第一学期工作总结ppt课件

1、第一学期任务总结汇报提纲 一、废气涡轮增压 二、废气净化技术汽油机 三、燃料电池技术 四、均质压燃技术 五、可变紧缩比技术 六、发动机小型化内燃机增压方式的比较发动机增压技术的优势升功率有大幅度提高燃油经济性显著提高在发动机分量和体积添加很少的情况下，发动机不需作艰苦改动，即很容易提高功率20%-50%涡轮增压发动机对海拔高度变化有较高的顺应才干，常用来高原发动机恢复功率用涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的涡轮增压器与发动机只需气体管路的衔接而无机械传动，不耗费功率发动机增压技术的代价增压后缸内任务压力和温度明显提高，机械负荷及热负荷加大，内燃机的

2、可靠性和耐久性遭到考验低速时由于排气能量缺乏，能够会使发动机的低速转矩遭到一定的影响在涡轮增压器中，从排气能量的变化到新的进气压力的建立需求一定的时间，由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反响愚钝，使发动机延迟添加增压发动机性能的进一步优化，遭到增压器及中冷器的限制国内外相关研讨旁通放气涡轮番通面积调理相继增压混和涡轮增压技术涡轮增压技术的运用 涡轮增压技术广泛运用于柴油机，并在轿车上得到日益广泛的运用。在欧美兴隆国家，涡轮增压技术运用更为普遍，采用车用柴油机有70%以上采用涡轮增压技术。自80年代以来，车用汽油机增压技术开展迅速。这是由于涡轮增压技术发动机不仅在升功率、动力性能方面比普通自然吸气

3、发动机优越，而且在燃油经济性、排放及排气噪声等方面也优于非增压发动机。 对于大功率汽油机轿车，在不降低动力性能的前提下，经过增压来减少排量，有着宏大的综合优势。涡轮增压技术的开展前景 汽油机增压易发生爆燃；增压热负荷大；与增压器匹配困难。 此外，改善涡轮增压汽油机的扭矩特性，这可经过采用放气、压气机进口节流、可变喷嘴环截面积、具有共振系统的复合增压来实现。再次，改善涡轮增压汽油机的加速性，可经过减小进排气道的容积、减少涡轮增压器的尺寸、减少排气管的尺寸、选择适当的节气门位置，即节气门与压气机的位置来实现。废气涡轮增压的原理图1 废气涡轮增压原理图图2 涡轮增压器压气机的喘振与堵塞 喘振：在一定

4、的转速下，当压气机的气体流量减少到一定程度后，气体就会在叶轮或扩压器入口处出现边境层分别，导致气体回流。分别涡流迅速扩展到压气机通道的其他部分，气体出现剧烈的振荡，引起任务轮叶片剧烈的振动，并产生很大的噪声，这一景象称为喘振。 堵塞：在某一增压器转速下，当流量超越设计工况到一定数值后，压气机的增压比和效率均急速下降，而流量却不会再添加，这一景象称为压气机的堵塞。 堵塞缘由：通道中某个截面上的气体流速到达了当地声速临界形状，从而限制了流量的添加。废气涡轮增压系统的两种根本方式定压系统 在定压系统中各缸排气均排入一根大容积的排气管，故涡轮前排气管的压力根本上是恒定的。排气总管内压力动摇很小，可以以

5、为涡轮前排气管内压力根本是恒定的。脉冲系统 脉冲增压系统是两缸或者三缸共用一支管，依发火顺序将排气不发生干扰的两个或者三个气缸衔接到一根排气支管，这样既可以防止排气干扰，又可以较好的利用排气脉冲能量，排气量大，低工况性能好。两种方式的比较图1 定压涡轮增压系统图2 脉冲涡轮增压系统优点：涡轮在定压的条件下全周进气，效率较高，气流引起的激震较小，不易引起叶片断裂；排气系统构造简单，本钱较低，易于布置和维护。缺陷：脉冲能量的利用率较低，发动机低速扭矩特性和加速性能较差。优点：该系统的优点是呼应较快，加速性能好，低速扭矩特性好，零件的热负荷小。缺陷：排气管构造复杂，本钱较高，不便于布置和维护。涡轮增

