第一學(xué)期工作總結(jié)ppt課件

1、第一學(xué)期任務(wù)總結(jié)匯報提綱 一、廢氣渦輪增壓 二、廢氣凈化技術(shù)汽油機 三、燃料電池技術(shù) 四、均質(zhì)壓燃技術(shù) 五、可變緊縮比技術(shù) 六、發(fā)動機小型化內(nèi)燃機增壓方式的比較發(fā)動機增壓技術(shù)的優(yōu)勢升功率有大幅度提高燃油經(jīng)濟(jì)性顯著提高在發(fā)動機分量和體積添加很少的情況下，發(fā)動機不需作艱苦改動，即很容易提高功率20%-50%渦輪增壓發(fā)動機對海拔高度變化有較高的順應(yīng)才干，常用來高原發(fā)動機恢復(fù)功率用渦輪增壓后排氣噪聲相對減少，排氣煙度及排氣中有害成分也減少，故對減少污染是有利的渦輪增壓器與發(fā)動機只需氣體管路的銜接而無機械傳動，不耗費功率發(fā)動機增壓技術(shù)的代價增壓后缸內(nèi)任務(wù)壓力和溫度明顯提高，機械負(fù)荷及熱負(fù)荷加大，內(nèi)燃機的

2、可靠性和耐久性遭到考驗低速時由于排氣能量缺乏，能夠會使發(fā)動機的低速轉(zhuǎn)矩遭到一定的影響在渦輪增壓器中，從排氣能量的變化到新的進(jìn)氣壓力的建立需求一定的時間，由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反響愚鈍，使發(fā)動機延遲添加增壓發(fā)動機性能的進(jìn)一步優(yōu)化，遭到增壓器及中冷器的限制國內(nèi)外相關(guān)研討旁通放氣渦輪番通面積調(diào)理相繼增壓混和渦輪增壓技術(shù)渦輪增壓技術(shù)的運用 渦輪增壓技術(shù)廣泛運用于柴油機，并在轎車上得到日益廣泛的運用。在歐美興隆國家，渦輪增壓技術(shù)運用更為普遍，采用車用柴油機有70%以上采用渦輪增壓技術(shù)。自80年代以來，車用汽油機增壓技術(shù)開展迅速。這是由于渦輪增壓技術(shù)發(fā)動機不僅在升功率、動力性能方面比普通自然吸氣

3、發(fā)動機優(yōu)越，而且在燃油經(jīng)濟(jì)性、排放及排氣噪聲等方面也優(yōu)于非增壓發(fā)動機。 對于大功率汽油機轎車，在不降低動力性能的前提下，經(jīng)過增壓來減少排量，有著宏大的綜合優(yōu)勢。渦輪增壓技術(shù)的開展前景 汽油機增壓易發(fā)生爆燃；增壓熱負(fù)荷大；與增壓器匹配困難。 此外，改善渦輪增壓汽油機的扭矩特性，這可經(jīng)過采用放氣、壓氣機進(jìn)口節(jié)流、可變噴嘴環(huán)截面積、具有共振系統(tǒng)的復(fù)合增壓來實現(xiàn)。再次，改善渦輪增壓汽油機的加速性，可經(jīng)過減小進(jìn)排氣道的容積、減少渦輪增壓器的尺寸、減少排氣管的尺寸、選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)氣門位置，即節(jié)氣門與壓氣機的位置來實現(xiàn)。廢氣渦輪增壓的原理圖1 廢氣渦輪增壓原理圖圖2 渦輪增壓器壓氣機的喘振與堵塞 喘振：在一定

4、的轉(zhuǎn)速下，當(dāng)壓氣機的氣體流量減少到一定程度后，氣體就會在葉輪或擴(kuò)壓器入口處出現(xiàn)邊境層分別，導(dǎo)致氣體回流。分別渦流迅速擴(kuò)展到壓氣機通道的其他部分，氣體出現(xiàn)劇烈的振蕩，引起任務(wù)輪葉片劇烈的振動，并產(chǎn)生很大的噪聲，這一景象稱為喘振。 堵塞：在某一增壓器轉(zhuǎn)速下，當(dāng)流量超越設(shè)計工況到一定數(shù)值后，壓氣機的增壓比和效率均急速下降，而流量卻不會再添加，這一景象稱為壓氣機的堵塞。 堵塞緣由：通道中某個截面上的氣體流速到達(dá)了當(dāng)?shù)芈曀倥R界形狀，從而限制了流量的添加。廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種根本方式定壓系統(tǒng) 在定壓系統(tǒng)中各缸排氣均排入一根大容積的排氣管，故渦輪前排氣管的壓力根本上是恒定的。排氣總管內(nèi)壓力動搖很小，可以以

