機(jī)械控制中的自動化

柴油機(jī)的介紹02A12316黃久偉Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.1柴油機(jī)和汽油機(jī)的比較

1.燃燒方式：柴油機(jī)是壓燃式，汽油機(jī)為點燃式

2.重量：柴油機(jī)一般要比汽油機(jī)重（飛輪）

3.轉(zhuǎn)速：大多數(shù)情況下，柴油機(jī)（不包括農(nóng)機(jī)）3800-4200r/min，汽油機(jī)5500-6500r/min。

4.扭矩：柴油機(jī)的扭矩更改一些及馬力大、動力足，但由于轉(zhuǎn)速的問題，汽油車的最高時度一般要比柴油車要快

5.排放：柴油的排放更好，綠色環(huán)保，不過國內(nèi)柴油的品質(zhì)有待改進(jìn)。

6.經(jīng)濟(jì)性：柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性更好一些，油耗低。

7.體積：汽油機(jī)體積小，重量輕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作靈敏，燃燒效率低，適合做小型機(jī)；柴油機(jī)體積大，重量大，振動大，噪聲高，但燃燒效率高（油耗低），適合做大型機(jī)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2雨霧雨霧雨霧各種交通工具和基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)明者簡介主要應(yīng)用

德國發(fā)明家魯?shù)婪颉さ胰麪栍?892年發(fā)明的，為了紀(jì)念這位發(fā)明家，柴油就是用他的姓Diesel來表示。

柴油發(fā)動機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動機(jī)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3四沖程柴油機(jī)的工作原理進(jìn)氣沖程二.壓縮沖程三.燃燒膨脹沖程四.排氣沖程Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4一.進(jìn)氣沖程第一沖程——進(jìn)氣，它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)進(jìn)氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。

當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)肘，連桿使活塞由上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相聯(lián)的傳動機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣閥打開。

隨著活塞的向下運動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。

進(jìn)氣過程中氣缸內(nèi)氣體壓力隨著氣缸的容積變化的情況如動畫所示。圖中縱坐標(biāo)表示氣體壓力P，橫坐標(biāo)表示氣缸容積Vh(或活塞的沖S)，這個圖形稱為示功圖。圖中的壓力曲線表示柴油機(jī)工作時，氣缸內(nèi)氣體壓力的變化規(guī)律。從土中我們可以看出進(jìn)氣開始，由于存在殘余廢氣，所以稍高于大氣壓力P0。在進(jìn)氣過程中由于空氣通過進(jìn)氣管和進(jìn)氣閥時產(chǎn)生流動阻力，所以進(jìn)氣沖程的氣體壓力低于大氣壓力，其值為0.085～0.095MPa，在整個進(jìn)氣過程中，氣缸內(nèi)氣體壓力大致保持不變。

當(dāng)活塞向下運動接近下止點時，沖進(jìn)氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進(jìn)氣閥在活塞過了下止點以后才關(guān)閉。雖然此時活塞上行，但由于氣流的慣性，氣體仍能充人氣缸。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.5二.壓縮沖程第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點間上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準(zhǔn)備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細(xì)小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。

柴油的自燃溫度約為543—563K，壓縮終點的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。

噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學(xué)變化之后才發(fā)火，這段時間大約有0.001～0.005秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲柄轉(zhuǎn)至上止點前10～35°曲柄轉(zhuǎn)角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點后5～10°時，在燃燒室內(nèi)達(dá)到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.6三.燃燒膨脹沖程第三沖程——燃燒膨脹。在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。

隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結(jié)束。

在動畫中，工作沖程的壓力變化這條線上升部分表示燃料在氣缸內(nèi)燃燒時壓力的急劇升高，最高點表示最高燃燒壓力Pz，此點的壓力和溫度為：

Pz＝6～15MPa，Tz＝1800～2200K

最高燃燒壓力與壓縮終點壓力之比(Pz／Pc)，稱為燃燒時的壓力升高比，用λ表示。根據(jù)柴油機(jī)類型的不同，在最大功牢時λ值的范圍如下：λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.7四.排氣沖程

