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文檔簡(jiǎn)介
1、新型燃料發(fā)動(dòng)機(jī)緒論1、儲(chǔ)產(chǎn)比剩余可采儲(chǔ)量與當(dāng)年原油產(chǎn)量之比。它等于剩余可采儲(chǔ)量可開采的年限。第一章汽車新能源的素質(zhì)及其分析方法1、能量密度變化對(duì)汽車軸荷的影響對(duì)驅(qū)動(dòng)輪附著質(zhì)量的影響對(duì)等壽命原則的干擾對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響對(duì)通過(guò)性的影響2、能量密度系數(shù)某新能源的能量密度與被代替能源的能量密度之比3、容積系數(shù)保持相同續(xù)駛里程前提下某新能源的容積與被代替能源的容積之比。第二章天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)1、天然氣的特性;優(yōu)點(diǎn):來(lái)源豐富、燃料經(jīng)濟(jì)性好、排污少、發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用較少缺點(diǎn):動(dòng)力性較低、儲(chǔ)氣瓶占用空間大、汽車用戶的初始投資大、建站費(fèi)用高、攜帶不便2、CNG供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成儲(chǔ)氣系統(tǒng):充氣裝置、儲(chǔ)氣瓶、
2、氣壓顯示裝置、手動(dòng)截止閥等。燃?xì)夤┙o系統(tǒng):天然氣過(guò)濾器、減壓調(diào)節(jié)器(簡(jiǎn)稱調(diào)壓器)、混合器、低壓軟管及循環(huán)水軟管等。燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng):燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、天然氣截止閥和汽油截止閥等??刂葡到y(tǒng):傳感器、電控單元、執(zhí)行器。3、減壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)功能:減壓、配劑;組成:減壓部分、配劑部分、輔助加熱部分。一級(jí)減壓室:20MPa1MPa二級(jí)減壓室:1MPa0.20.4MPa三級(jí)減壓室:0.20.4MPa1.2kPa3、混合器的結(jié)構(gòu)按通過(guò)截面能否改變:固定喉管(定截面)式可變節(jié)流(可變截面)4、氣瓶容積效率評(píng)價(jià)指標(biāo):容體比,是可使用的內(nèi)部容積與整個(gè)氣瓶外部體積之比5、點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的特性(1)對(duì)NGV動(dòng)力性有利的因
3、素:燃用NG時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率比燃用汽油高(2)對(duì)NGV動(dòng)力性不利的因素:1)混合氣熱值低2)充量系數(shù)和空氣量小6、提高天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的措施優(yōu)化點(diǎn)火提前角、精心設(shè)計(jì)混合器、降低進(jìn)氣溫度、采用電控噴氣法、增壓、大負(fù)荷優(yōu)化加濃第三章液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)1、液化石油氣的特性抗爆性高;排污小;火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?;點(diǎn)火能量高;理論混合氣熱值低;便于攜帶。2、LPG供給系統(tǒng)的組成儲(chǔ)氣系統(tǒng):充氣裝置、儲(chǔ)氣瓶(LPG鋼瓶、LPG容器)、氣壓顯示裝置和LPG截止閥(燃料切斷電磁閥)等。燃?xì)夤┙o系統(tǒng):過(guò)濾器、蒸發(fā)調(diào)壓器、混合器、低壓軟管及循環(huán)水軟管等3、蒸發(fā)調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)功能:汽化、減壓、配劑;組成:減壓部分、配劑部分、
4、輔助加熱部分4、燃用LPG對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的影響(1)對(duì)動(dòng)力性有利的因素:1)LPG的辛烷值(RON)高,其許用壓縮比略高,通過(guò)提高壓縮比或調(diào)大點(diǎn)火提前角可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率略有提高。2)LPG與空氣的混合氣形成質(zhì)量和分配質(zhì)量比汽油與空氣的好,燃燒的完全度高,也有利于熱效率的提高。(2)對(duì)動(dòng)力性不利的因素1)混合氣熱值低2)充氣效率低和空氣量小3)分子變更系數(shù)4)加裝混合器的機(jī)構(gòu)尺寸5、提高LPG對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的措施1)大負(fù)荷合理加濃2)優(yōu)化點(diǎn)火時(shí)刻3)精心設(shè)計(jì)混合器4)蒸發(fā)調(diào)壓器的選配5)優(yōu)化壓縮比第四章電控氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1、電控噴氣系統(tǒng)的組成燃?xì)夤┙o系統(tǒng):儲(chǔ)氣瓶、燃?xì)膺^(guò)濾器、調(diào)壓器、噴氣閥(