6、压中冷技术废气涡轮增压采用中冷技术的必要性：对于增压压力较高的中、高增压发动机，普通需安装中间冷却器，这是由于涡轮增压器吸进的空气经紧缩温度会升高，空气在流动过程中与管壁摩擦还会进一步升温，这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。增压中冷技术的优势：普通高速柴油机采用增压后可提高功率30%，采用中冷技术可进一步提高50-60%。气体经过紧缩后温度有很大的提高，即使是低增压度，普通也高出60-80%以上，升温将呵斥发动机功率降低，效率降低。为此需将吸入的空气在冷却器中再次冷却，使密度添加，从而使功率、扭矩相应添加。中冷器的冷却方式 1.中冷器 2.轮缘冷却风扇涡轮风扇中冷系统中冷器的冷却方式：1空

7、对空中间冷却器2水对空中间冷却器二级涡轮增压系统1.低压级压气机 2.第一级中冷器 3.高压级压气机 4.第二级中冷器 5.旁通阀 6.高压级涡轮 7.低压级涡轮 二级增压系统表示图 在低速时，利用第二级增压器较小的涡轮番通面积实现柴油机较快的呼应； 高速时，利用第一级增压器较大的流通面积实现较多的供气量.二级增压系统原理：两级增压技术的特点扩展了增压系统的流量范围 改善增压迟滞，提高瞬态呼应性 功率最大化 添加了系统构造的复杂性 增压系统控制及可靠性问题两级增压技术是未来增压技术开展的重要方向优点缺陷汇报提纲 一、废气涡轮增压 二、废气净化技术汽油机 三、燃料电池技术 四、均质压燃技术 五、

8、可变紧缩比技术 六、发动机小型化汽车污染物及其危害轻型车排放法规Light-duty vehicle Emission Standards of Europe g/km发动机排放控制技术的三个方面 机前净化技术：前期净化就是提高燃油的质量，提高熄灭效率，使燃油充分熄灭，减少有害物质的排放。 机内净化技术：机内净化就是指从改善发动机的任务性能的角度来减少汽油机污染物的排放。 机外净化技术：对曾经排出熄灭室而尚未排入大气中的废气，在排气系统中进展净化处置。机前净化技术 为了实现前期净化，必需实施燃油无铅化和大幅度地降低燃油中硫的含量，改良汽油中苯、芳烃、烯烃等组成性质以改善熄灭。大幅度降低烯烃含量

9、，以降低排气的臭氧生成活性，并减少汽油机内的堆积物。对芳香烃来说是苯含量作了限制，以降低排气的毒性。 对汽油的挥发性作了更加合理而细致的规定，既保证发动机有良好的驱动性，又不会引起气阻、过量蒸发等运转可靠性和排放问题。低排放汽油允许用含氧掺和物，但对含氧量有一定的控制。机内净化技术汽油放射电控系统缸内直喷技术废气再循环技术涡轮增压中冷技术多气门技术均质压燃技术汽油高效熄灭的途径机外净化技术 1三元催化转化器：三元催化转化器是安装在汽油机排气系统中最重要的净化安装，当高温的汽油机尾气经过净化安装时，三元催化器中的净化剂将加强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进展一定的氧化-复原化学反响，其

10、中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx复原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，从而降低汽油机污染物的排放。存在的问题：催化转化器的设计本身是一个系统工程，它包含催化剂的设计、催化剂载体的选用、催化转化器的构造设计等方面。这些方面的要素最后决议了催化转化器系统的催化性能，而且由这些方面构成的催化转化器系统特性又会与车辆这个大系统的动力性、经济性、排气噪声等方面产生矛盾。机外净化技术 2热反响器：热反响器通常是一种大型容器，备有绝热良好的隔热套，取代了常规排气歧管，被安装在紧靠发动机排气道出口处。它是经过均质气体的非催化反响来氧化汽油机排气

