性能指標(biāo)和指示性能指標(biāo)指示性能指標(biāo)指示性指標(biāo)：指示性指標(biāo)：以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對(duì)活塞所作之功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)，不受動(dòng)力輸出過程中機(jī)械摩擦和附件消耗等因素影響。有效性能指標(biāo)：有效性能指標(biāo)：以發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)，可以直接作為評(píng)判發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)劣的指標(biāo)。有效功率、有效轉(zhuǎn)矩、燃油消耗率有效功率有效功率 指發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用指發(fā)動(dòng)

2、機(jī)通過曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用PePe表示，單位為表示，單位為kWkW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。 式中：式中：Te Te 有效扭矩，單位為有效扭矩，單位為N Nm m； n n 曲軸轉(zhuǎn)速，單位為曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/minr/min。3210kw609550eeeT nn

3、PT轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法的規(guī)定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行3001000小時(shí)。燃油消耗率燃油消耗率 是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為g/kWh，計(jì)算公式如下式中：Qt 每小時(shí)的燃油消耗量，kg/h； Pe 有效功率，kW。很明顯，有效燃油消耗率越小很明顯，有效燃油消耗率越小, ,其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)其經(jīng)濟(jì)性越好。通常發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有效燃油消耗率動(dòng)機(jī)銘牌上給出的有

4、效燃油消耗率gege是最小值。是最小值。310teeQgP發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排放性能包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。 如果把汽油發(fā)動(dòng)機(jī)CO排放量當(dāng)作1的話，則液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放量為1/2，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放量為1/100。可以看出，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與其它發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其CO排出量要小得多。而且，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排出量也較少，但NOx排出量則和汽油機(jī)差不多，且會(huì)排出令人討厭的黑煙。運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)2.22.2發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能原理與途徑發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能原理與途徑2.2.1提高充氣效率充氣效率=實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)氣體/理論充滿氣缸的氣體量0100%vmm提高充氣效率的

5、結(jié)果？V一定、燃料供給量一定考慮提高充氣效率的途徑（結(jié)構(gòu)上包括進(jìn)、排氣過程）一.減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失1.減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失（1）增大進(jìn)氣門直徑；（2）增加節(jié)氣門的數(shù)目；（3）改善進(jìn)氣門處流體動(dòng)力性能，減少氣門出流動(dòng)損失；（4）采取較小的S/D2.減小整個(gè)進(jìn)氣管道的阻力二.減少對(duì)新鮮充氣量的加熱三.減少排氣系統(tǒng)的阻力四.合理地選擇配氣相位VVT（可變氣門正時(shí)）技術(shù) 可變氣門升程技術(shù)：氣門開啟大小（氣門升程）也可以時(shí)間可變調(diào)節(jié)的話，那么就可以針對(duì)不同的轉(zhuǎn)速使用合適的氣門升程，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速內(nèi)的動(dòng)力性能. 2.2.22.2.2提高發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率提高發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率途徑：降低機(jī)械損

6、失，總摩擦減少17%21%時(shí)，經(jīng)濟(jì)性提高3%7%一一. .機(jī)械損失的組成機(jī)械損失的組成機(jī)械損失：機(jī)械摩擦損失 附件消耗損失 泵氣損失1.機(jī)械摩擦損失：活塞組件的摩擦; 軸承摩擦; 配氣機(jī)構(gòu)摩擦; 其他損失。2.附件消耗損失：為維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作時(shí)所必須的輔助機(jī) 構(gòu)損失3.泵氣損失：進(jìn)排氣過程中工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流和摩擦等造 成的能量損失。二二. .影響機(jī)械效率的主要因素影響機(jī)械效率的主要因素1.轉(zhuǎn)速（活塞平均速度）的影響2.負(fù)荷的影響3.潤(rùn)滑條件的影響三三. .減小機(jī)械摩擦損失的途徑減小機(jī)械摩擦損失的途徑1.降低活塞、活塞環(huán)、連桿等往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件的摩擦和質(zhì)量；2.降低滑動(dòng)部件的滑動(dòng)速度及高壓面比；3.減少