5、氣體噴射器)和輸氣管線等??諝夤┙o系統(tǒng):空氣濾清器,進(jìn)氣管和進(jìn)氣歧管等控制系統(tǒng):傳感器、電控單元和執(zhí)行元件2、電控噴氣系統(tǒng)的工作空氣流動(dòng)路線:空氣空氣濾清器進(jìn)氣管節(jié)流閥體進(jìn)氣門氣缸。氣體燃料流動(dòng)路線:儲(chǔ)氣瓶燃?xì)膺^(guò)濾器濾去雜質(zhì)調(diào)壓器(降至所要求的壓力)(按電控單元控制的量)由噴氣閥進(jìn)氣管或直接噴入氣缸。3、噴射式與混合器式的比較基本區(qū)別:進(jìn)氣方式不同;計(jì)量方式不同。第五章醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1、醇類燃料的特性辛烷值高,靈敏度大;蒸發(fā)潛熱大;著火界限寬,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?;熱值低;腐蝕性大;易產(chǎn)生氣阻;儲(chǔ)存、使用方便;排放污染低。2、醇類用作汽車能源的主要問(wèn)題低溫起動(dòng)性較差;醇與汽油易分層;醇有腐蝕、溶脹作
6、用;甲醇有劇毒;乙醇的價(jià)格貴;熱值低3、甲醇與汽油的混合方法化學(xué)混合法、機(jī)械混合法4、采用純醇燃料時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)做哪些改動(dòng)提高壓縮比(到911),以充分發(fā)揮甲醇或乙醇辛烷值高的優(yōu)勢(shì)。加大輸油泵的供油能力,以避免氣阻。用附加供油系統(tǒng)及加強(qiáng)預(yù)熱等措施,改善冷起動(dòng);加大燃料箱,以保證必要的續(xù)駛里程。改善有關(guān)零件的抗腐蝕性和抗溶脹性等5、石油在各溫度下的餾分第六章二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)1、二甲醚的特性來(lái)源比較豐富、十六烷值高、污染小、動(dòng)力性較好2、二甲醚用作汽車能源的主要問(wèn)題儲(chǔ)氣瓶占用空間大;攜帶不便;潤(rùn)滑性很差;二甲醚的成本目前較高;汽車用戶的初始投資較大;建站費(fèi)用較高。3、二甲醚在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用方式純二
7、甲醚缸內(nèi)直噴壓燃式、二甲醚/柴油雙燃料壓燃式第七章氫能在汽車上的應(yīng)用1、氫氣在汽車上應(yīng)用有哪些優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):來(lái)源非常豐富;污染很少;熱效率高缺點(diǎn):成本高、儲(chǔ)帶不便、動(dòng)力性較差2、氫燃料汽車動(dòng)力性較差的原因進(jìn)氣量少;混合氣熱值低;分子變更系數(shù)小汽車排放與噪聲控制1、反應(yīng)熱:反應(yīng)后生成物所含能量總和與反應(yīng)物所含能量總和間的差異,此能量差值以熱的形式向環(huán)境散發(fā)或從環(huán)境吸收2、燃燒熱燃燒反應(yīng)是燃料與氧發(fā)生反應(yīng)生成水和CO2等穩(wěn)定產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng),此反應(yīng)的反應(yīng)熱為燃燒熱3、瞬時(shí)過(guò)量空氣系數(shù):每循環(huán)吸入氣缸的空氣質(zhì)量與氣缸內(nèi)瞬時(shí)燃料質(zhì)量和理論空氣量的乘積的比值4、聲強(qiáng):在垂直于聲波傳播方向的單位面積上單位時(shí)間
8、內(nèi)通過(guò)的聲能稱為聲強(qiáng)。5、聲壓:當(dāng)聲波傳播時(shí)媒質(zhì)中的壓力超過(guò)靜雅的值。6、聲功率:聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的聲能量稱為該聲源的聲功率7、狹縫效應(yīng):雖然縫隙的容積較小,但其中氣體壓力高、溫度低,因而密度大,HC的濃度很高,這種現(xiàn)象稱為狹縫效應(yīng)。8、淬熄效應(yīng):溫度較低的燃燒室壁面對(duì)火焰的迅速冷卻,使活化分子的能量被吸收,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷,在壁面形成約0.1到0.2毫米的不燃燒或不完全燃燒的火焰淬熄層,產(chǎn)生大量未然的HC9、燃燒噪聲:氣缸內(nèi)燃燒所形成的壓力振動(dòng)通過(guò)缸蓋和活塞-連桿-曲軸-缸體的途徑向外輻色的噪聲。10、機(jī)械噪聲:活塞對(duì)缸套的敲擊,正時(shí)齒輪、配氣機(jī)構(gòu)、噴油系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)之間機(jī)械撞擊所產(chǎn)生的振動(dòng)激發(fā)
