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汽油机涡轮增压技术(汽油机涡轮增压技术规范)

本文目录一览:

涡轮增压特点是什么?

就是能在同样排量的发动机基础上,为发动机额外增加30%-100%的功率输出,主要是由于发动机增加了50%到300%的吸入空气量,使得燃料可以完全燃烧,从而做出更大的功。

涡轮增压器经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600℃以上,增压器的转速也非常高,达 12000rpm以上。因此为了保证涡轮增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。

涡轮增压器的结构

汽油机涡轮增压系统是由涡轮增压器和中冷器两部分组成,通过涡轮增压器压缩空气,由中冷器对压缩后的空气进行冷却,涡轮增压器由涡轮室和增压器组成。

涡轮室的进气口与排气歧管相连,排气口接在排气管上;增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在通往进气歧管的进气管路上。涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴钢性联接。中冷器是涡轮增压系统的一部分。

汽油机增压的技术难点有哪些?

一.柴油机的主要特点

(1) 有能量密度高(大型低速增压柴油机的有效热效率已超过50%),燃油消耗率低,这对节约能源和提高经济效益都很重要。

(2) 好的燃油经济性;

(3) 温室效应气体排放少,其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-35%,但废气中含有害成分(NO,颗粒物等)较多,噪声较大,在环境环抱方面已引起重视。

(4) 功率和转速范围很大(功率1—65580KW,转速54—5000r/min),因此应用领域宽

(5) 结构较复杂,零部件材料和工艺要求较高,制造成本较高,与汽油机相比质量较大。

(6) 新技术(电子控制,增压,废气再循环,新材料)应用多,发展快。产品研制开发和生产装备的投资大,属于技术密集和资金密集性产品。

二.柴油机原理简介

柴油机所用燃料是柴油,起评价的指标是:

1. 发火性:评价柴油的自燃能力,用十六烷值来表示。

2. 蒸发性

3. 粘度:燃料流动性的尺度 。

4. 凝点:柴油开始失去流动性的温度

在结构方面,柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构,都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功,后者用点燃汽油作功,一个“压燃”一个“点燃”,就是两者的根本区别点。

汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸,然后被火花塞点燃作功;柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸,在压缩空气中被压燃作功。

这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。

柴油机燃料输送的简单过程是:输油泵将柴油送到滤清器,过滤后进入喷油泵(为了保证充足的燃料并保持一定的压力,要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多,多余的柴油就经低压管回到油箱,其它部分柴油被喷油泵压缩至高压)经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。

为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速,在喷油泵上还带有调速器。喷油泵是柴油机燃料供给系统中最精密的部件,它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量,并提高柴油压力,按规定的时间与规律将柴油供给喷油器。

三.柴油机新技术

高压共轨电子控制燃油喷射技术简介

传统的柴油机存在着供油不精确的问题,解决的办法是采用电子控制燃油喷射的技术。与汽油机相比柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处,在整机电脑管理方面两者基本相同,但因柴油机的喷射系统形式多样,电控系统的硬件也呈多样形式,同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力、喷油路等多参数进行综合控制,其软件的难度也大于汽油机。

第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统,它用电子伺服机构代替调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整,这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的 TICS 系统。

第二代系统也称时间控制系统,其特点是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式,但油量和定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开闭时刻所决定。

第三代也称为直接数控系统,它完全脱开了传统的油泵分缸燃油供应方式,通过共轨压力和喷油压力/时间的综合控制,实现各种复杂的供油回路和特性。强力快速线形响应电磁阀是各种系统共同的技术难点。

因柴油机的喷射系统形式多样,国外柴油机的电控系统也形式多样,有直列泵和分配泵的可变预行程 TICS 系统,有基于时间控制泵喷嘴系统,有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。各种技术方案都在原有的基础上发展,但高压共轨系统是总的发展方向。

共轨式电控燃油喷射技术的原理

共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油,分送到每个喷油器,并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合,定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量,从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化,以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。

其主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵,高压油泵将燃油加压送入高压油轨,高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节,高压油轨内的燃油经过高压油管,根据机器的运行状态,由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。