11、中烃和CO的安装。当排出的废气经过热反响器时，使CO和HC在其中坚持高温800- 900并停留一段时间平均为100ms，使之能得到充分的氧化，从而降低CO和HC的排放量。 存在的技术问题：热反响器系统在发动机冷启动时不能发扬作用，热反响器不能净化氮氧化物。虽然其有隔热安装，但扔给车盖下添加了大量的热负荷。热反响器的内部温度高达800-1100，且长期处于铅、磷和高温的任务条件，即使采用高级昂贵资料，也几乎无法处理零件的寿命问题。机外净化技术 3空气放射系统：就是将新颖的空气放射到排气门后面使尾气中的CO和HC在排气管内与空气混合，继续进展氧化的方法，又称为二次空气放射。当放射的新颖空气与尾气混

12、合时，空气中的氧与CO和HC反响生成蒸汽状的水和二氧化碳，从而降低汽油机污染物的排放量。降低冷启动排放的技术 汽油机车辆有80%左右的排放来自启动时的100-150s阶段。其主要缘由是启动温度低, 不能到达催化剂的起燃温度, 催化剂不能进展催化反响，内燃机启动时需求浓混合气, 其熄灭处于缺氧形状。 降低冷启动排放的主要措施有： 1提高冷启动怠速转速 800-1000r/min ； 2代用燃料 汽油+乙醇，提高燃油挥发性和汽化潜热； 3二次空气； 4排气点燃器； 5碳氢搜集器； 6起动后的稀燃控制； 7快速暖机控制； 8前级催化器；汇报提纲 一、废气涡轮增压 二、废气净化技术汽油机 三、燃料电池

13、技术熔融碳酸盐燃料电池 四、均质压燃技术 五、可变紧缩比技术 六、发动机小型化燃料电池分类磷酸盐燃料电池( PAFC) 熔融碳酸盐燃料电池( MCFC) 固态氧化物电解质燃料电池( SOFC) 固体高分子燃料电池( PEMFC)。熔融碳酸盐燃料电池简介 熔融碳酸盐燃料电池被称为继磷酸盐燃料电池之后的第二代燃料电池，其任务温度高达923K。由于任务温度较高，可以实现热电连用，因此通常都是运用于分布式电站，实现区域供电。 与PAFC相比，MCFC具有更高的热效率, 而可实现电池内重整， 简化系统; 与SOFC相比，MCFC的部件资料、构造设计、密封方式来得简单,工程放大较为容易，为极有开发出路的发

14、电技术。 熔融碳酸盐燃料电池的原理阳极：H2阴极：CO2 、空气 熔融碳酸盐燃料电池发电时, 由外部向阳极供应燃料气体( 如H2) , 向阴极供应空气和CO2 的混合气。在阴极, O2从外电路接受电子, 与CO2作用, 生成碳酸根离子, 碳酸根离子经过电解质板, 向阳极挪动。在阳极,H2与碳酸根离子进展反响, 生成CO2和水蒸气,同时向外电路放出电子。熔融碳酸盐燃料电池原理 电池放电时电子经过外部电路导通所产生电流，电池内部经过处于熔融形状的碳酸盐电解质导通，从而构成一个稳定的内外回路。 熔融碳酸盐燃料电池与其他类型燃料电池的电极反响有所不同:在阴极，CO2为反响物，在阳极，CO2为产物，从而

15、CO2在电池任务过程中构成了一个循环。 为确保电池稳定延续任务，必需将阳极产生的CO2前往到阴极，通常采用的方法是将阳极室所排出的尾气经熄灭消除其中的H2和CO后，进展分别除水，然后再将CO2送回至阴极。MCFC的资料和构造 熔融碳酸盐燃料电池主要是由阳极、阴极、电解质基底和集流板或双极板构成。阳极和阴极的资料MCFC的电解质 MCFC最常用的电解质为Li2CO3与K2CO3或Li2CO3与Na2CO3的碱性混合盐，它们的熔点分别是488和496。MCFC电解质隔膜内是靠传送碳酸根离子进展导电的，这是与其它燃料电池的一个不同之处。对电解质基底的要求：强度高耐高温熔盐腐蚀浸入熔盐电解质后可以阻挠

