车用柴油机瞬态工况下排放性能的研究(硕士论文)200605

车用柴油机瞬态工况下排放性能的研究(硕士论文)200605
车用柴油机瞬态工况下排放性能的研究(硕士论文)200605

分类号 TK421+.5 单位代码 10183

密级内部研究生学号 2200605

吉林大学

硕士学位论文

车用柴油机瞬态工况下排放性能的研究Investigation of Exhaust Emission Behavior from an Automotive Diesel Engine under Transient Operating Condition

作者姓名:王忠恕

专业:动力机械及工程

导师姓名刘忠长

及职称教授

论文起止年月: 2001年9月至2003年2月

提要

环境保护与节能是当今车用动力技术发展的两个主要着眼点[1]。过去对柴油机在稳态工况下的排放性能研究比较深入,而对柴油机在瞬态工况下排放性能的研究则才是刚刚开始。随着环保意识的增强,排放法规越来越严格,对柴油机在瞬态工况下的排放性能进一步研究有着十分重要的实际意义。本研究的目的就是考察与研究车用增压中冷直喷柴油机在稳态工况和瞬态工况下的排放性能,找出影响柴油机瞬态工况下排放性能的主要因素。

本研究以一汽大连柴油机厂生产的车用增压中冷直喷CA6DE1-21K柴油机为研究对象,通过试验研究了其在稳态工况和瞬态工况下的排放特性。排放性能的研究主要包括对微粒(PM)、氮氧化物(NOx)、烟度(N)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等试验结果的对比分析及比较了GT35增压器(低速增压器)和TBP4增压器(普通增压器)对柴油机排放性能的影响。其中瞬态工况模式有:恒转速变转矩工况、恒转矩变转速工况和自由加速工况。

试验研究结果表明:柴油机稳态时的排放特性对柴油机瞬态工况的排放性能有很大影响;柴油机瞬态工况下废气和微粒的排放值要高于其所对应的稳态工况下的排放值;在恒转速变转矩工况中柴油机的PM排放量随转矩增加速率的增加而升高,尤其是低速(1000r/min)时增加更为明显,最高增加量可达3到4倍左右,而在中高转速增加量一般在1倍以内,空燃比滞后效应是导致微粒排放量增加的主要因素;在恒转矩变转速瞬态工况中,PM的瞬态排放量略高于其所对应的稳态排放量,而且PM排放量随转速变化速率n&的变化关系不大,排放值都保持在较低的位置;在自由加速瞬态工况下,PM的瞬态排放量随着n&的增加而升高,SOF在PM中所占的比例约为2/3明显高于DS在PM中所占的比例,出现这种现象主要是由于在该工况下,空燃比下降过大造成部分燃烧,大量未燃HC附着在DS上随废气一同排出,使SOF在PM中所占的比重大大增加。通过对两种增压器的对比试验可以看出,GT35增压器在一定程度上改善了该柴油机低速时的排放性能,但并没有彻底改善,要想彻底改善该柴油机低速时的排放性能必须采用其它新技术。

关键词:柴油机稳态工况瞬态工况排放性

目录

提要 (Ⅰ)

第一章概述 (1)

§1.1 研究柴油机排放性能的意义 (1)

§1.2 柴油机的发展趋势 (3)

§1.3柴油发动机瞬态排放性能国内外研究的现状 (4)

§1.4本研究的内容 (6)

第二章试验方案研究 (7)

§2.1 试验设备和测试方法 (7)

2.1.1 试验设备 (7)

2.1.2 测试方法 (8)

§2.2试验方案 (8)

2.2.1 瞬态工况控制及测量系统 (8)

2.2.2 试验工况的确定 (11)

第三章试验结果及分析 (12)

§3.1恒转速变转矩工况的研究 (12)

3.1.1 微粒的测量结果与分析 (12)

3.1.2 烟度的测量结果与分析 (15)

3.1.3 NOx的测量结果与分析 (16)

3.1.4 HC的测量结果与分析 (17)

3.1.5 CO的测量结果与分析 (18)

3.1.6 小结 (19)

§3.2恒转矩变转速工况的研究 (20)

3.2.1 微粒的测量结果与分析 (20)

3.2.2 烟度的测量结果与分析 (21)

3.2.3 NOx的测量结果与分析 (23)

3.2.4 HC的测量结果与分析 (24)

3.2.5 CO的测量结果与分析 (25)

3.2.6 小结 (26)

§3.3自由加速工况的研究 (27)

3.3.1 微粒的测量结果与分析 (27)

3.3.2 烟度的测量结果与分析 (27)

3.3.3小结 (28)

第四章增压器对增压柴油机排放性能的影响 (28)

§4.1两种增压器的比较 (28)

§4.2恒转速变转矩瞬态工况中增压器对排放性能的影响 (29)

4.2.1 进气压力测量结果的比较与分析 (29)

4.2.2 微粒测量结果的比较与分析 (31)