现在该项新技术已开始在国外以柴油机提供动力的汽车上投入使用。这是世界汽车工业为满足日益严格的废气排放标准的必然趋势。

共轨式电控燃油喷射技术的特点与现状

柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术,因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是:

1. 采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀;

2. 采用共轨方式供油;

3. 高速电磁开关阀频响高,控制灵活;

4. 系统结构移植方便,适应范围宽。

这一技术的研究与开发热点在于:

( 1 )如何解决高压共轨系统的恒高压密封问题;

( 2 )如何解决高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题;

( 3 )如何解决高压共轨系统的多 MAP (三维控制数据表)优化问题;

( 4 )如何解决微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。

共轨式电控燃油喷射技术对环境保护的促进作用

共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机的尾气排放量,以及改善噪声、燃油消耗等方面的综合性能;它在有利于地球环境保护的同时,也必将促进柴油机工业、汽车工业及与之相关工业的发展。

增压中冷

增压可使柴油机在排量不变,重量增加不大的情况下达到增加输出功率的目的。与相同功率的非增压柴油机相比,增压柴油机不仅体积小,重量轻,功率大,而且还降低了单位功率的成本。因此,增压技术不仅广泛应用在柴油机上,而且还推广到汽油机,是改善内燃发动机的重要技术手段。

但是事物总有矛盾性,空气压力的提高就是空气密度的提高,空气密度的提高必然会使空气温度也同时增高,这如同给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力增大而升高,温度提高反过来会限制空气密度的提高,要进一步提高空气密度就要降低增压空气的温度。据实验显示,在相同的空燃比条件下,增压空气温度每下降10摄氏度,柴油机功率能提高3%-5%,还能降低排放中的氮氧化合物(NOx),改善发动机的低速性能。因此,也就产生了中间冷却技术。

柴油机中间冷却技术的类型分两种,一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却,另一种是利用散热器冷却,也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时,需要添置一个独立循环水的辅助系统才能达到较好的冷却效果,这种方式成本较高而且机构复杂。因此,汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。

空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中,利用风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位置上,它的波形铝制散热片和管道与发动机水箱结构相似,热传导效率高,可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度。

中间冷却技术不是一项简单的技术,过热无效果白费工夫,过冷在进气管中形成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配,使得压缩空气达到要求的冷却温度。

柴油机发展展望

柴油机的大功率,低排放,良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发,在NO和颗粒物的排放方面将得到近一步改善。而起关键是在燃油的精确配置和废气的后置处理,各多的电子新科技将运用到新一带柴油机上。而且在混合动力方面柴油机也有起应用特点,高扭矩配合电动汽车的快速响应和0排放,将是一种很不错的选择。

涡轮增压技术的技术详解

首先,谈谈增压类型 -缘起:涡轮增压发动机备受青睐

最近,涡轮增压这个原本多用于柴油发动机的技术忽然在国产中高档轿车中热了起来。先是奥迪A6 1.8T热销,而后又传出上海帕萨特B5也将采用1.8T涡轮增压发动机的消息。

那么,究竟什么是涡轮增压技术,应用这一技术的发动机有哪些好处?为更直观地说明这个问题,我们将同为奥迪A6匹配1.8T、1.8、2.4三种发动机做一个比较。

严格地讲,这三种发动机并没有可比性。同是奥迪公司精心设计的具有世界先进水平的发动机,1.8T和1.8为直列4缸发动机,而2.4为V型6缸发动机,结构不同。但我们仅想通过发动机功率、扭矩曲线等表象,反映出涡轮增压发动机的优缺点。

-释疑:采用涡轮增压主要是为了提高发动机进气量

许多人都知道,汽车发动机的工作,多是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。

就拿汽油机来说,每向气缸内提供1公斤的汽油,约需要气缸吸入15公斤的空气,才能保证汽油充分燃烧。这15公斤的空气,其体积将是非常大的,光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度,不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。

增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。

从原理上讲,增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。

增压过程中采用的压气机又叫做增压器。废气涡轮增压是进气增压的一种方式。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同,基本上可以分为三类:第一类是机械增压系统,增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。第二类是废气涡轮增压系统,增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。第三类是复合增压系统,即在发动机上,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。