第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。當(dāng)工作沖程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統(tǒng)存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內(nèi)的氣體壓力加比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度Tb＝1000～1200K。為了減少排氣時活塞運動的阻力，排氣閥在下止點前就打開了。排氣閥一打開，具有一定壓力的氣體就立即沖出缸外，缸內(nèi)壓力迅速下降，這樣當(dāng)活塞向上運動時，氣缸內(nèi)的廢氣依靠活塞上行排出去。為了利用排氣時的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點以后才關(guān)閉。

在動畫中，排氣沖程曲線表示在排氣過程中，缸內(nèi)的氣體壓力幾乎是不變的，但比大氣壓力稍高一些。排氣沖程終點的壓力Pr約為0.105～0.115MPa,殘余廢氣的溫度Pr約為850～960K。

由于進(jìn)、排氣閥都是早開晚關(guān)的；所以在排氣沖程之末和進(jìn)氣沖程之初，活塞處于上止點附近時，有一段時間進(jìn)、排氣閥同時開起，這段時間用曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為氣閥重迭角。

排氣沖程結(jié)束之后，又開始了進(jìn)氣沖程，于是整個工作循環(huán)就依照上述過程重復(fù)進(jìn)行。由于這種柴油機(jī)的工作循環(huán)由四個活塞沖程即曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)完成的，故稱四沖程柴油機(jī)。

在四沖程柴油機(jī)的四個沖程中，只有第三沖程即工作沖強(qiáng)才產(chǎn)生動力對外作功，而其余三個沖程都是消耗功的準(zhǔn)備過程。為此在單缸柴油機(jī)上必須安裝飛輪，利用飛輪的轉(zhuǎn)動慣性，使曲軸在四個沖程中連續(xù)而均勻地運轉(zhuǎn)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.8柴油機(jī)汽車的尾氣排放問題國家第三階段的排放標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，相當(dāng)于歐洲Ⅲ號的排放標(biāo)準(zhǔn)，也就是說，尾氣污染物含量相當(dāng)于歐III的含量，不同的只是新車必須安裝一個OBD車載自診斷系統(tǒng)。機(jī)動車污染物排放要穩(wěn)定達(dá)到國Ⅲ機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)，車輛必須裝備使污染物排放達(dá)到國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)措施，同時使用達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的油品。

OBD

歐洲標(biāo)準(zhǔn)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.9OBD即車載自診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點在于檢測點增多、檢測系統(tǒng)增多，在三元催化轉(zhuǎn)化器的進(jìn)出口上都有氧傳感器。完全通過實時監(jiān)控車輛排放來控制達(dá)標(biāo)，可以更加保證歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行。當(dāng)車輛因為油品質(zhì)量等因素，造成排放沒有達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的時候，OBD系統(tǒng)將自行報警，轉(zhuǎn)而進(jìn)入系統(tǒng)默認(rèn)模式，發(fā)動機(jī)將不能正常工作，車輛只能進(jìn)入特約維修站進(jìn)行檢查和維護(hù)。并且OBD系統(tǒng)不能在車輛出廠之后經(jīng)過改造加上，所以實施國三標(biāo)準(zhǔn)會使單車成本上漲1000到2000左右。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.10歐洲標(biāo)準(zhǔn)是由歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（ECE）的排放法規(guī)和歐共體（EEC）的排放指令共同加以實現(xiàn)的，歐共體（EEC）即是現(xiàn)在的歐盟（EU）。排放法規(guī)由ECE參與國自愿認(rèn)可，排放指令是EEC或EU參與國強(qiáng)制實施的。汽車排放的歐洲法規(guī)（指令）標(biāo)準(zhǔn)1992年前巳實施若干階段，歐洲從1992年起開始實施歐Ⅰ（歐Ⅰ型式認(rèn)證排放限值）、1996年起開始實施歐Ⅱ（歐Ⅱ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值）、2000年起開始實施歐Ⅲ（歐Ⅲ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值）、2005年起開始實施歐Ⅳ（歐Ⅳ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值）。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.11已有的方法將尾氣再次通過氣缸進(jìn)行燃燒尿素與尾氣反應(yīng)催化劑使尾氣再反應(yīng)……

2NO+2CO=N2+2CO2

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.12我的想法通過水的過濾使尾氣和可吸入顆粒減少Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011Aspose