7、潤(rùn)滑油的攪拌阻力；4.潤(rùn)滑油的改良低粘度化；5.合理選擇摩擦零件的材料，提高摩擦表面的加工精度。2.2.32.2.3可燃混合氣含量與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的合理匹配可燃混合氣含量與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的合理匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)型主要取決于它的燃燒過程發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃燒的要求：迅速迅速、及時(shí)及時(shí)、完全完全一一. .可燃混合氣的成分及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響可燃混合氣的成分及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響空燃比：質(zhì)量可燃混合氣中所含燃料質(zhì)量可燃混合氣中所含空氣A歐美、日本使用理論上1kg汽油完全燃燒需要空氣14.8kg，所以：空燃比 A=14.8 時(shí)的混合氣為理論混合氣空燃比 A14.8 時(shí)的混合氣為稀混合氣過量空氣系數(shù)=1 ，理論混合氣過量空氣

8、系數(shù)1 ，稀混合氣量燃料所需的理論空氣質(zhì)完全燃燒質(zhì)量燃料所實(shí)際供給的空氣燃燒kg1kg1 我國(guó)及俄羅斯等國(guó)家，可燃混合氣的成分通常用過量空氣系數(shù)而不同成分的混合氣，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響，是通過試驗(yàn)獲知的，右圖所示過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)=0.88=0.88（空燃比為（空燃比為13.213.2） 此時(shí)，混合氣中汽油含量多，易于同空氣中氧原子結(jié)合，燃燒迅速，釋放熱量大，功率最大，但經(jīng)濟(jì)性差。過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)=1=1（空燃比為（空燃比為14.714.7） 此時(shí)，混合氣中汽油含量減少，與空氣中氧原子結(jié)合變慢，燃燒速度降低，功率有所下降，但燃料利用好轉(zhuǎn)，經(jīng)濟(jì)性好轉(zhuǎn)。過量空氣系數(shù)過量空氣

9、系數(shù)=1.1=1.1（空燃比為（空燃比為16.616.6） 此時(shí)，混合氣中汽油成分更少，氧分子較多，燃燒速度變慢，釋放熱量少而損失多，功率變小，但燃料能充分利用，經(jīng)濟(jì)性最好。過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)0.880.88（空燃比小于（空燃比小于13.213.2） 此時(shí)，混合氣中的空氣量相對(duì)不足，燃燒不完全，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大為降低，經(jīng)濟(jì)性很差。同時(shí)，由于燃燒不完全，析出許多炭質(zhì)，沉附在各零件上，是排氣管冒黑煙。嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生“放炮”現(xiàn)象。過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)0.41.11.1（空燃比大于（空燃比大于16.616.6） 此時(shí)，混合氣中汽油分子過少，燃燒速度緩慢，釋放熱量更少，功率大為降低，經(jīng)濟(jì)性差?！盎鼗稹?/p>

10、燃燒緩慢，容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，燃燒延續(xù)到下一個(gè)工作循環(huán)進(jìn)氣開始，進(jìn)氣門打開時(shí)，火焰?zhèn)魅脒M(jìn)氣歧管。過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)1.41.4（空燃比大于（空燃比大于2121）此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)雖然著火，但火焰無法傳播，燃燒下限。 為兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，在節(jié)氣門全開的為兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，在節(jié)氣門全開的情況下，情況下，0.80.8過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)1.11的混合氣 設(shè)置裝置為滲入空氣矯正系統(tǒng)（改變主供油系統(tǒng)的供油）（5）大負(fù)荷和全負(fù)荷工況：供油使得節(jié)氣門全開化油器供給汽車最大功率的混合氣（過量空氣系數(shù)=0.850.95）采用滿負(fù)荷加濃裝置（又稱省油器）。（6）加速工況：節(jié)氣門突然加大空氣流量突然增加，但

11、此時(shí)燃油進(jìn)入喉管后的速度落后于來不及加熱的冷空氣燃料蒸發(fā)量減少不能滿足突然加大功率的目的。解決辦法：額外添加供油量使得混合氣濃度加大 利用加速泵額外供給一部分汽油三三. .燃油供給裝置對(duì)混合氣含量的校正燃油供給裝置對(duì)混合氣含量的校正用來校正不同工況下所噴入的燃油量（汽油機(jī)） 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于進(jìn)氣行程時(shí)，氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空，新鮮空氣被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。汽油機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制噴油器，將一定壓力、一定量的燃油以霧狀噴入靠近氣門的進(jìn)氣歧管內(nèi)或直接噴射到氣缸內(nèi)與空氣混合形成可燃?xì)怏w。對(duì)汽油機(jī)噴油時(shí)間的修正分兩大類：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)控制啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)（1）E