5、為渦輪前排氣管內(nèi)壓力根本是恒定的。脈沖系統(tǒng) 脈沖增壓系統(tǒng)是兩缸或者三缸共用一支管，依發(fā)火順序?qū)⑴艢獠话l(fā)生干擾的兩個或者三個氣缸銜接到一根排氣支管，這樣既可以防止排氣干擾，又可以較好的利用排氣脈沖能量，排氣量大，低工況性能好。兩種方式的比較圖1 定壓渦輪增壓系統(tǒng)圖2 脈沖渦輪增壓系統(tǒng)優(yōu)點：渦輪在定壓的條件下全周進(jìn)氣，效率較高，氣流引起的激震較小，不易引起葉片斷裂；排氣系統(tǒng)構(gòu)造簡單，本錢較低，易于布置和維護(hù)。缺陷：脈沖能量的利用率較低，發(fā)動機低速扭矩特性和加速性能較差。優(yōu)點：該系統(tǒng)的優(yōu)點是呼應(yīng)較快，加速性能好，低速扭矩特性好，零件的熱負(fù)荷小。缺陷：排氣管構(gòu)造復(fù)雜，本錢較高，不便于布置和維護(hù)。渦輪增

6、壓中冷技術(shù)廢氣渦輪增壓采用中冷技術(shù)的必要性：對于增壓壓力較高的中、高增壓發(fā)動機，普通需安裝中間冷卻器，這是由于渦輪增壓器吸進(jìn)的空氣經(jīng)緊縮溫度會升高，空氣在流動過程中與管壁摩擦還會進(jìn)一步升溫，這樣不僅影響充氣效率，還容易產(chǎn)生爆燃。增壓中冷技術(shù)的優(yōu)勢：普通高速柴油機采用增壓后可提高功率30%，采用中冷技術(shù)可進(jìn)一步提高50-60%。氣體經(jīng)過緊縮后溫度有很大的提高，即使是低增壓度，普通也高出60-80%以上，升溫將呵斥發(fā)動機功率降低，效率降低。為此需將吸入的空氣在冷卻器中再次冷卻，使密度添加，從而使功率、扭矩相應(yīng)添加。中冷器的冷卻方式 1.中冷器 2.輪緣冷卻風(fēng)扇渦輪風(fēng)扇中冷系統(tǒng)中冷器的冷卻方式：1空

7、對空中間冷卻器2水對空中間冷卻器二級渦輪增壓系統(tǒng)1.低壓級壓氣機 2.第一級中冷器 3.高壓級壓氣機 4.第二級中冷器 5.旁通閥 6.高壓級渦輪 7.低壓級渦輪 二級增壓系統(tǒng)表示圖 在低速時，利用第二級增壓器較小的渦輪番通面積實現(xiàn)柴油機較快的呼應(yīng)； 高速時，利用第一級增壓器較大的流通面積實現(xiàn)較多的供氣量.二級增壓系統(tǒng)原理：兩級增壓技術(shù)的特點擴(kuò)展了增壓系統(tǒng)的流量范圍 改善增壓遲滯，提高瞬態(tài)呼應(yīng)性 功率最大化 添加了系統(tǒng)構(gòu)造的復(fù)雜性 增壓系統(tǒng)控制及可靠性問題兩級增壓技術(shù)是未來增壓技術(shù)開展的重要方向優(yōu)點缺陷匯報提綱 一、廢氣渦輪增壓 二、廢氣凈化技術(shù)汽油機 三、燃料電池技術(shù) 四、均質(zhì)壓燃技術(shù) 五、

