1、2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥1提高發動機充氣效率提高發動機充氣效率1.充氣效率充氣效率v v是實際進入氣缸的新鮮空氣(或混合氣)的質量(或體積)與在進氣狀態下充滿氣缸工作容積的新鮮空氣(或混合氣)的質量(或體積)的比值. 2.影響充氣效率的因素影響充氣效率的因素包括進氣終了氣缸壓力、進氣終了氣缸溫度、殘余廢氣系數、配氣正時、壓縮比和進氣（大氣）狀態.3.發動機車間生產的發動機提高充氣效率措施具體應用有可變配氣相位機構、進氣管長度可變機構和增壓技術.發動機新技術培訓發動機新技術培訓12022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥2可變配氣相位可變配氣相位11.配氣相位配氣相

2、位就是進、排氣門的實際開閉時刻,通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉角的環形圖來表示.這種圖稱為配氣相位圖.2.進氣門提前開啟角一般為1030;進氣門遲閉角一般為4080.排氣門提前開啟角一般為4080;排氣門遲閉角一般為1030.3.氣門重疊氣門重疊是指進氣門在上止點前開啟,而排氣門在上止點后才關閉,進排氣門同時開啟的現象.重疊時的曲軸轉角稱為氣門重疊角.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥3可變配氣相位可變配氣相位22022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥4可變配氣相位可變配氣相位31.四沖程發動機對氣門正時要求四沖程發動機對氣門正時要求是:進氣門遲閉角、排氣門提前角

3、和氣門重疊角應隨轉速增加而增加.2.進氣門遲閉角進氣門遲閉角直接影響發動機的充氣效率.3.氣門重疊角氣門重疊角的大小對小負荷下的燃燒室內殘余廢氣量起重要作用,從而影響發動機的燃燒過程和廢氣排放.4.可變氣門定時機構可變氣門定時機構有凸輪相位可變和進氣持續期可變.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥5可變配氣相位可變配氣相位41.凸輪相位可變機構凸輪相位可變機構常安裝在雙頂置凸輪軸機構上.2.如我公司5V發動機凸輪相位可變機構,其本身和鏈條張緊器集成為一體,其工作原理是由一個電控的液壓缸來完成.通過液壓缸的控制可以改變液壓缸中柱塞的升程,同時通過鏈條改變進、排氣凸輪軸間的相對位置,從

4、而改變進氣凸輪軸的相位角.此裝置不能實現連續可變,只能進行一點(一次性)調節.3600n/min以上進行所謂“功率調節”(漲緊),采用較大的進氣門關閉角.缺點是凸輪型線及進氣持續角均不變,高速時進氣遲閉角增大,但氣門疊開角減小.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥6可變長度進氣管可變長度進氣管1發動機間斷進氣所引起的進氣壓力波對發動機進氣量影響很大，進氣管長度、直徑等進氣系統參數會改變進氣壓力波,因而適當調整這些參數,可以有效利用進氣管的壓力波,提高充氣效率,改善扭矩特性(P=nM/9550).2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥7可變長度進氣管可變長度進氣管2Audi

5、 1.8L/S 5V和Audi V6 2.4L&2.8L 5V發動機均采用一長一短兩組進氣管，利用一閥板控制，低轉速時閥板關閉,使用長進氣管,提高低轉速扭矩(提高進氣速度和慣性增加進氣量，提高氣流強度改善燃燒提高經濟性）,高速時(4000r/min)閥板打開,轉換為短進氣管（阻力小）.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥8可變長度進氣管可變長度進氣管3Bora 1.8L/S 5V發動機進氣管通過設置在進氣管中部各進氣管之間的一組轉換閥板（見左下圖）進行轉換,原理見右下圖.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥9發動機增壓發動機增壓1( (簡介簡介) )1.增壓增壓就是將空