12、CU直接控制噴油器，延長(zhǎng)噴油器噴油時(shí)間控制；（2）通過冷起動(dòng)噴油器對(duì)氣缸噴入附加燃油來實(shí)現(xiàn)。啟動(dòng)后的控制：?jiǎn)?dòng)后的控制：（1）以發(fā)動(dòng)機(jī)溫度為參數(shù)修正；（2）加減速時(shí)的修正；（3）理論空燃比的反饋修正；（4）空燃比的學(xué)習(xí)控制修正；（5）大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速時(shí)燃油增量修正；（6）無效噴射時(shí)間修正。柴油機(jī)對(duì)可燃混合氣含量的校正 發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣行程時(shí)，新鮮空氣被吸入氣缸，在壓縮行程接近終了時(shí)，由噴油泵將高壓柴油噴射到燃燒室中，噴入的柴油迅速霧化、蒸發(fā)，與空氣混合形成可燃混合氣。 柴油機(jī)噴油調(diào)節(jié)時(shí)依靠調(diào)速器完成的，根據(jù)負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，以調(diào)節(jié)可燃混合氣的含量，達(dá)到穩(wěn)定怠速、限制超速，或保證發(fā)動(dòng)機(jī)在工作轉(zhuǎn)

13、速范圍內(nèi)的任一選定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作的目的。機(jī)械離心式調(diào)速器機(jī)械離心式調(diào)速器2.2.4 2.2.4 提高循環(huán)熱效率提高循環(huán)熱效率燃料化學(xué)能輸出功的能量轉(zhuǎn)換燃燒效率 、循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 、機(jī)械效率 組成由理想熱循環(huán)到真實(shí)循環(huán)引起熱效率的損失：1.工質(zhì)向外傳熱的損失：活塞頂面、氣缸底面和缸套壁面2.早燃損失及后燃損失： 汽油機(jī)通過調(diào)整點(diǎn)火提前角；柴油機(jī)通過調(diào)整供油提前角ctm3.換氣損失： 排氣門開啟時(shí)自由排氣損失；進(jìn)排氣過程中泵氣損失4.不完全燃燒損失： 燃料、空氣混合不良，燃燒組織不完善引起的燃料能量不能完全釋放5.缸內(nèi)流動(dòng)損失： 壓縮、燃燒、膨脹過程中，缸內(nèi)氣流所形成的損失6.工質(zhì)泄露損失

14、： 工作過程中活塞環(huán)向外泄露以上為真實(shí)循環(huán)與理論循環(huán)的六個(gè)差距通過學(xué)者研究圍繞以上各方面改善動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性的方法如下：（1）提高壓縮比來提高內(nèi)燃機(jī)熱效率（2）當(dāng)燃料在上止點(diǎn)燃燒時(shí)，其熱工轉(zhuǎn)換負(fù)荷高（3）稀混合氣的采用有利于提高熱效率2.2.52.2.5提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比壓縮比：活塞在下止點(diǎn)時(shí)活塞上部的容積與活塞在上止點(diǎn)時(shí)活塞上部的容積之比定容加熱循環(huán)熱效率與壓縮比的關(guān)系:111kt 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比 等熵指數(shù)k提高壓縮比：1.氣缸內(nèi)混合氣壓縮終了時(shí)溫度、壓力隨之升高，改善燃燒條件減少不完全燃燒和傳熱順時(shí)。2.被燃燒氣體膨脹充分，燃燒完全3.有利于燃燒稀混合氣體。 因此，同升量的發(fā)動(dòng)

15、機(jī)，選擇較大的壓縮比，不但可以獲得較大的熱效率，同時(shí)可以使用燃料更加經(jīng)濟(jì)。但在實(shí)際工況中不能隨意增加壓縮比汽油機(jī)：汽油一定辛烷值下，提高壓縮比容易導(dǎo)致爆燃爆燃。 （壓縮比選擇以不發(fā)生爆燃為前提）柴油機(jī)：壓縮比過大使得零件負(fù)荷過大，加速零件磨損并降低機(jī)械效率，同時(shí)燃油消耗率也會(huì)提高。（壓縮比選擇以保證柴油機(jī)冷啟動(dòng)和最大負(fù)荷以及氣體的污染排放有關(guān)） 爆燃一般是發(fā)生在大負(fù)荷或則全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為了滿足全負(fù)荷的要求，則需要汽車降低自身壓縮比，是否可以根據(jù)不同工況選擇不同的壓縮比？采用可變壓縮比的方法：改變活塞行程；改變?nèi)紵胰莘e根據(jù)工況不同選擇雙燃料供給系統(tǒng)： 在部分負(fù)荷時(shí)，供給不含鉛的低辛烷值汽油，減