8、可變緊縮比技術(shù) 六、發(fā)動機小型化汽車污染物及其危害輕型車排放法規(guī)Light-duty vehicle Emission Standards of Europe g/km發(fā)動機排放控制技術(shù)的三個方面 機前凈化技術(shù)：前期凈化就是提高燃油的質(zhì)量，提高熄滅效率，使燃油充分熄滅，減少有害物質(zhì)的排放。 機內(nèi)凈化技術(shù)：機內(nèi)凈化就是指從改善發(fā)動機的任務(wù)性能的角度來減少汽油機污染物的排放。 機外凈化技術(shù)：對曾經(jīng)排出熄滅室而尚未排入大氣中的廢氣，在排氣系統(tǒng)中進(jìn)展凈化處置。機前凈化技術(shù) 為了實現(xiàn)前期凈化，必需實施燃油無鉛化和大幅度地降低燃油中硫的含量，改良汽油中苯、芳烴、烯烴等組成性質(zhì)以改善熄滅。大幅度降低烯烴含量

9、，以降低排氣的臭氧生成活性，并減少汽油機內(nèi)的堆積物。對芳香烴來說是苯含量作了限制，以降低排氣的毒性。 對汽油的揮發(fā)性作了更加合理而細(xì)致的規(guī)定，既保證發(fā)動機有良好的驅(qū)動性，又不會引起氣阻、過量蒸發(fā)等運轉(zhuǎn)可靠性和排放問題。低排放汽油允許用含氧摻和物，但對含氧量有一定的控制。機內(nèi)凈化技術(shù)汽油放射電控系統(tǒng)缸內(nèi)直噴技術(shù)廢氣再循環(huán)技術(shù)渦輪增壓中冷技術(shù)多氣門技術(shù)均質(zhì)壓燃技術(shù)汽油高效熄滅的途徑機外凈化技術(shù) 1三元催化轉(zhuǎn)化器：三元催化轉(zhuǎn)化器是安裝在汽油機排氣系統(tǒng)中最重要的凈化安裝，當(dāng)高溫的汽油機尾氣經(jīng)過凈化安裝時，三元催化器中的凈化劑將加強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進(jìn)展一定的氧化-復(fù)原化學(xué)反響，其

10、中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳?xì)怏w；HC化合物在高溫下氧化成水和二氧化碳；NOx復(fù)原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，從而降低汽油機污染物的排放。存在的問題：催化轉(zhuǎn)化器的設(shè)計本身是一個系統(tǒng)工程，它包含催化劑的設(shè)計、催化劑載體的選用、催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造設(shè)計等方面。這些方面的要素最后決議了催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的催化性能，而且由這些方面構(gòu)成的催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)特性又會與車輛這個大系統(tǒng)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排氣噪聲等方面產(chǎn)生矛盾。機外凈化技術(shù) 2熱反響器：熱反響器通常是一種大型容器，備有絕熱良好的隔熱套，取代了常規(guī)排氣歧管，被安裝在緊靠發(fā)動機排氣道出口處。它是經(jīng)過均質(zhì)氣體的非催化反響來氧化汽油機排氣

11、中烴和CO的安裝。當(dāng)排出的廢氣經(jīng)過熱反響器時，使CO和HC在其中堅持高溫800- 900并停留一段時間平均為100ms，使之能得到充分的氧化，從而降低CO和HC的排放量。 存在的技術(shù)問題：熱反響器系統(tǒng)在發(fā)動機冷啟動時不能發(fā)揚作用，熱反響器不能凈化氮氧化物。雖然其有隔熱安裝，但扔給車蓋下添加了大量的熱負(fù)荷。熱反響器的內(nèi)部溫度高達(dá)800-1100，且長期處于鉛、磷和高溫的任務(wù)條件，即使采用高級昂貴資料，也幾乎無法處理零件的壽命問題。機外凈化技術(shù) 3空氣放射系統(tǒng)：就是將新穎的空氣放射到排氣門后面使尾氣中的CO和HC在排氣管內(nèi)與空氣混合，繼續(xù)進(jìn)展氧化的方法，又稱為二次空氣放射。當(dāng)放射的新穎空氣與尾氣混