9、的噪聲。11、燃燒噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃和表面點(diǎn)火等不正常燃燒時(shí)產(chǎn)生較大的噪聲。其主要表現(xiàn)兩個(gè)方面:氣缸壓力急劇變化引起的動(dòng)力負(fù)荷產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲;氣缸內(nèi)氣體的沖擊波引起的高頻振動(dòng)和噪聲。12、機(jī)械噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各零部件受流體壓力和運(yùn)動(dòng)慣性力周期性變化作用而引起振動(dòng)和相互沖擊所激發(fā)的噪聲。其主要包括活塞敲缸聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、齒輪嚙合噪聲、供油系噪聲、不平衡力引起的噪聲。13、空氣動(dòng)力噪聲:空氣動(dòng)力噪聲主要包括進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲。由于氣流擾動(dòng)及氣流與其他物體相互作用而產(chǎn)生。進(jìn)氣噪聲大小與進(jìn)氣方式、進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)、缸徑及凸輪軸設(shè)計(jì)有關(guān)。1、影響汽油機(jī)排氣污染物生成的主要因素:1)、空燃比
10、2)、點(diǎn)火提前角3)、汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)4)、汽油及結(jié)構(gòu)參數(shù)5)、燃料性質(zhì)2、影響柴油機(jī)排氣污染物生成的主要因素:1)、混合氣質(zhì)量2)、供油系統(tǒng)的參數(shù)及結(jié)構(gòu)因素3)、柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)4)、柴油十六烷值5)、燃燒系統(tǒng)3、影響微粒生成的主要因素:1)、轉(zhuǎn)速與負(fù)荷2)、噴油提前角與噴油速率3)、噴油壓力4)、噴油器結(jié)構(gòu)與性質(zhì)5)、柴油品質(zhì)4、EGR系統(tǒng)的工作原理:由于排氣中含氧量很低,主要有惰性氣體N2和CO2構(gòu)成,一部分排氣經(jīng)EGR閥還流回進(jìn)氣系統(tǒng),與新鮮混合氣婚后和后,稀釋了新鮮混合氣中的氧濃度,導(dǎo)致燃燒速度降低,同時(shí)還是新鮮混合氣的比熱容提高。這兩個(gè)原因都造成了燃燒溫度的降低從而可以有效的抑制NOx
11、的生成。5、EGR的控制策略:增加EGR率可以使NOx排出物降低,但同時(shí)會(huì)使HC排出物和燃油消耗增加。因此在各工況下采用的EGR率必須是對(duì)動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性和排放性能的綜合考慮。怠速和低負(fù)荷時(shí)為了保證穩(wěn)定燃燒不進(jìn)行EGR只有在熱機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行EGR,冷機(jī)時(shí)不進(jìn)行EGR大負(fù)荷高速時(shí)為保證較好的動(dòng)力性不進(jìn)行EGR或減少EGR率廢氣再循環(huán)對(duì)NOx的排放和油耗的影響還受到空燃比,點(diǎn)火提前角影響6、燃油蒸發(fā)控制系統(tǒng)工作原理:有圖所示,由浮子室和油箱蒸發(fā)出來(lái)的油蒸汽,經(jīng)儲(chǔ)氣罐流入炭罐被活性炭所吸附。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),在進(jìn)氣管真空度作用下控制閥開啟,被活性炭吸附看油蒸汽與從炭罐下部進(jìn)入的空氣一起唄吸入進(jìn)氣管,最后進(jìn)
12、入汽缸被燃燒掉,而同時(shí)活性炭得到再生。7、柴油機(jī)微粒的生成機(jī)理:混合氣的著火條件不良由烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解生成的柴油機(jī)混合氣極不均勻,局部缺氧導(dǎo)致炭煙形成。7、汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù):氣缸工作容積與行程缸徑比壓縮比的影響燃燒室形狀的影響氣門定時(shí)的影響活塞頂環(huán)隙容積的影響排氣系統(tǒng)的影響火花塞位置的影響8、EGR系統(tǒng)工作原理:有圖可知,隨EGR率增加,由于燃燒速度下降,使油耗惡化和轉(zhuǎn)矩下降,動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變壞。EGR增加過(guò)大時(shí),使燃燒速度太慢,燃燒變得不穩(wěn)定,失火率增加,HC也會(huì)增加;EGR過(guò)小,NOX排放達(dá)不到法規(guī)要求,容易產(chǎn)生爆震和發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱等現(xiàn)象。因此EGR率必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況要求進(jìn)行控制。