16、少燃料費(fèi)用和排放污染；全負(fù)荷時(shí)供給高辛烷汽油2.3 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)2.3.1 2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)稀燃：稀薄燃燒的簡(jiǎn)稱，指發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際空燃比大于理論空燃比的情況下的燃燒，空燃比可達(dá)25：1，甚至更高。 稀薄燃燒汽油機(jī)是一個(gè)范圍很廣的概念，只要空燃比17，且保證動(dòng)力性能，就可以稱為稀薄燃燒汽油機(jī)。 稀燃技術(shù)在理論上可以節(jié)能，但在實(shí)際工作過程中卻存在問題A. 混合氣過稀燃燒速度過慢燃燒速度下降補(bǔ)燃增加，熱工轉(zhuǎn)換的效率下降熱效率低B. 燃燒速度降低混合氣發(fā)熱量漸小指示功漸小，機(jī)械效率下降C. 混合氣過稀發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)混合氣的分配及混合氣成分的均勻性更加敏感循環(huán)變動(dòng)

17、率增加，缸失火率增加。稀燃汽油機(jī)可分為兩大類：一類是均質(zhì)稀燃均質(zhì)稀燃，另一類為分層稀燃分層稀燃。一一. .燃用稀混合氣的技術(shù)途經(jīng)燃用稀混合氣的技術(shù)途經(jīng)（1）使汽油充分霧化并保證混合氣混合均勻及各缸混合氣分配均勻。解決途經(jīng)：在預(yù)熱；增加進(jìn)氣流速度、擾動(dòng)；增加汽油乳化度；汽油分子磁化等方面。（2）采用結(jié)構(gòu)緊湊的燃燒室。（3）加快燃燒速度解決途徑：組織缸內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)；提高壓縮比第三氣門噴射系統(tǒng)第三氣門噴射系統(tǒng)（4） 提高點(diǎn)火能量，延長(zhǎng)點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間解決途徑：高能點(diǎn)火；寬間隙火花塞；雙火花塞；多火花塞（5）采用分層燃燒技術(shù)二二. . 分層燃燒（充氣）技術(shù)分層燃燒（充氣）技術(shù)分層燃燒：火花塞附近局部區(qū)域內(nèi)

18、，供給適宜點(diǎn)火的濃混合氣，而在其他區(qū)域供給相當(dāng)稀的混合氣兩級(jí)分層燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，濃混合氣用火花塞點(diǎn)燃，并在循環(huán)的高溫、高壓、高速下進(jìn)行；尚未燃燒的混合氣和濃混合氣的部分，由火花塞6進(jìn)入無火花塞腔，改善無火花塞腔氣體成分，被點(diǎn)燃。三三. . 典型分層充氣系統(tǒng)典型分層充氣系統(tǒng)按燃油噴射形式可分為：氣道噴射（PFI）稀燃系統(tǒng)、直接噴射（GDI）稀燃系統(tǒng)PFI按混合氣的不同組織方式可分為軸向（渦流）分層稀燃系統(tǒng)、縱向（滾流）分層稀燃系統(tǒng)1.軸向（渦流）分層系統(tǒng)：豐田公司的氣道噴射第三代稀燃系統(tǒng)本田VTEC-E馬自達(dá)公司的稀燃系統(tǒng) 軸向分層稀薄燃燒：一般是使燃油在進(jìn)氣晚期噴入氣缸，濃混合氣聚集在氣缸上部火

19、花塞四周，通過缸內(nèi)強(qiáng)的渦流運(yùn)動(dòng)來維持混合氣的分層，達(dá)到稀薄燃燒的目的。2.直接噴射稀燃系統(tǒng)GDI 將噴油器直接伸入到燃燒室內(nèi)，根據(jù)供油需要，直接將燃油噴射到燃燒室，并通過進(jìn)氣與噴油時(shí)刻的合理匹配，使得火花塞附件的局部區(qū)域混合氣較濃，而其他區(qū)域混合氣較稀的分層燃燒系統(tǒng)。代表：豐田公司的D-4 日產(chǎn)的NEODI2.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓技術(shù)增壓：對(duì)新鮮空氣進(jìn)行預(yù)壓縮的過程。是發(fā)動(dòng)機(jī)提高功率最有效的方法之一30npiVPmehe可知，通過以下辦法可以提高功率：1）加大汽缸總排量，即增加氣缸數(shù)，增大氣缸直徑、行程；2）提高轉(zhuǎn)速；3）提高平均有效壓力。增壓技術(shù)在汽油機(jī)上應(yīng)用難于柴油機(jī)（1）汽油機(jī)增壓后爆燃