12、合時，空氣中的氧與CO和HC反響生成蒸汽狀的水和二氧化碳，從而降低汽油機污染物的排放量。降低冷啟動排放的技術(shù) 汽油機車輛有80%左右的排放來自啟動時的100-150s階段。其主要緣由是啟動溫度低, 不能到達(dá)催化劑的起燃溫度, 催化劑不能進(jìn)展催化反響，內(nèi)燃機啟動時需求濃混合氣, 其熄滅處于缺氧形狀。 降低冷啟動排放的主要措施有： 1提高冷啟動怠速轉(zhuǎn)速 800-1000r/min ； 2代用燃料 汽油+乙醇，提高燃油揮發(fā)性和汽化潛熱； 3二次空氣； 4排氣點燃器； 5碳?xì)渌鸭鳎?6起動后的稀燃控制； 7快速暖機控制； 8前級催化器；匯報提綱 一、廢氣渦輪增壓 二、廢氣凈化技術(shù)汽油機 三、燃料電池

13、技術(shù)熔融碳酸鹽燃料電池 四、均質(zhì)壓燃技術(shù) 五、可變緊縮比技術(shù) 六、發(fā)動機小型化燃料電池分類磷酸鹽燃料電池( PAFC) 熔融碳酸鹽燃料電池( MCFC) 固態(tài)氧化物電解質(zhì)燃料電池( SOFC) 固體高分子燃料電池( PEMFC)。熔融碳酸鹽燃料電池簡介 熔融碳酸鹽燃料電池被稱為繼磷酸鹽燃料電池之后的第二代燃料電池，其任務(wù)溫度高達(dá)923K。由于任務(wù)溫度較高，可以實現(xiàn)熱電連用，因此通常都是運用于分布式電站，實現(xiàn)區(qū)域供電。 與PAFC相比，MCFC具有更高的熱效率, 而可實現(xiàn)電池內(nèi)重整， 簡化系統(tǒng); 與SOFC相比，MCFC的部件資料、構(gòu)造設(shè)計、密封方式來得簡單,工程放大較為容易，為極有開發(fā)出路的發(fā)

14、電技術(shù)。 熔融碳酸鹽燃料電池的原理陽極：H2陰極：CO2 、空氣 熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電時, 由外部向陽極供應(yīng)燃料氣體( 如H2) , 向陰極供應(yīng)空氣和CO2 的混合氣。在陰極, O2從外電路接受電子, 與CO2作用, 生成碳酸根離子, 碳酸根離子經(jīng)過電解質(zhì)板, 向陽極挪動。在陽極,H2與碳酸根離子進(jìn)展反響, 生成CO2和水蒸氣,同時向外電路放出電子。熔融碳酸鹽燃料電池原理 電池放電時電子經(jīng)過外部電路導(dǎo)通所產(chǎn)生電流，電池內(nèi)部經(jīng)過處于熔融形狀的碳酸鹽電解質(zhì)導(dǎo)通，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的內(nèi)外回路。 熔融碳酸鹽燃料電池與其他類型燃料電池的電極反響有所不同:在陰極，CO2為反響物，在陽極，CO2為產(chǎn)物，從而

15、CO2在電池任務(wù)過程中構(gòu)成了一個循環(huán)。 為確保電池穩(wěn)定延續(xù)任務(wù)，必需將陽極產(chǎn)生的CO2前往到陰極，通常采用的方法是將陽極室所排出的尾氣經(jīng)熄滅消除其中的H2和CO后，進(jìn)展分別除水，然后再將CO2送回至陰極。MCFC的資料和構(gòu)造 熔融碳酸鹽燃料電池主要是由陽極、陰極、電解質(zhì)基底和集流板或雙極板構(gòu)成。陽極和陰極的資料MCFC的電解質(zhì) MCFC最常用的電解質(zhì)為Li2CO3與K2CO3或Li2CO3與Na2CO3的堿性混合鹽，它們的熔點分別是488和496。MCFC電解質(zhì)隔膜內(nèi)是靠傳送碳酸根離子進(jìn)展導(dǎo)電的，這是與其它燃料電池的一個不同之處。對電解質(zhì)基底的要求：強度高耐高溫熔鹽腐蝕浸入熔鹽電解質(zhì)后可以阻撓