应用在汽车发动机上的主要是废气涡轮增压系统。奥迪A6 1.8T采用的就是这种系统,“T”即代表涡轮增压(Turbocharged)。 -辨析:涡轮增压的优缺点

涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩。

涡轮增压的优点是显而易见的,它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率,或者说,一台小排量的发动机经增压后,可以产生较大排量发动机相同的功率。另外,发动机在采用了增压技术后,还能提高燃油经济性和降低尾气排放。

汽油机采用涡轮增压技术有一定难度。

凡事有利就有弊,涡轮增压也不例外。发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。

为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下,能可靠耐久地工作,必须在发动机主要热力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面作必要的改变,而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大,而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题,因此在一定程度上也限制了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。

相对来说,废气涡轮增压器与柴油机配合运行时,涡轮机允许工作的范围较广,高效率范围也较宽,在配合运行中产生的问题较少,所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机在增压后,提高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力,提高了燃烧室受热零件的热负荷,很容易产生爆震。这也就是至今为止,增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。

-比较:奥迪A61.8T比1.8功率大,但比2.4起步慢

奥迪A6 1.8T的发动机在其动力输出上就充分体现了废气涡轮增压技术的优势。由其功率——扭矩曲线图可以看出,随着发动机转速的提高,其功率逐渐增大,在5700转/分钟时达到最大值110千瓦。这与未装增压器的1.8升发动机相比,最大功率提高了大约20%。观察其扭矩变化,在低转速时(1750转/分钟以下)发动机具有良好的扭矩特性。在1750转/分钟时,发动机输出最大扭矩210 N.m,并在1750~5700转/分钟之间一直保持这个最大扭矩,这一点与未装增压器的发动机有所不同。与奥迪A6 1.8相比,安装增压器后,其最大扭矩增加了25%。

奥迪A6 2.4的发动机排量比1.8T的要大许多,而其最大功率和最大扭矩却相差不多。但是从曲线图中不难看出,在低转速时,1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。这是因为涡轮增压在中、高转速时作用更明显。因此表现为,奥迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢,若匹配自动变速器,这点更为明显。不过,当发动机转速较大时,涡轮增压凭借其宽广的“扭矩高原”,优势便会突出。但仅以发动机来论,1.8T满足车辆一般性需要,已是绰绰有余了。

涡轮增压技术有什么优缺点?

优点:

1、提高发动机升功率。在发动机排量不变的情况下可以通过增加进气密度,让发动机可以多喷油,从而提高发动机的功率,加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同样的功率输出的要求下可以降低发动机的缸径,缩小发动机的体积和重量。

2、改善发动机的排放。涡轮增压器发动机通过改善发动机的燃烧效率,减少发动机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油发动机达到欧二以上排放标准不可缺少的配置。

3、提供高原补偿的功能。部分高海拔地区,海拔越高,空气越稀薄,带涡轮增压器的发动机就可以克服因高原空气稀薄导致的发动机的功率下降。

4、提高燃油经济性,降低油耗。由于带涡轮增压器的发动机燃烧性能更好,可以节省燃油3%-5%。

缺点:

1、涡轮增压发动机的缺点是保养费用相对自然吸气发动机来说更高,最高的保养成本就是机油;

2、涡轮增压发动机的保养费用最高昂的非机莫属了,因为涡轮增压器需要更好更贵的机油来工作,它每次运转都是需要机油来提供润滑以及散热作用的;

3、并且因为涡轮增压的转速比较高,所以温度也比较高,因此对机油的要求自然也会比较高;

4、从而就直接提高了涡轮增压发动机的保养费用,这是涡轮增压发动机最大的缺点。另外,涡轮增压器的故障率相对也是比较高的。

  • 评论列表:
  •  礼忱夙世
     发布于 2022-10-28 18:45:15  回复该评论
  • 中冷增压可使柴油机在排量不变,重量增加不大的情况下达到增加输出功率的目的。与相同功率的非增压柴油机相比,增压柴油机不仅体积小,重量轻,功率大,而且还降低了单位功率的成本。因此,增压技术不仅广泛应用在

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