20、傾向增加；（2）汽油機(jī)混合氣過量空氣系數(shù)小，燃燒溫度高，所以汽油機(jī)的渦輪增壓器熱負(fù)荷大；（3）車用汽油機(jī)工況變化頻繁，轉(zhuǎn)速和功率范圍廣使得增壓器與汽油機(jī)匹配困難。解決措施：電噴技術(shù)的發(fā)展及小型增壓器性能的改善。目前發(fā)動(dòng)機(jī)增壓方式主要有：機(jī)械增壓 廢氣渦輪增壓 氣波增壓 復(fù)合增壓渦輪增壓器渦輪增壓器 目前常用由排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)拖動(dòng)壓力機(jī)來提高進(jìn)氣壓力增加進(jìn)氣量的廢氣渦輪增壓技術(shù)。2.3.3 2.3.3 燃油摻水節(jié)油技術(shù)燃油摻水節(jié)油技術(shù)燃油摻水乳化的目的：節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境 摻水乳化節(jié)油原理：微爆理論，油為連續(xù)相，水為分散相，水以微小的顆粒分散地懸浮在油中，乳化油在噴油器中首先被霧化一次；在氣缸中

21、乳化油在噴霧燃燒時(shí)，由于水的沸點(diǎn)比油低，在高溫條件下，油中水珠迅速氣化，使油膜發(fā)生爆炸性破裂，二次霧化。1.摻水乳化節(jié)油原理（1）節(jié)油。平均節(jié)油率大于等于10%。是緩解燃油緊張局面的高新技術(shù)產(chǎn)品，具有企業(yè)和社會(huì)的雙重節(jié)能效率。（2）乳化油燃燒穩(wěn)定，霧化狀態(tài)好，火焰溫度高。水在乳化油中不僅起到了二次霧化作用，而且產(chǎn)生水煤氣反應(yīng)，引發(fā)了劇烈的支鏈反應(yīng)，改善了燃燒過程，強(qiáng)化了燃燒，增強(qiáng)了輻射傳熱效果。（3）燃燒產(chǎn)物少，有利于減少污染，優(yōu)化環(huán)境。由于乳化油燃燒充分，減少了煙塵的形成，特別是減少碳黑在各種受熱面上的沉積，從而提高設(shè)備的利用率，降低排煙損失。（4）常溫常態(tài)下儲(chǔ)存，運(yùn)輸安全，冬季不易凝聚，利

22、于用戶的保管和使用。（5）價(jià)格低于市場(chǎng)同類成品油的市售價(jià)。乳化油優(yōu)點(diǎn)：乳化油優(yōu)點(diǎn)：2. 2. 燃油摻水乳化方法：燃油摻水乳化方法：摻水乳化的效果評(píng)價(jià)：取決于油包水型粒徑的大小、均勻度和穩(wěn)定性，即乳化的質(zhì)量。乳化的方法：（1）機(jī)械混合法（2）超聲波乳化法（3）乳化劑法2.3.4 2.3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣缸排量技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣缸排量技術(shù)目的：目的：發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下所需要的最大功率有所不 同，為了降低在低功率狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗 率和排放污染。工作原理：工作原理：在中低負(fù)荷的情況下，使部分氣缸停止工作， 增加工作氣缸的負(fù)荷率，使之工作點(diǎn)落入低燃 油消耗率和低排放工作區(qū)內(nèi)，改善車輛排放性 和經(jīng)濟(jì)性

23、；在大功率時(shí)，讓全部氣缸參與工 作，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。2.3.52.3.5發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣正時(shí)技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣正時(shí)技術(shù)包括：可變氣門正時(shí)可變氣門正時(shí)和可變氣門升程技術(shù)可變氣門升程技術(shù)配氣機(jī)構(gòu)的功能： 按照一定時(shí)限自動(dòng)開啟或關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，從而使空氣及時(shí)通過進(jìn)氣門向氣缸內(nèi)供給新鮮空氣或則可燃混合氣，并且及時(shí)將燃燒做功后形成的廢氣從排氣門排出，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸喚起補(bǔ)給的整個(gè)過程。氣門門門的開啟大小和時(shí)間長(zhǎng)短決定人流量門的開啟大小和時(shí)間長(zhǎng)短決定人流量門前設(shè)置柵欄控制人流狀態(tài)門前設(shè)置柵欄控制人流狀態(tài)氣門升程（門開啟角度）正時(shí)（門開啟時(shí)間） 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)就是為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠根據(jù)不同的負(fù)荷