6、氣預先壓縮然后再供入氣缸,以期提高空氣密度,增加進氣量.2.增壓的優點增壓的優點是:比同排量發動機在相同轉速具有更高扭矩和功率,而且高轉速功率特性好;提高了熱效率;減少了發動機外型尺寸和單位功率重量;減少了排氣污染及噪聲;對補償高原功率損失有利. 3.增壓分類增壓分類:按結構分為渦輪增壓、機械增壓和氣波增壓等;按增壓比分為低增壓(增壓比小于1.6)、中增壓(增壓比在1.6到2.5)和高增壓(增壓比大于2.5). 發動機車間兩款增壓發動機均為渦輪增壓發動機，增壓比在1.7左右.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥10發動機增壓發動機增壓2( (結構與原理示意圖結構與原理示意圖) )2

7、022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥11發動機增壓發動機增壓3( (結構與原理結構與原理) )1.渦輪增壓器渦輪增壓器是由渦輪室和增壓室組成.渦輪室進氣口與排氣歧管相連,排氣口接在排氣管上;增壓室進氣口與空氣濾清器管路相連.渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓室內,二者同軸剛性連接.2.廢氣渦輪增壓器原理廢氣渦輪增壓器原理是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓縮來自空氣濾清器管路的空氣,使之增壓進入氣缸.當發動機轉速加快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快,葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加噴油量和調整發動

8、機轉速,就可增加發動機的輸出功率. 2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥12發動機增壓發動機增壓4( (增壓發動機存在問題及解決措施增壓發動機存在問題及解決措施) )1.進氣量的調節進氣量的調節以解決高、低轉速區對壓縮空氣量的不同要求.汽油機多用增加旁通氣道;柴油機多用可變截面設計.2.強化增壓發動機的結構設計強化增壓發動機的結構設計 機械負荷增加機械負荷增加: :1.)活塞、活塞銷、曲軸強化設計.2.)氣門、氣門座強化設計.3.)機油泵輸送能力要求增強. 4.)缸蓋螺栓加強. 5.)采用高負荷軸承. 熱負荷增加熱負荷增加: : 1.)活塞內側冷卻.2.)耐高溫排氣門.3.)優選材

9、料的排氣歧管和緊固件.4.)更好的冷卻系.5.)增加機油冷卻器.6.)加中冷器. 3.防止爆震防止爆震:1.)降低幾何壓縮比.2.)點火正時調整. 2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥13發動機增壓發動機增壓5帶旁通支路的渦輪增壓器，多用于汽油機，帶旁通支路的渦輪增壓器，多用于汽油機，如如Bora 1.8L/T 5V和和Audi 1.8L/T 5V發動機發動機.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥14發動機增壓發動機增壓6( (增壓壓力調節增壓壓力調節) )以BORA 1.8L/T 5V 110KW為例1.增壓壓力的目標值由電腦根據實際扭矩需求計算得出的.2.電腦通過調

10、解電磁閥N75的開啟來調解增壓后的壓力,增壓器廢氣門是由控制膜盒中的增壓壓力與大氣壓力差值來進行的，該差值克服膜盒內壓力彈簧進行廢氣門的開啟及關閉動作.廢氣門關閉,經過增壓器的壓力上升,這樣就能在低轉速區提高發動機的扭矩輸出,當增壓壓力達到電腦設定的壓力(1.7P0),則廢氣門打開,一部分廢氣通過旁通氣道排出,增壓器渦輪轉速下降,增壓壓力下降.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥15發動機增壓發動機增壓7( (增壓壓力保護增壓壓力保護) )以BORA 1.8L/T 5V 110KW為例1.當節氣門關閉時,將在增壓器的進氣壓縮部分管路中產生持續升高的壓力(此時氣體幾乎不能流動),渦輪

11、受到很大的制動阻力;當節氣門開啟后,又要希望增壓器盡快的升至工作轉速,為解決這一問題便采用了壓力保護調解.2.完成該項功能的為圖所是的旁通閥,它為氣動元件.具體執行是由氣壓來操縱膜片彈簧來實現旁通閥的開啟.當真空度較大時膜片彈簧被吸上行閥門打開;反之則旁通閥關閉.由發動機電腦控制電磁閥N249接通,氣體流向如圖所示直至真空罐,當N249失效時,氣體流向為圖中虛線部分直至節氣門后的進氣岐管,(此時進氣岐管為真空)因此只要節氣門關閉旁通閥就在增壓管路中形成小循環,如此可避免渦輪被阻力制動.當節氣門重新開啟時進氣岐管真空度下降,旁通閥在膜片彈簧作用下回位,處于關閉狀態,小循環回路斷開,進入壓力調節狀