13、9、噪聲的危害:聽覺(jué)疲勞或聽力損傷噪聲影響人體健康噪聲干擾談話和通話噪聲影響人們的工作和正常生活10、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲及控制:按照噪聲輻射的方式將發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲分為直接向大氣輻射和通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)表面向外輻射兩大類。直接向大氣輻射的噪聲源有進(jìn)排氣管噪聲和風(fēng)扇噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)表面噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒過(guò)程和結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理可分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。11、HC的生成機(jī)理:多種原因造成的不完全燃燒燃燒室壁面的淬熄作用熱力過(guò)程中的挾縫效應(yīng)壁面油膜和積碳的吸附作用。12、CO的生成機(jī)理:由于烴的不完全燃燒各缸混合氣混合不均勻出現(xiàn)局部的濃混合氣由于燃燒后的高溫,已生成的CO2一小部分分解成CO和
14、O2。13、NOx的生成機(jī)理:熱力NO主要由于火焰溫度下大氣中的氮被氧化而成,當(dāng)燃燒的溫度下降時(shí),高溫NO的生成反應(yīng)會(huì)停止,即NO被凍結(jié)激發(fā)NO主要由于燃燒產(chǎn)生的原子團(tuán)與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生燃燒NO是氮燃料在較低的溫度下釋放出來(lái)的氮被氧化而成。14、影響顆粒物生成的主要因素:轉(zhuǎn)速與負(fù)荷噴油提前角與噴油速率噴油壓力噴油器結(jié)構(gòu)與性能柴油品質(zhì)15、電控汽油噴射系統(tǒng)工作過(guò)程:ECU根據(jù)進(jìn)氣管轉(zhuǎn)速溫度等信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理及分析判斷后向執(zhí)行器發(fā)出指令控制噴油器的噴射時(shí)間和噴射量,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作所要求的空燃比。16、柴油機(jī)的排放后處理技術(shù):氧化催化轉(zhuǎn)化器用于轉(zhuǎn)化SOFHCCO微粒捕集器用于降低微粒排放NOx還
15、原催化轉(zhuǎn)化器用于降低NOx排放17、噪聲測(cè)量常用儀器:聲級(jí)計(jì)頻譜分析儀器實(shí)時(shí)分析儀聲級(jí)記錄儀磁帶記錄儀18、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的分類:按照噪聲輻射方式分為直接向大氣輻射和通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)表面向外輻射根據(jù)產(chǎn)生機(jī)理分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲19、汽車排放檢測(cè)的采樣方式:1)、直接取樣2)、全量取樣法3)、定容取樣(CVS)法1、二次污染物有:臭氧、硫酸及硫酸鹽氣溶液、硝酸及硝酸鹽氣溶液、過(guò)氧化氫基2、,光化學(xué)煙霧:HC與氮氧化物在太陽(yáng)光能作用下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)生成的淺藍(lán)色煙霧。3、柴油機(jī)燃燒的主要形式:擴(kuò)散型燃燒。4、汽車的有害氣體主要通過(guò):汽車尾氣排放,曲軸箱竄氣和汽油蒸汽三個(gè)途徑進(jìn)入大氣。5、汽車主要污染物:CO
16、、HC、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、炭煙、醛類6、用不分光紅外分析儀測(cè)量CO和CO2 ; 用氫火焰離子分析儀測(cè)量HC;用化學(xué)發(fā)光分析儀測(cè)量NOx ; 對(duì)排放氣體成分和濃度分析都采用氣象色譜儀。7、進(jìn)氣控制:1)、設(shè)計(jì)合理的空氣濾清器2)、設(shè)置進(jìn)氣消聲器排氣噪聲:發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門突然打開,廢氣以很高的速度沖出,經(jīng)排氣管沖入大氣。排氣噪聲歸結(jié)為:周期性排氣噪聲、渦流噪聲、空氣柱共鳴噪聲控制:采用排氣消聲器和減小排氣歧管傳來(lái)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。8、消聲器有3個(gè)方面的要求:1)、在消聲性能上的要求。要求具有較高的消聲值和較寬的消聲頻率范圍,即要再所需的消聲頻率范圍內(nèi)有足夠大的消聲量;2)、空氣動(dòng)力性能上的要求。
17、消聲器對(duì)氣流的阻力要小,安裝消聲器后所增加的阻力損失要控制在實(shí)際允許的范圍內(nèi)。3)、結(jié)構(gòu)性能上的要求。消聲器要體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工,并且要堅(jiān)固耐用、使用壽命長(zhǎng)。9、風(fēng)扇噪聲有漩渦噪聲和渦流噪聲組成。風(fēng)扇噪聲隨轉(zhuǎn)速升高而增加。10、風(fēng)扇噪聲控制:1)、適當(dāng)懸著風(fēng)扇與散熱器之間的距離2)、葉片非均勻分布。3)、合理利用葉片材料4)、合理設(shè)計(jì)葉片形狀。11、控制活塞敲擊噪聲措施:1)、滿足要求的前提下,盡量進(jìn)校活塞與氣缸之間的間隙2)、增加活塞表面的震動(dòng)阻尼3)、增加缸套的剛度。12、配氣機(jī)構(gòu)噪聲控制:1)、減少氣門間隙2)、提供配氣機(jī)構(gòu)剛度3)、減少驅(qū)動(dòng)與元件質(zhì)量13、供油系統(tǒng)噪聲控