24、情況，自由調(diào)整“呼吸”，從而提升動(dòng)力表現(xiàn)，使燃燒更有效率。可變進(jìn)氣歧管技術(shù)（進(jìn)氣狀態(tài)）VVTI：系統(tǒng)由ECU協(xié)調(diào)控制，來自發(fā)動(dòng)機(jī)各部位的傳感器隨時(shí)向ECU報(bào)告運(yùn)轉(zhuǎn)工況。由于在ECU中儲(chǔ)存有氣門最佳正時(shí)參數(shù)，所以ECU會(huì)隨時(shí)控制凸輪軸正時(shí)控制液壓閥，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整氣門的開啟時(shí)間，或提前，或滯后，或保持不變。 氣門正時(shí)只能增加或縮小氣門開啟時(shí)間，不能有效改善氣缸內(nèi)單位時(shí)間的進(jìn)氣量，所以只能提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，但對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升作用不大?？勺儦忾T升程技術(shù)（可變氣門升程技術(shù)（VTECVTEC）：）：使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下匹配合適的氣門升程，使得低轉(zhuǎn)速下扭矩充沛，而高轉(zhuǎn)速時(shí)馬力強(qiáng)勁。 低轉(zhuǎn)速時(shí)

25、系統(tǒng)使用較小的氣門升程，有利于增加缸內(nèi)紊流提高燃燒速度，增加扭矩。 高轉(zhuǎn)速時(shí)使用較大的氣門升程，有顯著提高進(jìn)氣量，提高輸出功率。 但這是由ECU儲(chǔ)存參數(shù)確定屬于分段可變氣門升程技術(shù)，動(dòng)力輸出有所改善，但不夠線性。 日產(chǎn)和寶馬的連續(xù)可變氣門升程技術(shù)2.3.62.3.6可變進(jìn)氣歧管技術(shù)（可變進(jìn)氣歧管技術(shù)（VGISVGIS）ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化改變進(jìn)氣通道的長(zhǎng)度高速時(shí)減短進(jìn)氣通道以減少流動(dòng)損失，提高功率低速時(shí)增加進(jìn)氣通道以增加流速，充氣效率增加， 提高扭矩。采用 可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度 可變進(jìn)氣共振技術(shù)2.3.7 2.3.7 汽油機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)的電子控制技術(shù)汽油機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)的電

26、子控制技術(shù)汽油電噴技術(shù)：利用油泵、油嘴直接將計(jì)量好的汽油在進(jìn)氣過程中噴到氣缸口或缸內(nèi)，實(shí)現(xiàn)預(yù)混合的一種技術(shù)。1. 汽油機(jī)電噴技術(shù) 電控燃油噴射，就是測(cè)量吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，再把適量的汽油采取高壓噴射的方式供給發(fā)動(dòng)機(jī)，把控制空氣和汽油混合比的計(jì)算機(jī)控制過程稱為電子控制燃油噴射。 功能的實(shí)現(xiàn)通過：電噴裝置 電噴發(fā)動(dòng)機(jī)是采用電子控制裝置，取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)(如化油器)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的供油過程。 如汽油機(jī)電噴系統(tǒng)就是通過各種傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、空燃比油門狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、曲軸位置、車輛行駛狀況等信號(hào)輸入電子控制裝置，電子控制裝置根據(jù)這些信號(hào)參數(shù)計(jì)算并控制發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸所需要的噴油量和噴油時(shí)刻，將

27、汽油在一定壓力下通過噴油器噴入到進(jìn)入氣管中霧化。并與進(jìn)入的空氣氣流混合，進(jìn)入燃燒室燃燒從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)化器始終工作在最佳狀態(tài)。這種由電子系統(tǒng)控制將燃料由噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。目前在市場(chǎng)上，由于電噴車在動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性和排放上的全面優(yōu)勢(shì)，使用化油器的家用車已被淘汰。2. 復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)單點(diǎn)噴油系統(tǒng)：?jiǎn)吸c(diǎn)噴油系統(tǒng)：在原汽油機(jī)化油器喉管位置處，設(shè)置一個(gè)噴嘴供各缸用。英文縮寫SPl 多點(diǎn)噴油系統(tǒng)：多點(diǎn)噴油系統(tǒng)：各缸有單獨(dú)的噴嘴供油。英文縮寫為MPI（目前廣泛使用）電噴發(fā)動(dòng)機(jī)按噴油器數(shù)量可分為多點(diǎn)噴射多點(diǎn)噴射和單點(diǎn)噴射單點(diǎn)噴射。 3. 3. 電子控制燃