16、气体经过 载体，也称为隔膜，它是陶瓷颗粒混合物，以构成毛细网络来包容电解质。载体为基质电解质提供构造，但不参与电学或电化学过程。MCFC的双极板和集流器 双极板的作用：分隔氧化气体和燃料气体、集电和导电，并构成气体流动的通道。因此要求具有抗氧化和复原以及抗电解质腐蚀的作用，并与其他组件之间有较好的热膨胀性能。它普通采用不锈钢(ss316,ss310)制成。 集流器用来搜集电池堆产生的电流，有时还采用波纹和孔状构造，与相邻的电极组成反响气体通道。集流器的资料也采用不锈钢，阳极侧涂一层Ni维护膜，并呈波纹状，与阳极构造构成燃料气体通道。阴极侧普通呈波纹状或孔状构造，以构成氧化剂通道。MCFC商业化

17、需处理的关键技术问题 阴极的溶解 阳极的蠕变 熔盐电解质对电池集流板资料的腐蚀 电解质的流失汇报提纲 一、废气涡轮增压 二、废气净化技术汽油机 三、燃料电池技术 四、均质压燃技术 五、可变紧缩比技术 六、发动机小型化均质压燃技术HCCI简介1 HCCI需求突破的关键技术 3 HCCI 特点2汽油机HCCI的实现方法4HCCI简介 根本原理：经过紧缩缸内均匀的燃油和空气的混合气，在上止点(TDC)附近实现自燃。因此将这种熄灭方式统称为HCCI熄灭，即均质压燃Homogeneous Charge Compression Ignition。汽油机柴油机HCCI的特点1 采用均质混合气。空气和燃油在H

18、CCI发动机的进气系统中预混合，构成均质的空气/燃油混合气，然后吸入气缸进展紧缩。也有燃油直接喷入气缸、在气缸内与空气进展预混合的。 2 采用紧缩点燃。在紧缩冲程中，混合气温度升高，到达自燃温度而自燃；也就是说，不需求任何点火系统。 3 采用比火花点燃式发动机高得多的紧缩比，且允许紧缩比在一个宽广的范围内变动。 4 为了使均质混合气可以经过紧缩而点燃，必要时需对吸入空气进展加热。 5 由于紧缩点燃的缘故，可以采用相当稀薄的混合气，因此可以按照蜕变调理的方式，直接经过调理喷油量来调理扭矩，不需求节气门。 6 既然均质混合气是自燃的，所以熄灭大体上是整个气缸内同时开场的。可以采用过量空气或者剩余废

19、气到达高度稀释的混合气。 HCCI需求突破的关键技术 第一、着火时辰的控制问题。 在HCCI熄灭过程中，由于遭到化学反响动力学的控制，着火时辰与燃料化学特性及混合气在紧缩过程中所阅历的温度、压力历程严密相关，因此，HCCI发动机与传统的汽油机或柴油机相比缺乏直接控制着火时辰的手段，而且随着发动机负荷和转速的提高，混合气自燃化学反响速度及反响累计时间相对曲轴转角的变化，使这一问题更加突出。 第二、运转工况范围的扩展问题。 在发动机高负荷时过快的熄灭反响速度容易导致爆燃，机械负荷和热负荷变大。在低负荷低转速工况下，由于熄灭反响速度过慢引起火焰温度过低，熄灭不完全，有害排放物添加，容易导致失火。汽油

20、机HCCI的实现方法 HCCI汽油机要利用汽油的自燃才干, 实现均质混合气紧缩着火。要防止紧缩压力和温度过高, 以及熄灭速度过快。汽油机实现HCCI 熄灭的方式有多种, 如: 直接进气加热、高的紧缩比、采用易自燃燃料、内部废气再循环等。其中内部废气再循环战略被以为是在四冲程汽油发动机上实现HCCI熄灭最为可行的方法之一,可变气门技术为这一方法提供了技术手段。 采用内部EGR的汽油HCCI发动机，在负阀重叠相位(NVO)期间，进排气门均封锁，此时缸内的混合气可视为一个闭口系统。由于排气门封锁后，部分高温废气被截留在缸内，而高紧缩比HCCI采用稀燃战略，高温废气中留有部分氧气。这部分含氧的高温废气