12、態.2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥16發動機增壓發動機增壓8可調葉片式渦輪增壓器可調葉片式渦輪增壓器, ,多用于柴油機多用于柴油機, ,如如Bora 1.9L TDI & Audi 2.5L TDI 發動機發動機. .2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥17發動機增壓發動機增壓9發動機轉速高時發動機轉速高時葉片角度變化,調節廢氣流通面積,從而調節渦輪轉速.保證最高充氣壓力,廢氣背壓降低.發動機轉速低時需要高充氣壓力發動機轉速低時需要高充氣壓力葉片減小了作用于渦輪的廢氣流通面積,廢氣流速加快,渦輪轉速加快.產生足夠的充氣壓力,廢氣背壓也很高.2022-3-6PPES

13、 TRY-OUT 陳志祥18發動機有害排放物的控制發動機有害排放物的控制( (簡介簡介) )1.汽車的排放污染源汽車的排放污染源有排氣污染、竄缸混合氣和汽油蒸發三種.2.發動機有害排放物發動機有害排放物: :汽油機有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和鉛化合物.柴油機有害排放物主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)和微粒. 3.汽油機排放凈化方法汽油機排放凈化方法: :1.)機內凈化包括改進燃燒室(采用面容比S/V較小的燃燒室以減少HC和CO排放量)、改進進氣系統、采用稀薄分層燃燒技術、

14、改用電控汽油噴射系統、改進點火系統、采用廢氣再循環和使用無鉛汽油.2.)機外凈化包括強制曲軸箱通風裝置、燃料蒸發控制、二次空氣噴射和催化器.3.)尋求新能源和代用原料.4.柴油機排放凈化方法柴油機排放凈化方法:1.)機內凈化包括改進燃燒室設計、改進進排氣系統、推遲噴油提前角、采用廢氣再循環和增壓中冷.2.)機外凈化包括微粒捕集器和催化器.3.)改進燃料.5.汽油機與柴油機有害廢氣比較汽油機與柴油機有害廢氣比較 柴油機廢氣中有害氣 體含量少于汽油機.有害成有害成分分單位單位汽油汽油機機柴油機柴油機 比較比較 汽汽柴柴CO%0.650.050.5多多少少HCppm20005001000多多少少NO

15、xppm400015002000多多少少C(碳煙碳煙)g/m30.0050.20.3少少多多2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥19二次空氣噴射二次空氣噴射1.二次空氣噴射二次空氣噴射就是將新鮮空氣引入排氣道,將灼熱廢氣中HC和CO進一步氧化,形成無害的水和二氧化碳.2.二次空氣噴射系統工作原理二次空氣噴射系統工作原理是空氣泵將經空氣濾清器過濾的新鮮空氣加壓,通過電磁閥控制二次空氣閥開啟,將加壓后的新鮮空氣噴入排氣道.3.二次空氣噴射系統工作工況二次空氣噴射系統工作工況工況冷卻液溫度作用時間冷起動530100s熱起怠速最大9610s4.排放標準在E以上汽油發動機一般須加裝二次空氣噴

16、射系統.5.具體應用:Bora 1.8L/S 5V E3(BAF) Bora 1.8L/T 5V E4(BAE) Audi V6 2.4L 5V E4(BDV) Audi V6 2.8L 5V E4(BBG)2022-3-6PPES TRY-OUT 陳志祥20廢氣再循環廢氣再循環1廢氣再循環系統廢氣再循環系統EGR(Exhaust Gas Recirculation)/AGR(Abgas Rezirkulation)1.廢氣再循環廢氣再循環是針對有害氣體NOx而設置的排氣凈化裝置,一般情況下,氮和氧不能生成化合物,只能在富氧的高溫情況下才能發生化合反應.發動機廢氣主要含有H2O、N2、CO2，其熱容較高.利用EGR系統把適量廢氣混入新鮮混合氣使之參與燃燒,便可以降低混合氣氧濃度、吸收燃燒放出的熱量,使燃燒速度減慢、燃燒溫度降低,從而減少NOx生成數量.2.對廢氣再循環總的控制要求對廢氣再循環總的控制要求是