28、油噴射系統(tǒng)的優(yōu)越性電子控制燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)越性 （1） 采用電控技術(shù)減少了排氣污染，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，可以滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)要求； （2） 電控單元（ECU）對(duì)節(jié)氣門的變化反應(yīng)迅速，使發(fā)動(dòng)機(jī)的操縱性能和加速性能改善，并且能保持良好的動(dòng)力性能指標(biāo)；允許發(fā)動(dòng)機(jī)采用更高的壓縮比，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震傾向； （3） 電控噴射系統(tǒng)的適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)于不同的型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)只需改變ECU芯片中的“脈譜圖”，而同一種油泵、噴嘴、ECU等能夠被使用在許多不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品中，便于形成系列產(chǎn)品。2.3.8 2.3.8 柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的電子控制技術(shù)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的電子控制技術(shù)1.

29、柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)述 柴油機(jī)電子控制技術(shù)始于20世紀(jì)70年代， 20世紀(jì)80年代以來，英國(guó)盧卡斯公司、德國(guó)博世公司、奔馳汽車公司、美國(guó)通用的底特律柴油機(jī)公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十鈴汽車公司及小松制作所等都競(jìng)相開發(fā)新產(chǎn)品并投放市場(chǎng)，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。 現(xiàn)代先進(jìn)的柴油機(jī)一般采用電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。現(xiàn)在，柴油機(jī)電子控制技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用率已達(dá)到60%以上。 2. 電噴柴油機(jī)工作原理 采用電子控制燃油噴射及排放的柴油機(jī)即為電噴柴油機(jī)。功能實(shí)現(xiàn)依靠電子噴射裝置 柴油機(jī)問世以來的三個(gè)里程碑：

30、機(jī)械噴射技術(shù)機(jī)械噴射技術(shù)、增增壓技術(shù)壓技術(shù)、電控噴射技術(shù)電控噴射技術(shù)（1）工作原理 電噴柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、電噴柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU(ECU(計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)) )和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量部分組成。其任務(wù)是對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。采用轉(zhuǎn)速、油門踏板位以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。采用轉(zhuǎn)速、油門踏板位置、噴油時(shí)刻、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、燃油溫度、冷卻水溫度置、噴油時(shí)刻、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、燃油溫度、冷卻水溫度等傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè)的參數(shù)同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)等傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè)的參數(shù)同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)(

31、ECU)(ECU)，與已儲(chǔ)，與已儲(chǔ)存的設(shè)定參數(shù)值或參數(shù)圖譜存的設(shè)定參數(shù)值或參數(shù)圖譜(MAP(MAP圖圖) )進(jìn)行比較，經(jīng)過處理計(jì)算進(jìn)行比較，經(jīng)過處理計(jì)算按照最佳值或計(jì)算后的目標(biāo)值把指令送到執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)按照最佳值或計(jì)算后的目標(biāo)值把指令送到執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)ECUECU指令控制噴油量指令控制噴油量( (供油齒條位置或電磁閥關(guān)閉持續(xù)時(shí)間供油齒條位置或電磁閥關(guān)閉持續(xù)時(shí)間) )和和噴油正時(shí)噴油正時(shí)( (正時(shí)控制閥開閉或電磁閥關(guān)閉始點(diǎn)正時(shí)控制閥開閉或電磁閥關(guān)閉始點(diǎn)) )，同時(shí)對(duì)廢氣再，同時(shí)對(duì)廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

32、達(dá)到最佳。最佳。 3. 柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的類型與性能特點(diǎn)位置控制制式 時(shí)間控制制式位置控制制式：位置控制制式：不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只是由電控裝置取代機(jī)械調(diào)速器和提前角，對(duì)油量調(diào)節(jié)桿和溢流環(huán)套的位置，及油泵主、從動(dòng)軸的相互位置進(jìn)行低頻連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)油量和時(shí)間的控制。時(shí)間控制制式：時(shí)間控制制式：利用電磁溢流閥來直接控制噴油始點(diǎn)和噴油量，可以實(shí)現(xiàn)每缸一閥、分缸調(diào)控和響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，為目前的柴油機(jī)電噴系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。柴油機(jī)電控技術(shù)的特點(diǎn)：柴油機(jī)電控技術(shù)的特點(diǎn)： 柴油機(jī)電控技術(shù)與汽油機(jī)電控技術(shù)有許多相似之處，整個(gè)系統(tǒng)都是由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三部分組成。 電控噴射方面柴油機(jī)與汽油機(jī)的主要差別