16、氣體經(jīng)過 載體，也稱為隔膜，它是陶瓷顆粒混合物，以構(gòu)成毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)來包容電解質(zhì)。載體為基質(zhì)電解質(zhì)提供構(gòu)造，但不參與電學(xué)或電化學(xué)過程。MCFC的雙極板和集流器 雙極板的作用：分隔氧化氣體和燃料氣體、集電和導(dǎo)電，并構(gòu)成氣體流動的通道。因此要求具有抗氧化和復(fù)原以及抗電解質(zhì)腐蝕的作用，并與其他組件之間有較好的熱膨脹性能。它普通采用不銹鋼(ss316,ss310)制成。 集流器用來搜集電池堆產(chǎn)生的電流，有時還采用波紋和孔狀構(gòu)造，與相鄰的電極組成反響氣體通道。集流器的資料也采用不銹鋼，陽極側(cè)涂一層Ni維護(hù)膜，并呈波紋狀，與陽極構(gòu)造構(gòu)成燃料氣體通道。陰極側(cè)普通呈波紋狀或孔狀構(gòu)造，以構(gòu)成氧化劑通道。MCFC商業(yè)化

17、需處理的關(guān)鍵技術(shù)問題 陰極的溶解 陽極的蠕變 熔鹽電解質(zhì)對電池集流板資料的腐蝕 電解質(zhì)的流失匯報提綱 一、廢氣渦輪增壓 二、廢氣凈化技術(shù)汽油機 三、燃料電池技術(shù) 四、均質(zhì)壓燃技術(shù) 五、可變緊縮比技術(shù) 六、發(fā)動機小型化均質(zhì)壓燃技術(shù)HCCI簡介1 HCCI需求突破的關(guān)鍵技術(shù) 3 HCCI 特點2汽油機HCCI的實現(xiàn)方法4HCCI簡介 根本原理：經(jīng)過緊縮缸內(nèi)均勻的燃油和空氣的混合氣，在上止點(TDC)附近實現(xiàn)自燃。因此將這種熄滅方式統(tǒng)稱為HCCI熄滅，即均質(zhì)壓燃Homogeneous Charge Compression Ignition。汽油機柴油機HCCI的特點1 采用均質(zhì)混合氣。空氣和燃油在H

18、CCI發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng)中預(yù)混合，構(gòu)成均質(zhì)的空氣/燃油混合氣，然后吸入氣缸進(jìn)展緊縮。也有燃油直接噴入氣缸、在氣缸內(nèi)與空氣進(jìn)展預(yù)混合的。 2 采用緊縮點燃。在緊縮沖程中，混合氣溫度升高，到達(dá)自燃溫度而自燃；也就是說，不需求任何點火系統(tǒng)。 3 采用比火花點燃式發(fā)動機高得多的緊縮比，且允許緊縮比在一個寬廣的范圍內(nèi)變動。 4 為了使均質(zhì)混合氣可以經(jīng)過緊縮而點燃，必要時需對吸入空氣進(jìn)展加熱。 5 由于緊縮點燃的緣故，可以采用相當(dāng)稀薄的混合氣，因此可以按照蛻變調(diào)理的方式，直接經(jīng)過調(diào)理噴油量來調(diào)理扭矩，不需求節(jié)氣門。 6 既然均質(zhì)混合氣是自燃的，所以熄滅大體上是整個氣缸內(nèi)同時開場的?？梢圆捎眠^量空氣或者剩余廢

19、氣到達(dá)高度稀釋的混合氣。 HCCI需求突破的關(guān)鍵技術(shù) 第一、著火時辰的控制問題。 在HCCI熄滅過程中，由于遭到化學(xué)反響動力學(xué)的控制，著火時辰與燃料化學(xué)特性及混合氣在緊縮過程中所閱歷的溫度、壓力歷程嚴(yán)密相關(guān)，因此，HCCI發(fā)動機與傳統(tǒng)的汽油機或柴油機相比缺乏直接控制著火時辰的手段，而且隨著發(fā)動機負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的提高，混合氣自燃化學(xué)反響速度及反響累計時間相對曲軸轉(zhuǎn)角的變化，使這一問題更加突出。 第二、運轉(zhuǎn)工況范圍的擴(kuò)展問題。 在發(fā)動機高負(fù)荷時過快的熄滅反響速度容易導(dǎo)致爆燃，機械負(fù)荷和熱負(fù)荷變大。在低負(fù)荷低轉(zhuǎn)速工況下，由于熄滅反響速度過慢引起火焰溫度過低，熄滅不完全，有害排放物添加，容易導(dǎo)致失火。汽油