18、制:提高噴油泵的剛度、選用損耗系數(shù)較大的材料做缸體。14、燃燒噪聲控制方法:1)、改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)形狀2)、適當(dāng)延遲噴油定時(shí)3)、提高廢氣再循環(huán)率和進(jìn)氣節(jié)流4)、采用增壓技術(shù)5)、提高壓縮比6)、改善燃油品質(zhì)15、車身噪聲的控制:控制車身輻射的震動(dòng)和噪聲控制車內(nèi)噪聲:a、消除或減弱噪聲源的噪聲輻射b、隔絕傳播途徑c、吸聲處理降低車內(nèi)混響聲d、防止或消除車室共鳴與風(fēng)振e、表面阻尼處理技術(shù)。16、柴油機(jī)微粒由炭煙DS,可溶性有機(jī)物和硫酸鹽三部分組成。柴油機(jī)排放微粒的組成復(fù)雜,是一種類似石墨形式的含碳物質(zhì)并凝聚和吸附了相當(dāng)數(shù)量的高分子量的聚合物,柴油機(jī)的排煙可分為白蘭黑三種。17、柴油機(jī)供油系統(tǒng)的參數(shù)
19、:噴油提前角噴油速率噴油器的結(jié)構(gòu)參數(shù)18、柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù):近氣狀態(tài)轉(zhuǎn)速進(jìn)氣渦流19、比較重要的空氣污染物有:碳?xì)浠衔?。一氧化碳。氮氯化物。硫氫化物和總懸浮顆粒物、臭氧等。20、碳煙是柴油在高溫(20002200)、局部缺氧的條件下,經(jīng)過(guò)熱裂解,脫氫,再經(jīng)聚合、環(huán)構(gòu)化和進(jìn)一步脫氫形成的具有多環(huán)結(jié)構(gòu)的不溶性碳煙晶核。21、CO是燃料不完全燃燒產(chǎn)物。危害CO與血紅素的結(jié)合能力比O的結(jié)合能力大200-300倍,使血液運(yùn)氧的能力降低而引起缺氧。HC主要是未然和未完全燃燒的燃油,潤(rùn)滑油及裂解產(chǎn)物。NOx使染料高溫燃燒過(guò)程中剩余的氧與氮化合形成的產(chǎn)物,城市中NOx主要來(lái)源與汽車排放。22、汽油機(jī)控制燃燒
20、噪聲主要是通過(guò)根據(jù)壓縮比選擇合適牌號(hào)的燃油,適當(dāng)推遲點(diǎn)火提前角,及時(shí)清除燃燒室積碳來(lái)抑制爆燃和表面點(diǎn)火現(xiàn)象的產(chǎn)生。23、柴油的十六烷值對(duì)滯燃期有較大影響,如果十六烷值低則滯燃期較長(zhǎng)。這時(shí)缸內(nèi)在燃燒初期積聚的燃油較多,初期放熱率峰值及燃燒時(shí)溫度較高,因而NOx排放量較多。24、自從有了閉式帶PCV閥的曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置,曲軸箱竄氣。汽油蒸汽采用活性炭罐吸附。增壓技術(shù)第一章 內(nèi)燃機(jī)增壓概論1、什么是增壓? 借助于裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的專用增壓裝置,預(yù)先壓縮進(jìn)入氣缸的空氣,以提高進(jìn)入氣缸的充氣密度。2、內(nèi)燃機(jī)增壓的目的 主要在于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性,并降低排放,不在于提高經(jīng)濟(jì)性。3、增壓度 增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)功率與不
21、增壓時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率之比=Ne/Neo4、增壓對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、噪聲的影響:假定增壓前后n和a保持不變。 換氣過(guò)程形成正的泵氣功,熱效率略有增加; 機(jī)械效率隨增壓度的提高有所提高; s增加 缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)降低,減少對(duì)進(jìn)氣的加熱,充氣系數(shù)提高 增壓后升功率NL將與m、i、s、v的乘積成正比增加,燃油消耗率有所降低。5、內(nèi)燃機(jī)的增壓方式 機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓、復(fù)合增壓、氣波增壓6、汽油機(jī)增壓的主要技術(shù)障礙 爆燃、熱負(fù)荷、對(duì)增壓器的特殊要求、7、增壓器渦輪轉(zhuǎn)子軸的布置型式不同的分類外支承式、內(nèi)支承式、內(nèi)外支承式、懸臂支承式(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其特點(diǎn)略)渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可變混流式渦輪增壓技術(shù)
