发动机基础培训4新技术.ppt

Tel.5750526,发动机新技术培训1,以现生产发动机中采用的一些提高发动机充气效率和降低排放方面的一些先进技术为主, 介绍其采用的机理,讲解构造及工作原理. 发动机试装间 TRYOUT 陈志祥,Tel.5750526,提高发动机充气效率,1.充气效率v是实际进入气缸的新鲜空气(或混合气)的质量(或体积)与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气(或混合气)的质量(或体积)的比值. 2.影响充气效率的因素包括进气终了压力、进气终了温度、残余废气系数、配气正时、压缩比和进气（大气）状态.,Tel.5750526,可变配气相位1,1.配气相位就是进、排气门的实际开闭时刻,通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示.这种图称为配气相位图. 2.进气门提前开启角一般为1030;进气门迟闭角一般为4080.排气门提前开启角一般为4080;排气门迟闭角一般为1030. 3.气门重叠是指进气门在上止点前开启,而排气门在上止点后才关闭,进排气门同时开启的现象.重叠时的曲轴转角称为气门重叠角.,Tel.5750526,可变配气相位2,Tel.5750526,可变配气相位3,1.四冲程发动机对气门正时要求是:进气门迟闭角、排气门提前角和气门重叠角应随转速增加而增加. 2.进气门迟闭角直接影响发动机的充气效率. 3.气门重叠角的大小对小负荷下的燃烧室内残余废气量起重要作用,从而影响发动机的燃烧过程和废气排放. 4.可变气门定时机构有凸轮相位可变和进气持续期可变.,Tel.5750526,可变配气相位4,1.凸轮相位可变机构常安装在双顶置凸轮轴机构上. 2.如我公司5V发动机凸轮相位可变机构,其本身和链条张紧器集成为一体,其工作原理是由一个电控的液压缸来完成.通过液压缸的控制可以改变液压缸中柱塞的升程,同时通过链条改变进、排气凸轮轴间的相对位置,从而改变进气凸轮轴的相位角.此装置不能实现连续可变,只能进行一点(一次性)调节.3600n/min以上进行所谓“功率调节”(涨紧),采用较大的进气门关闭角.缺点是凸轮型线及进气持续角均不变,高速时进气迟闭角增大,但气门叠开角减小.,Tel.5750526,可变配气相位5,Tel.5750526,1.进气持续期可变机构常采用两组凸轮(三菱公司开发一系统如左下图),一组为低升程、短持续期进气凸轮(中、低速及大扭矩工况),另一组为高升程、长持续期进气凸轮(高功率工况),只能进行一点调节(可变排量). 2.宝马公司新研制的Valvetronic(电子气门)是一种可变阀门提升(ValveLift)结构,由电机驱动,可无级调整.如右下图所示(左提升量最大).,可变配气相位6,Tel.5750526,可变长度进气管1,发动机间断进气所引起的进气压力波对发动机进气量影响很大，进气管长度、直径进气系统参数会改变进气压力波,因而适当调整这些参数,可以有效利用进气管的压力波,提高充气效率,改善扭矩特性(P=nM/9550).,Tel.5750526,可变长度进气管2,Audi A6 1.8L 5V发动机进气管,Tel.5750526,可变长度进气管3,低转速时阀板关闭,使用长进气管,提高低转速扭矩(提高进气速度和惯性增加进气量，提高气流强度改善燃烧提高经济性）,高速时(4000r/min)阀板打开,转换为短进气管（阻力小）.,Tel.5750526,可变长度进气管4,Audi A6 V6 5V发动机进气管采用一真空阀控制，低转速时阀板关闭,使用长进气管,提高低转速扭矩,高速时(4000r/min)阀板打开,转换为短进气管.,Tel.5750526,可变长度进气管5,Bora 1.8L/S 5V发动机进气管通过设置在进气管中部的一组转换阀板进行转换,改变进气管长度.,Tel.5750526,可变长度进气管6,低转速时阀板关闭,使用长进气管,提高低转速扭矩,高速时(4000r/min)阀板打开,转换为短进气管.,Tel.5750526,可变长度进气管7,Tel.5750526,5气门技术,5气门技术,进气流通面积极大化(38.2X1 25.5X3,增大34%),提高发动机充气效率,Tel.5750526,发动机增压1(简介),1.增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸,以期提高空气密度,增加进气量. 2.增压的优点是:比同排量发动机在相同转速具有更高扭矩和功率,而且高转速功率特性好;提高了热效率;减少了发动机外型尺寸和单位功率重量;减少了排气污染及噪声;对补偿高原功率损失有利. 3.增压分类:按结构分为涡轮增压、机械增压和气波增压等;按增压比分为低增压(增压比小于1.6)、中增压(增压比在1.6到2.5)和高增压(增压比大于2.5).我公司两款增压发动机增压比在1.7左右.,Tel.5750526,发动机增压2(应用),Audi A6 1.8L/T 5V Bora A4 1.8L/T 5V,Tel.5750526,发动机增压3 (结构与原理示意图),Tel.5750526,发动机增压4(结构与原理),1.涡轮增压器是由涡轮室和增压室组成.涡轮室进气口与排气歧管相连,排气口接在排气管上;增压室进气口与空气滤清器管路相连.涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压室内,二者同轴刚性连接. 2.