20、機HCCI的實現(xiàn)方法 HCCI汽油機要利用汽油的自燃才干, 實現(xiàn)均質(zhì)混合氣緊縮著火。要防止緊縮壓力和溫度過高, 以及熄滅速度過快。汽油機實現(xiàn)HCCI 熄滅的方式有多種, 如: 直接進(jìn)氣加熱、高的緊縮比、采用易自燃燃料、內(nèi)部廢氣再循環(huán)等。其中內(nèi)部廢氣再循環(huán)戰(zhàn)略被以為是在四沖程汽油發(fā)動機上實現(xiàn)HCCI熄滅最為可行的方法之一,可變氣門技術(shù)為這一方法提供了技術(shù)手段。 采用內(nèi)部EGR的汽油HCCI發(fā)動機，在負(fù)閥重疊相位(NVO)期間，進(jìn)排氣門均封鎖，此時缸內(nèi)的混合氣可視為一個閉口系統(tǒng)。由于排氣門封鎖后，部分高溫廢氣被截留在缸內(nèi)，而高緊縮比HCCI采用稀燃戰(zhàn)略，高溫廢氣中留有部分氧氣。這部分含氧的高溫廢氣

21、在活塞上行過程中被緊縮，缸內(nèi)溫度可達(dá)1000K以上。此時在缸內(nèi)噴人部分汽油，汽油會迅速蒸發(fā)，并在高溫含氧環(huán)境中發(fā)生著火熄滅，缸內(nèi)混合氣壓力和溫度升高，并在活塞下行時推進(jìn)活塞做功。匯報提綱 一、廢氣渦輪增壓 二、廢氣凈化技術(shù)汽油機 三、燃料電池技術(shù) 四、均質(zhì)壓燃技術(shù) 五、可變緊縮比技術(shù) 六、發(fā)動機小型化可變緊縮比技術(shù)的優(yōu)勢提高了發(fā)動機的熱效率，很大程度上改善了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟(jì)性有利于降低排放具有良好的燃料順應(yīng)性一樣輸出功率的情況下構(gòu)造可以更緊湊，到達(dá)小排量大功率、大扭矩兼顧部分負(fù)荷時的燃油經(jīng)濟(jì)性和大負(fù)荷時的動力性，改善發(fā)動機低速動力性能的同時還防止熄滅過程中的爆震風(fēng)險可變緊縮比技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

22、可變緊縮比技術(shù)的必要性：隨著對發(fā)動機動力性要求的提高，發(fā)動機在高速大負(fù)荷下動力性能好與中、低速中小負(fù)荷下動力性能及經(jīng)濟(jì)性能較差的矛盾卻越來越突出。存在的問題VCR發(fā)動機普通都構(gòu)造復(fù)雜，通常都需求對發(fā)動機進(jìn)展大幅度改動，加工困難新增的部件使發(fā)動機的摩擦、振動添加，也使發(fā)動機的質(zhì)量添加，這些大質(zhì)量體的挪動會耗費很大一部分能量適時準(zhǔn)確的改動緊縮比需求相應(yīng)的高精度控制設(shè)備，匹配困難密封性問題研發(fā)本錢高可變緊縮比的實現(xiàn)方案 緊縮比的定義：氣缸總?cè)莘e與熄滅室容積的比值，改動發(fā)動機緊縮比可經(jīng)過改動氣缸的任務(wù)容積和熄滅室容積來實現(xiàn)可變緊縮比技術(shù)的實現(xiàn)方案： 經(jīng)過改動氣缸蓋的構(gòu)造來實現(xiàn)經(jīng)過改動缸體構(gòu)造來實現(xiàn)經(jīng)過