22、可變兩級(jí)渦輪增壓技術(shù)復(fù)合增壓技術(shù)第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量的利用1、排氣最大可用能排氣等熵膨脹到大氣壓力時(shí)所釋放出來(lái)的能量。2、能量傳遞的損失 氣流-排氣門-汽缸蓋排氣道-排氣歧管-排氣總管-渦輪 (1)流經(jīng)排氣門處的節(jié)流損失,占總損失的60%70%(2)流經(jīng)各種縮口處的節(jié)流損失(3)管道面積突擴(kuò)時(shí)的流動(dòng)損失(4)不同參數(shù)氣流摻混和撞擊形成的損失(5)其他的粘性而形成的摩擦損失(6)氣流向外界散熱所形成的能量損失3、降低能量傳遞的措施 (1)流經(jīng)排氣門處的節(jié)流損失Ev: 排氣門后流通面積增大,開啟速度快,使排氣快速流出,排氣門后壓力 快速上升,減少節(jié)流損失。 四氣門技術(shù)、凹弧排氣凸輪、排氣管結(jié)構(gòu)設(shè)
23、計(jì) 實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)結(jié)構(gòu)受限時(shí),排氣管“細(xì)而長(zhǎng)”好于“粗而短”,由于形 成“阻塞”容易在排氣門后建立較高壓力波峰,減小壓差,并保持了氣體的較高速度,減少節(jié)流損失。(2)流經(jīng)各種縮口處的節(jié)流損失Ec:設(shè)計(jì)加工過(guò)程中,力求管道壁面光滑,沒(méi)有縮口。 (3)管道面積突擴(kuò)時(shí)的流動(dòng)損失ED:排氣總管內(nèi)徑和歧管內(nèi)徑做的一樣大,減少突擴(kuò)損失(4)不同參數(shù)氣流摻混和撞擊形成的損失排氣歧管采用斜向接頭,降低裝機(jī)損失EM:(5)其他的粘性而形成的摩擦損失EF:管壁光滑、減少摩擦(6)氣流向外界散熱所形成的能量損失Eh:加強(qiáng)隔熱。如采用石棉包裹4、排氣能量傳遞效率 ET:渦輪進(jìn)口處氣體的可用能量;EC:排氣門前氣體的可
24、用能量5、脈沖能量利用系數(shù)6、脈沖系統(tǒng)與定壓系統(tǒng)比較 (1)由于脈沖系統(tǒng)部分利用了廢氣的脈沖能量,所以系統(tǒng)的可用能量比恒壓系統(tǒng)大。(2)脈沖增壓系統(tǒng)對(duì)氣缸中掃氣有明顯的好處(3)在脈沖系統(tǒng)中由于排氣管容積較小,當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷改變時(shí),排氣的壓力波立刻發(fā)生變化,并迅速傳遞到渦輪機(jī),引起增壓器轉(zhuǎn)速較快地變動(dòng),所以脈沖系統(tǒng)的加速性能較好。此外,在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí),脈沖系統(tǒng)可用能與恒壓系統(tǒng)可用能之比增大,有利于柴油機(jī)的扭矩特性。(4)從廢氣渦輪的效率來(lái)看,脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低。 (5)脈沖系統(tǒng)的廢氣瞬時(shí)流量也是周期性變化的,其瞬時(shí)最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量(相當(dāng)于脈沖系統(tǒng)的平均流量)大
25、因此,脈沖渦輪的尺寸較大,其排氣管的結(jié)構(gòu)也復(fù)雜,受每根排氣管連接氣缸數(shù)目的限制,在一臺(tái)柴油機(jī)上有時(shí)不得不采用幾個(gè)廢氣渦輪增壓器,這就使得整個(gè)增壓系統(tǒng)變得復(fù)雜,柴油機(jī)的輪廓尺寸加大。綜上所述,在低增壓時(shí),采用脈沖渦輪增壓較為有利,而在高增壓時(shí),則宜采用恒壓渦輪增壓。然而,考慮到車用柴油機(jī)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷(此時(shí)增壓壓力較低)下工作,對(duì)其扭矩特性、加速性能要求比較高,所以即使是在高增壓的車用柴油機(jī)上仍常采用脈沖增壓系統(tǒng)。7、影響脈沖能量利用的因素 脈沖能量的利用主要取決于排氣管中壓力波形的合理組織。這與氣缸內(nèi)的壓力,排氣歧管的粗細(xì)、長(zhǎng)短以及噴嘴環(huán)喉部面積大小等均有密切的關(guān)系。(1).排氣始點(diǎn)壓力
26、比(2)排氣門通流面積(3)排氣門開啟規(guī)律(4)排氣管通流面積(5) 排氣管長(zhǎng)度(6) 渦輪通流面積第三章 離心式壓氣機(jī)1、離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)2、壓氣機(jī)葉輪 按輪盤結(jié)構(gòu):開式、半開式、閉式、星形 按葉片沿徑向彎曲形式:前彎葉片葉輪、徑向葉片葉輪、后彎葉片葉輪、后掠式葉輪3、離心式壓氣機(jī)的工作過(guò)程分析進(jìn)氣道:大氣參數(shù):進(jìn)氣道收斂,速度升高1) 根據(jù)伯努利定理:2) 根據(jù)狀態(tài)方程:3) 結(jié)果:工作倫:高速旋轉(zhuǎn),空氣進(jìn)入工作輪葉片流道后,受離心力壓縮甩向工作輪外緣。空氣中工作輪上獲得能量,將工作輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體的動(dòng)能、壓力能和勢(shì)能。擴(kuò)壓器:流通截面逐漸增大,流速減小 出氣蝸殼中:通截面增大4、增壓