4.2.3 烟度测量结果的比较与分析 (33)

4.2.4小结 (33)

§4.3恒转矩变转速瞬态工况中增压器对排放性能的影响 (34)

4.3.1 进气压力测量结果的比较与分析 (34)

4.3.2 微粒测量结果的比较与分析 (36)

4.3.3 烟度测量结果的比较与分析 (36)

4.3.4 小结 (37)

§4.4自由加速瞬态工况中增压器对排放性能的影响 (38)

4.4.1 进气压力测量结果的比较与分析 (38)

4.4.2 微粒测量结果的比较分析 (38)

4.4.3 烟度测量结果的比较与分析 (39)

4.4.4小结 (39)

第五章全文总结 (40)

§5.1 全文总结 (40)

§5.2 工作展望 (42)

致谢 (43)

参考文献 (44)

中文摘要 (Ⅰ)

英文摘要 (Ⅲ)

第一章概述

§1.1 研究柴油机排放性能的意义

近30年来,影响发动机设计的主要因素是控制发动机排气对大气的污

染。40年代在美国加州洛杉矶出现汽车所造成的空气污染事件后,1952年

哈琴?施密特(A.J.Haagen Smit)阐明了光化学烟雾来自日照下的氮氧化合

物和碳氢化合物所产生的化学反应,而汽车则是氮氧化合物和碳氢化合物的

主要来源之一。美国加州首先建立了汽车排放标准。在我国,随着汽车保有

量的迅速增加,汽车排气对大气的污染越来越严重[2]。

从国内外日趋严格的排放法规中,可以看出对柴油机排放性能的研究具

有很重要的实际意义。

欧洲从1982年起对最大总质量超过3500kg的重型载货车与公共汽车实

施ECE R49 13工况(ECE,即Economic Commission for Europe)稳态试验

法,对CO、HC、NOx进行控制。1988年加严了控制,实行欧洲0法规(88/77/EEC指令)。1992年7月1日起分二阶段执行欧共同体91/542/EEC

指令,实行更严格的欧洲1和欧洲2法规,并开始对微粒进行控制。1998

年12月21日欧盟环境部长会议决定,到2000年及2005年实施更加严格的

欧洲3和欧洲4法规。欧洲3法规修改了13工况试验规范,改用欧洲稳态

测试循环ESC,在工况点的取法和加权系数上作了较大的更改。在实施欧洲

3法规时,对于带有排气后处理装置的重型柴油机,要附加一个类似美国重

型柴油机瞬态工况试验循环的欧洲瞬态循环(ETC,即European Transit Cycle),以检验后处理系统的动态性能[3]。表1-1为欧洲重型车用柴油机型

式认证排放限值。

表1-1 欧洲重型车用柴油机型式认证排放限值g/kW?h

欧洲0 欧洲1 欧洲2 欧洲3 欧洲4

测试循环ECE R49ECE R49ECE R49 ECE R49ESC ETC

实施年份1982 1988 1992 1995 200020002005/2008

2005/2008 CO 14 11.2 4.5 4.0

2.1

5.45 1.5 4.0

HC 3.5 2.4 1.1 1.1

0.66-0.46 -

非甲烷HC -----0.78-0.55 CH4 ----- 1.6 - 1.1

NOx 18 14.4 8.0 7.0 5.0

5.0 3.5/2.0 3.5/2.0

微粒

0.61

0.36(1)

0.15

0.25(2)

0.1

0.13(2)

0.6

0.21(2)

0.002 0.003

动态烟度----0.8m-1 0.5m-1

(1) 适用于>85kW的柴油机;(2)适用于单缸排量小于0.7L,额定转速大于3000r/min柴油机。

欧洲标准采用的13工况标准测试循环为ECE R49。它的两个测试转速是最大转矩转速和标定转速,转速的最大允许误差为±50r/min。5个负荷点分别是该转速下最大转矩的10%、25%、50%、75%和100%,转矩的最大允许误差为±2%。13个工况点运行的先后顺序也有所规定。每个工况点的运行时间是6min,在1min内必须调整好工况。排气测量包括微粒样品的收集共计5min的时间。通过进气质量流量和燃油消耗量的测量,可以求得发动机的排气流量,加上所测得的各种排气污染物的浓度,可以算出该工况下的比排放量。这个值乘上该工况下的加权系数,然后把各工况加到一起,就是该发动机在标准测试循环中的排放量,即发动机做每1 kW?h功所排出的污染物质量[4]。各工况点的加权系数如图1-1所示。