23、改動活塞及曲柄連桿機構(gòu)來實現(xiàn) 本文研討的主要內(nèi)容是經(jīng)過一種多連桿機構(gòu)Muti-link來改動緊縮比用多連桿可變緊縮比機構(gòu)提高發(fā)動機性能的研討 A Study of a Multiple-link Variable Compression Ratio System for Improving Engine Performance本文的主要內(nèi)容 本文研討的主要內(nèi)容是將可變緊縮比技術(shù)運用到一臺渦輪增壓發(fā)動機中，并研討其對發(fā)動機性能的影響。此VCR系統(tǒng)運用一種新的活塞-曲軸系統(tǒng)并入一個多連桿機制來改動活塞在上止點的挪動并因此獲得了與工況相匹配的最正確的緊縮比。這一多連桿可變緊縮比機構(gòu)可以在不提高發(fā)動機

24、尺寸和分量的情況下安裝。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過在發(fā)動機低負(fù)荷下運用廢氣再循環(huán)并提高緊縮比、在高負(fù)荷下采用更高的增壓壓力并降低緊縮比，這樣都可以提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟(jì)性和輸出功率。 多連桿VCR發(fā)動機的配置與原理 運動規(guī)律：活塞與曲軸經(jīng)過上連桿與下連桿連在一同。下連桿也經(jīng)過控制連桿銜接到了控制軸偏心軸頸中心。曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了下連桿圍繞著主軸頸的中心旋轉(zhuǎn)，同時圍繞著曲柄銷的中心轉(zhuǎn)動。 根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)度與負(fù)荷來改動緊縮比在低速低負(fù)荷時采用高緊縮比14：1以獲得提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最正確效果隨著負(fù)荷的添加，減小緊縮比以防止爆震發(fā)生為了在全負(fù)荷時采用高增壓，將緊縮比設(shè)為最低值8：1活塞行程的特性 傳統(tǒng)發(fā)動機的活塞運

25、動速度在上止點時比下止點時要快，而VCR發(fā)動機的活塞在上止點時挪動速度變慢而在下止點時的速度更快，因此比傳統(tǒng)發(fā)動機更加接近簡諧運動。 從圖中可以看出VCR發(fā)動機的膨脹行程前半部分角度為92，比原發(fā)動機大14%，這一特點對發(fā)動機的性能包括熄滅在內(nèi)產(chǎn)生了本質(zhì)性的影響?；钊谐烫匦詫Ω黜棑p失的影響時間損失 時間損失：內(nèi)燃機實踐循環(huán)中一個由熄滅速度的有限性所呵斥的損失。圖6 P-V圖圖7 熱釋放率漏氣損失在不思索增壓的情況下，VCR發(fā)動機的漏氣量比原發(fā)動機的要高5L/min。漏氣損失添加的緣由： VCR發(fā)動機的活塞在上止點的速度較低，與原發(fā)動機相比活塞在上止點有較長的停留時間，而這段時間內(nèi)缸內(nèi)壓力比較

26、高圖8 漏氣比較摩擦損失 當(dāng)熄滅壓力作用于活塞頂時，由于VCR發(fā)動機的上連桿處于垂直形狀，活塞的側(cè)向里大幅度降低。因此，活塞銷所接受的負(fù)荷也降低，這可以在活塞與活塞銷方面減少摩擦損失。因此，由于運用較多連桿導(dǎo)致的摩擦添加被抵消了，總的發(fā)動機摩擦也會降低。 在超越5000轉(zhuǎn)的高速范圍內(nèi)摩擦往往要比原發(fā)動機的要高。這與VCR發(fā)動機的主要循環(huán)部件的分量高于原發(fā)動機的相應(yīng)部件有關(guān)，同時由于VCR發(fā)動機的多連桿機構(gòu)而帶有更多的滑動部件。圖9 摩擦損失比較活塞拍擊導(dǎo)致的缸體振動實驗工況： 發(fā)動機轉(zhuǎn)速：1200r/min 點火時間：上止點前30 125um的安裝間隙=規(guī)范程度下的實踐間隙的160%冷卻損失與