27、比、流量 增壓比:壓氣機(jī)出口氣流壓力與進(jìn)口氣流壓力之比。它是壓氣機(jī)最主要的工作指標(biāo) 。 流量:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)壓氣機(jī)氣體的質(zhì)量或體積。 每一臺(tái)壓氣機(jī)在一定的流量范圍內(nèi),用給定增壓比下,其最大流量 和最小流量 之比來(lái)表示,一般 5、壓氣機(jī)效率等熵效率、定義:壓氣機(jī)等熵壓縮功和消耗的總功之比多變效率)、定義:壓氣機(jī)多變壓縮功和消耗的總功之比功率系數(shù) -實(shí)際圓周速度分量 -無(wú)窮多葉工作輪出口的絕對(duì)速度的圓周速度分量6、離心式壓氣機(jī)的流量特性 在一定的環(huán)境條件下,在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí),壓氣機(jī)增壓比和效率隨空氣流量的變化關(guān)系,稱為壓氣機(jī)的流量特性7、喘振、阻塞 喘振:壓氣機(jī)的流量減小至某一最小值時(shí),壓氣機(jī)
28、的工作便出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)即會(huì)產(chǎn)生喘振。 阻塞:在某一轉(zhuǎn)速下,通過(guò)壓氣機(jī)的流量隨增壓比的減小而增加,當(dāng)流量增加到某一限度后,壓氣機(jī)流道中的某個(gè)截面處便達(dá)到臨界條件,此時(shí)增壓比減少,流量也不再增加,這就是壓氣機(jī)的堵塞。第四章 廢氣渦輪的工作原理1、渦輪的組成 進(jìn)氣殼、噴嘴環(huán)、工作葉輪、排氣殼2、廢氣在渦輪級(jí)間的流動(dòng) 蝸殼、噴嘴環(huán)葉片通道截面是漸縮的,氣體在其中流動(dòng)是要進(jìn)行膨脹的。通過(guò)蝸殼、噴嘴環(huán)后,壓力和溫度降低,而氣流速度升高。在工作葉輪中的流動(dòng),氣流對(duì)葉片做功,因此氣體的壓力和溫度降低,氣流的絕對(duì)速度降低3、氣體在噴嘴中的流動(dòng) 噴嘴是渦輪級(jí)中的重要元件,氣體在噴嘴中流動(dòng)時(shí),勢(shì)能部分地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,
29、即壓力和溫度下降,而氣流速度上升,要實(shí)現(xiàn)這一能量的轉(zhuǎn)化,噴嘴流通截面與氣體流速也按一定的規(guī)律變化。4、渦輪的定熵效率與膨脹比、反力度的概念 定熵效率(又稱絕熱效率): 膨脹比 反力度表示在渦輪的總膨脹比中,有多大比例在轉(zhuǎn)子中進(jìn)行。反力度是對(duì)渦輪總性能有重要影響的一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)。通常反力度表示為轉(zhuǎn)子中的有效焓降與級(jí)的有效焓降之比。5、氣流在渦輪級(jí)中的流動(dòng)損失定子(噴嘴)中的流動(dòng)損失 (包括葉型損失、端部摩擦損失與二次流損失)轉(zhuǎn)子(工作葉片)中的流動(dòng)損失、余速損失、徑向間隙漏氣損失、輪盤摩擦損失6、渦輪效率葉片效率、輪周效率、涉及級(jí)內(nèi)全部流動(dòng)損失的效率叫定熵效率、功率輸出軸實(shí)際發(fā)出的有效機(jī)械功和理
30、論上可以獲得的最大機(jī)械功之比稱有效效率7、徑流式渦輪的效率輪周效率:燃?xì)庠谳喼苌纤鞯谋裙εc燃?xì)饫碚撋系臏苟仂式抵榷匦剩憾匦适潜碚骷?jí)的總定熵焓降h0*-h2I轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子功的程度。因此,除了計(jì)算中包含的三項(xiàng)損失外,還應(yīng)考慮葉輪的輪盤摩擦損失、間隙漏氣損失及部分進(jìn)氣損失,如果用c表示輪周功轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子功的程度,則定熵效率:有效效率:在定熵效率的基礎(chǔ)上,再考慮到渦輪機(jī)內(nèi)部的各種機(jī)械摩擦耗功,并用機(jī)械效率Tm去表達(dá)其損失的程度8、徑流式渦輪與軸流式渦輪的比較 與軸流式對(duì)比,向心流動(dòng)的徑流式渦輪具有下列優(yōu)點(diǎn): 1)徑流渦輪具有較大的級(jí)膨脹比; 2)在小功率的范圍內(nèi),效率較高; 3)徑流渦輪對(duì)
31、通流部分幾何形狀的偏差不太敏感,對(duì)葉片的幾何精度和表面粗糙度的要求較軸流式的低; 4)由于葉片數(shù)較少(一般為1012片)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作輪可整體鑄造,工作應(yīng)力較小,自振頻率較高,因此工作更為可靠第五章 柴油機(jī)與渦輪增壓器的配合1、渦輪增壓器與柴油機(jī)配合特性要求2、增壓器喘振線的調(diào)整方法 改用小一號(hào)的增壓器; 適當(dāng)縮小壓氣機(jī)通道截面; 減小壓氣機(jī)進(jìn)口處直徑 減小擴(kuò)壓器葉輪進(jìn)口角。3、增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力的調(diào)整由于增壓比近似與增壓器轉(zhuǎn)速的平方成正比,因此兩者的調(diào)整措施是一致的。常用的方法有: 調(diào)整噴嘴環(huán)面積,增大噴嘴環(huán)面積時(shí),廢氣能量降低,增壓器轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力也隨之下降,反之亦然.但如果柴油機(jī)