21、在活塞上行过程中被紧缩，缸内温度可达1000K以上。此时在缸内喷人部分汽油，汽油会迅速蒸发，并在高温含氧环境中发生着火熄灭，缸内混合气压力和温度升高，并在活塞下行时推进活塞做功。汇报提纲 一、废气涡轮增压 二、废气净化技术汽油机 三、燃料电池技术 四、均质压燃技术 五、可变紧缩比技术 六、发动机小型化可变紧缩比技术的优势提高了发动机的热效率，很大程度上改善了发动机的燃油经济性有利于降低排放具有良好的燃料顺应性一样输出功率的情况下构造可以更紧凑，到达小排量大功率、大扭矩兼顾部分负荷时的燃油经济性和大负荷时的动力性，改善发动机低速动力性能的同时还防止熄灭过程中的爆震风险可变紧缩比技术具有以下优势：

22、可变紧缩比技术的必要性：随着对发动机动力性要求的提高，发动机在高速大负荷下动力性能好与中、低速中小负荷下动力性能及经济性能较差的矛盾却越来越突出。存在的问题VCR发动机普通都构造复杂，通常都需求对发动机进展大幅度改动，加工困难新增的部件使发动机的摩擦、振动添加，也使发动机的质量添加，这些大质量体的挪动会耗费很大一部分能量适时准确的改动紧缩比需求相应的高精度控制设备，匹配困难密封性问题研发本钱高可变紧缩比的实现方案 紧缩比的定义：气缸总容积与熄灭室容积的比值，改动发动机紧缩比可经过改动气缸的任务容积和熄灭室容积来实现可变紧缩比技术的实现方案： 经过改动气缸盖的构造来实现经过改动缸体构造来实现经过

23、改动活塞及曲柄连杆机构来实现 本文研讨的主要内容是经过一种多连杆机构Muti-link来改动紧缩比用多连杆可变紧缩比机构提高发动机性能的研讨 A Study of a Multiple-link Variable Compression Ratio System for Improving Engine Performance本文的主要内容 本文研讨的主要内容是将可变紧缩比技术运用到一台涡轮增压发动机中，并研讨其对发动机性能的影响。此VCR系统运用一种新的活塞-曲轴系统并入一个多连杆机制来改动活塞在上止点的挪动并因此获得了与工况相匹配的最正确的紧缩比。这一多连杆可变紧缩比机构可以在不提高发动机

24、尺寸和分量的情况下安装。 结果发现：经过在发动机低负荷下运用废气再循环并提高紧缩比、在高负荷下采用更高的增压压力并降低紧缩比，这样都可以提高发动机的燃油经济性和输出功率。 多连杆VCR发动机的配置与原理 运动规律：活塞与曲轴经过上连杆与下连杆连在一同。下连杆也经过控制连杆衔接到了控制轴偏心轴颈中心。曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄销的中心转动。 根据发动机的转度与负荷来改动紧缩比在低速低负荷时采用高紧缩比14：1以获得提高燃油经济性的最正确效果随着负荷的添加，减小紧缩比以防止爆震发生为了在全负荷时采用高增压，将紧缩比设为最低值8：1活塞行程的特性 传统发动机的活塞运

25、动速度在上止点时比下止点时要快，而VCR发动机的活塞在上止点时挪动速度变慢而在下止点时的速度更快，因此比传统发动机更加接近简谐运动。 从图中可以看出VCR发动机的膨胀行程前半部分角度为92，比原发动机大14%，这一特点对发动机的性能包括熄灭在内产生了本质性的影响。活塞行程特性对各项损失的影响时间损失 时间损失：内燃机实践循环中一个由熄灭速度的有限性所呵斥的损失。图6 P-V图图7 热释放率漏气损失在不思索增压的情况下，VCR发动机的漏气量比原发动机的要高5L/min。漏气损失添加的缘由： VCR发动机的活塞在上止点的速度较低，与原发动机相比活塞在上止点有较长的停留时间，而这段时间内缸内压力比较