27、熱平衡 冷卻損失添加：活塞處于上止點附近時速度變慢，使熄滅氣體較長時間處于高溫高壓下“其他各類損失：摩擦損失，泵氣損失，未燃碳?xì)湟约奥夂浅獾膿p失，其中漏氣損失添加，但摩擦損失減少，所以導(dǎo)致總的“其他各類損失減少。結(jié)論：可變緊縮比發(fā)動機可以獲得與原發(fā)動機一樣的熱效率圖12 熱平衡比較容積效率比較緣由：由于VCR發(fā)動機的活塞速度在下止點時更高，兩臺發(fā)動機在一樣的進(jìn)氣門封鎖時辰，可變緊縮比活塞與原發(fā)動機相比應(yīng)該提高到一個更高的位置。因此，在高速范圍進(jìn)氣門封鎖時辰減緩，VCR發(fā)動機的容積效率往往比原發(fā)動機的要低。從圖中可以看出：在中低速范圍，可變緊縮比發(fā)動機的容積效率略高，而在高速范圍容積效率比原發(fā)

28、動機要低圖13 容積效率比較 采用較高的緊縮比以及EGR率對降低燃油耗費的影響 在緊縮比為8.6:1的情況下，VCR發(fā)動機可以與原發(fā)動機獲得一樣的熱效率。 提高緊縮比可以提高冷卻損失和未燃碳?xì)洌档土伺艢鈸p失，因此使VCR發(fā)動機的總熱效率上升。此外，運用EGR降低其他各類損失中的泵氣損失與冷卻損失，這對提高燃油經(jīng)濟(jì)性都有很大的影響。圖14 不同緊縮比條件下的熱平衡比較 高緊縮比對擴(kuò)展EGR極限的影響此時發(fā)動機的工況為：轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)，有效制動扭矩60Nm，無渦流控制閥。與原發(fā)動機相比，VCR發(fā)動機的活塞行程特點與更高的緊縮比的共同作用下提高了熄滅穩(wěn)定性并使喘振扭矩降低到了一個比較低的程度。結(jié)

29、果，可以看出與原發(fā)動機相比，EGR的極限提高了大約10%。圖15 高緊縮比對擴(kuò)展EGR極限的影響 VCR發(fā)動機的擴(kuò)展的EGR的極限對降低油耗的影響從圖中可以看出：僅僅把緊縮比從8.6提高到14.3能降低油耗高達(dá)7%，再運用EGR并運用渦流控制閥提高EGR的極限，可以降低油耗最多為13%實驗工況：轉(zhuǎn)速為2000r/min和有效制動扭矩為60Nm代表1000km/h的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)工況 各種措施對最大功率的影響A/R值是壓氣機殼體及渦輪殼體的幾何特性數(shù)字結(jié)論 在一臺VCR發(fā)動機上進(jìn)展的實驗闡明在渦輪增壓發(fā)動機上采用可變緊縮比機構(gòu)可以對發(fā)動機的性能產(chǎn)生以下影響。 1VCR發(fā)動機的活塞運動具有類似于簡諧運動

30、的特點，這可以減少摩擦損失和時間損失，雖然冷卻損失和由漏氣帶來的損失添加。由此產(chǎn)生的抵消作用使得在同樣的緊縮比下，VCR發(fā)動機獲得的熱效率等于原發(fā)動機。 2渦輪增壓發(fā)動機中，可變緊縮比系統(tǒng)對發(fā)動機的性能有以下重要的影響，它要求針對燃油經(jīng)濟(jì)性與功率采用不同的最正確緊縮比。 燃油經(jīng)濟(jì)性：VCR發(fā)動機的活塞運動特點與較高的緊縮比相結(jié)合可以提高熄滅的穩(wěn)定性，從而可以擴(kuò)展EGR極限。結(jié)果，在日本的10-15測試方式下，降低了10%燃油耗費。 功率：對于降低緊縮比而擴(kuò)展的增壓壓力極限與為添加排氣能量而用較大的渦輪增壓器A/R比可以使最大功率提高10%?？勺兙o縮比技術(shù)的展望隨著發(fā)動機相關(guān)實際、微機技術(shù)、電子技術(shù)、構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)的飛速開展, 可變緊縮比技術(shù)會越來越多地運用在發(fā)動機上, 它可使發(fā)動機的各項性能在各工況變化范圍內(nèi)得到優(yōu)化。