废气涡轮增压器原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压缩来自空气滤清器管路的空气,使之增压进入气缸.当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加喷油量和调整发动机转速,就可增加发动机的输出功率.,Tel.5750526,发动机增压5(增压发动机存在问题及解决措施),1.进气量的调节以解决高、低转速区对压缩空气量的不同要求.汽油机多用增加旁通气道;柴油机多用可变截面设计. 2.强化增压发动机的结构设计 机械负荷增加:1.)活塞、活塞销、曲轴强化设计.2.)气门、气门座强化设计.3.)机油泵输送能力要求增强. 4.)缸盖螺栓加强. 5.)采用高负荷轴承. 热负荷增加: 1.)活塞内侧冷却.2.)耐高温排气门.3.)优选材料的排气歧管和紧固件.4.)更好的冷却系.5.)增加机油冷却器.6.)加中冷器. 3.防止爆震:1.)降低几何压缩比.2.)点火正时调整.,Tel.5750526,发动机增压6,带旁通支路的涡轮增压器，多用于汽油机.,Tel.5750526,发动机增压7(增压压力调节),以BORA 1.8L/T 5V 110KW为例 1.增压压力的目标值由电脑根据实际扭矩需求计算得出的. 2.电脑通过调解电磁阀N75的开启来调解增压后的压力,增压器废气门是由控制膜盒中的增压压力与大气压力差值来进行的，该差值克服膜盒内压力弹簧进行废气门的开启及关闭动作.废气门关闭,经过增压器的压力上升,这样就能在低转速区提高发动机的扭矩输出,当增压压力达到电脑设定的压力(1.6P0),则废气门打开,一部分废气通过旁通气道排出,增压器涡轮转速下降,增压压力下降.,Tel.5750526,发动机增压8(增压压力保护),以BORA 1.8L/T 5V 110KW为例 1.当节气门关闭时,将在增压器的进气压缩部分管路中产生持续升高的压力(此时气体几乎不能流动),涡轮受到很大的制动阻力;当节气门开启后,又要希望增压器尽快的升至工作转速,为解决这一问题便采用了压力保护调解. 2.完成该项功能的为图所是的旁通阀,它为气动元件.具体执行是由气压来操纵膜片弹簧来实现旁通阀的开启.当真空度较大时膜片弹簧被吸上行阀门打开;反之则旁通阀关闭.由发动机电脑控制电磁阀N249接通,气体流向如图所示直至真空罐,当N249失效时,气体流向为图中虚线部分直至节气门后的进气岐管,(此时进气岐管为真空)因此只要节气门关闭旁通阀就在增压管路中形成小循环,如此可避免涡轮被阻力制动.当节气门重新开启时进气岐管真空度下降,旁通阀在膜片弹簧作用下回位,处于关闭状态,小循环回路断开,进入压力调节状态.,Tel.5750526,发动机增压9,可调叶片式涡轮增压器,多用于柴油机.,Tel.5750526,发动机增压10,可调叶片式涡轮增压器结构如下,Tel.5750526,发动机增压11,原理：如果两个管内压力相同，气体流过有颈缩的管要比流过无颈缩的管速度快.稳定功率的涡轮增压器利用此原理.,Tel.5750526,发动机增压12,发动机转速高时 叶片角度变化,调节废气流通面积,从而调节涡轮转速.保证最高充气压力,废气背压降低.,发动机转速低时需要高充气压力 叶片减小了作用于涡轮的废气流通面积,废气流速加快,涡轮转速加快.产生足够的充气压力,废气背压也很高.,Tel.5750526,发动机有害排放物的控制(简介),1.汽车的排放污染源有排气污染、窜缸混合气和汽油蒸发三种. 2.发动机有害排放物:汽油机有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和铅化合物.柴油机有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和微粒. 3.汽油机排放净化方法:1.)机内净化包括改进燃烧室(采用面容比S/V较小的燃烧室以减少HC和CO排放量)、改进进气系统、采用稀薄分层燃烧技术、改用电控汽油喷射系统、改进点火系统、采用废气再循环和使用无铅汽油.2.)机外净化包括强制曲轴箱通风装置、燃料蒸发控制、二次空气喷射和催化器.3.)寻求新能源和代用原料. 4.柴油机排放净化方法:1.)机内净化包括改进燃烧室设计、改进进排气系统、推迟喷油提前角、采用废气再循环和增压中冷.2.)机外净化包括微粒捕集器和催化器.3.)改进燃料.,Tel.5750526,二次空气喷射1,1.二次空气喷射就是将新鲜空气引入排气道,将灼热废气中HC和CO进一步氧化,形成无害的水和二氧化碳. 2.二次空气喷射系统工作原理是空气泵将经空气滤清器过滤的新鲜空气加压,通过电磁阀控制二次空气阀开启,将加压后的新鲜空气喷入排气道. 3.二次空气喷射系统工作工况,4.排放标准在E以上发动机必须加装二次空气喷射系统,Tel.5750526,二次空气喷射2,Bora 1.8L/T 5V Bora 1.8L/S 5V,Tel.5750526,废气再循环1,废气再循环系统EGR(Exhaust Gas Recirculation)/AGR(Abgas Rezirkulation) 1.废气再循环是针对有害气体NOx而设置的排气净化装置,一般情况下,氮和氧不能生成化合物,只能在富氧的高温情况下才能发生化合反应.发动机废气主要含有H2O、N2、CO2，其热容较高.利用EGR系统把适量废气混入新鲜混合气使之参与燃烧,便可以降低混合气氧浓度、吸收燃烧放出的热量,使燃烧速度减慢、燃烧温度降低,从而减少NOx生成数量. 2