26、高图8 漏气比较摩擦损失 当熄灭压力作用于活塞顶时，由于VCR发动机的上连杆处于垂直形状，活塞的侧向里大幅度降低。因此，活塞销所接受的负荷也降低，这可以在活塞与活塞销方面减少摩擦损失。因此，由于运用较多连杆导致的摩擦添加被抵消了，总的发动机摩擦也会降低。 在超越5000转的高速范围内摩擦往往要比原发动机的要高。这与VCR发动机的主要循环部件的分量高于原发动机的相应部件有关，同时由于VCR发动机的多连杆机构而带有更多的滑动部件。图9 摩擦损失比较活塞拍击导致的缸体振动实验工况： 发动机转速：1200r/min 点火时间：上止点前30 125um的安装间隙=规范程度下的实践间隙的160%冷却损失与

27、热平衡 冷却损失添加：活塞处于上止点附近时速度变慢，使熄灭气体较长时间处于高温高压下“其他各类损失：摩擦损失，泵气损失，未燃碳氢以及漏气呵斥的损失，其中漏气损失添加，但摩擦损失减少，所以导致总的“其他各类损失减少。结论：可变紧缩比发动机可以获得与原发动机一样的热效率图12 热平衡比较容积效率比较缘由：由于VCR发动机的活塞速度在下止点时更高，两台发动机在一样的进气门封锁时辰，可变紧缩比活塞与原发动机相比应该提高到一个更高的位置。因此，在高速范围进气门封锁时辰减缓，VCR发动机的容积效率往往比原发动机的要低。从图中可以看出：在中低速范围，可变紧缩比发动机的容积效率略高，而在高速范围容积效率比原发

28、动机要低图13 容积效率比较 采用较高的紧缩比以及EGR率对降低燃油耗费的影响 在紧缩比为8.6:1的情况下，VCR发动机可以与原发动机获得一样的热效率。 提高紧缩比可以提高冷却损失和未燃碳氢，但降低了排气损失，因此使VCR发动机的总热效率上升。此外，运用EGR降低其他各类损失中的泵气损失与冷却损失，这对提高燃油经济性都有很大的影响。图14 不同紧缩比条件下的热平衡比较 高紧缩比对扩展EGR极限的影响此时发动机的工况为：转速2000转，有效制动扭矩60Nm，无涡流控制阀。与原发动机相比，VCR发动机的活塞行程特点与更高的紧缩比的共同作用下提高了熄灭稳定性并使喘振扭矩降低到了一个比较低的程度。结

29、果，可以看出与原发动机相比，EGR的极限提高了大约10%。图15 高紧缩比对扩展EGR极限的影响 VCR发动机的扩展的EGR的极限对降低油耗的影响从图中可以看出：仅仅把紧缩比从8.6提高到14.3能降低油耗高达7%，再运用EGR并运用涡流控制阀提高EGR的极限，可以降低油耗最多为13%实验工况：转速为2000r/min和有效制动扭矩为60Nm代表1000km/h的稳定运转工况 各种措施对最大功率的影响A/R值是压气机壳体及涡轮壳体的几何特性数字结论 在一台VCR发动机上进展的实验阐明在涡轮增压发动机上采用可变紧缩比机构可以对发动机的性能产生以下影响。 1VCR发动机的活塞运动具有类似于简谐运动

30、的特点，这可以减少摩擦损失和时间损失，虽然冷却损失和由漏气带来的损失添加。由此产生的抵消作用使得在同样的紧缩比下，VCR发动机获得的热效率等于原发动机。 2涡轮增压发动机中，可变紧缩比系统对发动机的性能有以下重要的影响，它要求针对燃油经济性与功率采用不同的最正确紧缩比。 燃油经济性：VCR发动机的活塞运动特点与较高的紧缩比相结合可以提高熄灭的稳定性，从而可以扩展EGR极限。结果，在日本的10-15测试方式下，降低了10%燃油耗费。 功率：对于降低紧缩比而扩展的增压压力极限与为添加排气能量而用较大的涡轮增压器A/R比可以使最大功率提高10%。可变紧缩比技术的展望随着发动机相关实际、微机技术、电子技术、构造优化设计等技术的飞速开展, 可变紧缩比技术会越来越多地运用在发动机上, 它可使发动机的各项性能在各工况变化范围内得到优化。