33、是，汽油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比(汽油與空氣的比例)，柴油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出油量的大小，且柴油機(jī)噴油控制是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置(油門、供油拉桿位置)來決定的。 柴油機(jī)電控技術(shù)有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是柴油噴射電控執(zhí)行器復(fù)雜，二是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化。 2.3.9 2.3.9 陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)目的：減小發(fā)動(dòng)機(jī)能量損失中的絕大部分冷卻損失和排 氣損失。需要解決的問題：1.各種新型陶瓷材料及其生產(chǎn)工藝的研究；2.高溫潤(rùn)滑的研究；3.開發(fā)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)分析與實(shí)驗(yàn)分析方法。2.4 2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能裝置發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能裝置2.4.1 2.4.1 火花塞二次

34、空氣導(dǎo)入環(huán)（節(jié)油環(huán)）火花塞二次空氣導(dǎo)入環(huán)（節(jié)油環(huán)）1.節(jié)油環(huán)的作用 使得氣缸能二次吸入空氣，以提高混合氣的燃燒速度，使燃燒更完全。（2）節(jié)油環(huán)導(dǎo)入汽缸中的新鮮空氣渦流在壓縮過程中變?yōu)閺?qiáng)烈的同方向渦流，加強(qiáng)霧化，使得燃燒充分，減少積炭現(xiàn)象，延長(zhǎng)火花塞和氣門的使用壽命。（1）可以降低排氣行程后殘余氣體的量和溫度，掃除火花塞周圍的廢氣，使混合氣易于燃燒，提高怠速和低效率時(shí)工作穩(wěn)定性。（3）新充入空氣，增加充氣效率，提高效率，提升加速、爬坡性能。（4）有利于對(duì)火花塞的冷卻，減少產(chǎn)生爆燃的可能性。（5）同時(shí)燃燒完全，減少排氣污染。3. 3. 使用節(jié)油環(huán)時(shí)注意問題使用節(jié)油環(huán)時(shí)注意問題（1）節(jié)油環(huán)一定要配裝

35、在長(zhǎng)型火花塞上。（2）需要定期清理螺紋間隙，防止空氣阻塞。（3）保持節(jié)油環(huán)清潔。2.4.2 2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)磁化節(jié)油器發(fā)動(dòng)機(jī)磁化節(jié)油器主要目的：加強(qiáng)對(duì)油的霧化，提高燃油活性， 清除積碳，節(jié)油消煙 1. 工作原理 應(yīng)用電磁原理，通過高效磁剛，使通過磁鋼所形成空間磁場(chǎng)的燃料分子的微小顆粒帶有磁性，燃油發(fā)生磁化。此話有的顆粒之間同極相斥，使大顆粒變?yōu)樾☆w粒，改變汽油分子排布，減小密度，空氣充分，改善燃燒條件。20度時(shí)，柴油此話前后密度測(cè)試：磁化前 0.84g/cm3 磁化后 0.83g/cm3 分散性提高2.4.3 2.4.3 噴水節(jié)油器噴水節(jié)油器目的：目的：解決高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃問題，并能提高發(fā)

36、動(dòng)機(jī)動(dòng)力性降低油耗。（代替含鉛抗爆劑）工作原理：工作原理：在噴油管道上裝一特殊噴嘴，噴嘴噴出極細(xì)水霧，在混合器內(nèi)與可燃混合氣混合，并一起進(jìn)入燃燒室。高溫進(jìn)入燃燒室內(nèi)的水霧轉(zhuǎn)化為蒸汽。噴入得水霧量多少可以通過壓縮機(jī)來控制。 一般為使噴水節(jié)油裝置發(fā)揮更好效果，需配合進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性。2.4.4 2.4.4 節(jié)油點(diǎn)火裝置節(jié)油點(diǎn)火裝置傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)：傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)： 由蓄電池或發(fā)電機(jī)供給6V、12V、24V的低壓直流電，借點(diǎn)火線圈和斷電器將低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再通過分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火器缺點(diǎn)：傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火器缺點(diǎn)：（1）分電器的白金觸點(diǎn)容易燒蝕，使用壽命短；（2）點(diǎn)