32、尚未達(dá)到額定工況時(shí),增壓器轉(zhuǎn)速已達(dá)額定值,若繼續(xù)提高柴油機(jī)功率,則增壓器必將超速運(yùn)行,這是不允許的,增大噴嘴截面可克服超速現(xiàn)象; 如果超速是由于增壓器處于低效率區(qū)運(yùn)行,使渦輪前壓力過(guò)高,渦輪出現(xiàn)堵塞而引起,則最好改用大一號(hào)的增壓器; 加大渦輪葉輪與殼體間的徑向間隙,使渦輪效率降低可限制超速,但它將使所有工況的渦輪的效率都降低; 當(dāng)按柴油機(jī)的最大扭矩工況來(lái)選配增壓器時(shí),為了避免柴油機(jī)在額定工況時(shí)增壓器超速,可在渦輪前設(shè)一放氣閥,使部分排氣不經(jīng)渦輪而直接進(jìn)入大氣,也可在壓氣機(jī)出口旁通一部分空氣,使進(jìn)入柴油機(jī)的空氣量減小,從而進(jìn)入渦輪的燃?xì)饬繙p小,限制增壓器轉(zhuǎn)速的上升; 在渦輪出口裝節(jié)流閥,當(dāng)柴油機(jī)
33、在低速工況時(shí),節(jié)流閥全開,在高速工況時(shí),節(jié)流閥關(guān)小,以提高渦輪背壓 ,使渦輪膨脹比 減小,從而達(dá)到限制增壓器超速的目的。問(wèn)答題:1 簡(jiǎn)述調(diào)整增壓器增壓壓力的方法。(1)進(jìn)氣減壓閥和排氣放氣閥(2)變截面的渦輪(3)高負(fù)荷向排氣管噴水,降低增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力(4)采用雙渦輪增壓器2 在廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中,比較脈沖增壓系統(tǒng)相對(duì)于定壓增壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及其特點(diǎn)?特點(diǎn):(1)排氣管設(shè)計(jì)得短而細(xì) (2)排氣管流通截面積小,氣流速度較高 (3)采用脈沖增壓的多缸柴油機(jī)的排氣管要進(jìn)行分支優(yōu)勢(shì):(1)廢氣能量節(jié)流損失較小 (2)當(dāng)柴油機(jī)工作需要的的氣體流量相同時(shí),脈沖渦輪的尺寸要比定壓渦輪的大些 (3)加速性能
34、比定壓渦輪增壓柴油機(jī)好 (4)低速扭矩性能較定壓渦輪增壓柴油機(jī)好 (5)脈沖增壓系統(tǒng)在增壓壓力較低、并處于部分負(fù)荷時(shí)具有較好的油耗率;定壓增壓系統(tǒng)在滿負(fù)荷時(shí)才有較好的油耗率。 (6)脈沖增壓系統(tǒng)可以利用排氣壓力波加強(qiáng)氣缸掃氣,有利于增加進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量,降低零件熱負(fù)荷 (7)當(dāng)時(shí),采用脈沖增壓系統(tǒng),這對(duì)廢氣能量的利用較為有利3 離心式壓氣機(jī)特性曲線的特點(diǎn)有哪些? (1)當(dāng)轉(zhuǎn)速等于某一常數(shù)時(shí),增壓特性線()的變化,隨的減小,增壓比值開始是增加的,當(dāng)減小至某一值時(shí),值為最大,然后隨的進(jìn)一步減小,值逐漸下降,故等速增壓線為一馬鞍型。(2)對(duì)效率特性線來(lái)講,當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí),因?yàn)閴簹鈾C(jī)的等熵壓縮功隨流量
35、而變化的關(guān)系大致與增壓比隨流量而變化的關(guān)系相同,且壓氣機(jī)消耗的總功與流量無(wú)關(guān),所以壓氣機(jī)的效率隨流量變化的特點(diǎn)和增壓比特性變化的特點(diǎn)相似。(3)在時(shí),壓氣機(jī)的流量減小至某一最小值時(shí),壓氣機(jī)的工作便出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)即會(huì)產(chǎn)生喘振。把每一個(gè)轉(zhuǎn)速下的喘振點(diǎn)連接起來(lái)就是喘振邊界或稱穩(wěn)定工作邊界。壓氣機(jī)喘振時(shí),壓氣機(jī)中的氣流出現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩,引起葉片發(fā)生猛烈的振動(dòng),產(chǎn)生很大的噪音,壓氣機(jī)出口壓力顯著下降,同時(shí)伴隨著很大的波動(dòng)。4 根據(jù)轉(zhuǎn)子軸的布置型式不同,增壓器渦輪可分為哪幾種類型?并結(jié)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖說(shuō)明內(nèi)支承和外支承渦輪增壓器的特點(diǎn)?答:可分為1.外支承式2.內(nèi)支承式(兩個(gè)軸承位于工作輪之間)3.內(nèi)外支承式4.懸臂支承式內(nèi)支承式特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸及重量?。?壓氣機(jī)可軸向進(jìn)氣,流阻損失; 清洗工作輪比較容易,且不會(huì)因?yàn)檩S承而破壞轉(zhuǎn)子的平衡。缺點(diǎn):工作輪之間空間較小,較難安排油、氣的密封;支承軸頸較粗,使其表面切線
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