图1-1 ECE R49标准测试循环的工况点和加权系数

我国已经制定了一系列排放法规来限制汽车排气污染物对环境的污染,这些法规将越来越严格[2]。1993年3月我国国家质量技术监督局公布了《压燃式发动机和装用压燃式发动机车辆排气污染物限值及测量方法》(GB 17961-1999),见表1-2。标准等同采用欧洲ECE R49-02法规的全部技术内容。此标准适用于车速大于25km/h的各类柴油载货车、中(大)型乘用车(M2、M3类乘用车)及最大总质量大于3500kg的轻型乘用车(M1类乘用车)装用的压燃式柴油机。采用13工况稳态试验方法(ECE R49)。对标准实施日期规定为2000年1月1日实施欧洲1法规限值,2005年1月1日实施欧洲2法规限值,由于我国大部分车用柴油机产品相对比较落后,应当说实施新排放法规的难度是很大的,产品的更新和改造任务比较艰巨[3]。

表1-2 法规规定的柴油机排放污染物限值(GB17691-1999)g/kW?h

微粒

实施阶段实施日期试验类型CO HC NOx

≤85kW >85kW

2001.1.1 型式认证 4.5 1.1 8.0 0.61 0.36 A

2001.1.1 产品一致性 4.9 1.23 9.0 0.68 0.40

2005.1.1 型式认证 4.0 1.1 7.0 0.15 B

2006.1.1 产品一致性 4.0 1.1 7.0 0.15

21世纪是面向全球环境问题挑战的时代[5]。世界许多国家都制定了严格

的汽车排放法规[6],这就使得内燃机工作者必须学习国内外发动机清洁的新

技术,设计出更清洁的发动机。过去对柴油机稳态工况排放研究比较深入,

而对瞬态工况排放的研究则才是刚刚开始。

传统的内燃机使用的燃料是由石油炼制而成,因其便于储存、运输和相

对价格低廉而被广泛使用,随着世界经济的飞速发展,对石油能源的需求也

在不断增加[7]。由于柴油发动机的燃料经济性,此种发动机已广泛应用于中

型和重型卡车、内燃机车和船舶中。特别是近几年,柴油车所占所占的比例

逐年增加。随着柴油机的广泛使用,如何降低其排气中有害成分对环境的污染,也越来越受到人们的重视[8]。

柴油机排气中的有害成分有一氧化碳、未燃碳氢化合物、氮氧化物、硫

氧化物以及微粒等[9,10]。

汽车柴油发动机在实际运行中多处于瞬态工况状态,即转速和转矩是时

间的函数,尤其是在市区运行时[11]。燃油供给和空气供给的速率都在随时变化,瞬态工况值与同转速负荷下的稳态工况值相比,两者有较大差别,瞬态

工况的废气排放物明显高于稳态工况的废气排放物。造成这种现象的因素很多,例如在柴油车加速的时候,柴油机的供气跟不上供油的速度,使油气的

混合不好,从而使燃烧质量不好,所以废气排放物增加等。

总之,随着环保意识的增强,排放法规越来越严格,对柴油机瞬态工况

下排放性能进一步研究有十分重要的实际意义。

§1.2 柴油机的发展趋势

面对日益严格的排放法规、低CO2排放的要求,必须采取一系列的技术

措施,改善车用柴油机的性能。最主要的是实现进气系统、喷油系统及燃烧

室结构的良好匹配,改善燃烧过程,提高热效率[14]。纵观国内外柴油机的发

展状况可见,当代车用直喷式柴油机具有以下的发展趋势:

(1)研制开发高性能的喷油系统

喷油系统是改进高速直喷式柴油机的关键环节。为了适应严格的排放法规,对喷油系统提出了如下的要求:①高的喷油压力;②燃油均匀分布于燃烧室的空气中;③精确控制喷油定时;④灵活控制喷油率,优化喷油规律,降低初期喷射率,提高中期喷射率,控制后期喷射;⑤改进喷嘴结构,减小喷油器及燃烧室之间的有害容积,实现喷孔数目、喷孔直径、喷雾锥角的优化匹配。

(2)优化燃烧室结构,大力发展紊流型特燃烧室,充分利用燃烧室内的气流运动,促进混合气的形成,改善燃烧过程,实现燃烧室与喷油系统的最佳匹配。

(3)应用可变涡流及低涡流的进气系统,采用四气门技术及可变气门定时系统,优化气流运动,降低进气阻力,提高充量系数[15-19]。

(4)采用高响应性的涡轮增压系统、复合增压系统及有效的中冷系统。采用可变喷嘴增压器可增强增压器的瞬态响应性能,采用涡轮谐振复合增压系统可有效地改善增压柴油机的转矩特性,加快增压器的响应,改善加速性,有效的中冷系统可降低进气温度,从而降低NOx的排放,减小发动机的热负荷[20-29]。

(5)采用电子控制技术,对喷油系统、进气系统、涡轮增压系统、排气再循环等进行实时的最佳控制[26,27]。

(6)应用电子计算机技术进行模拟计算,用以指导产品的设计开发及试验研究工作,减少试验工作量[30-35]。

(7)改善燃油品质,大力发展代用燃料及各种“清洁”燃料,以降低柴油机对环境的污染。

§1.3 柴油发动机瞬态排放性能国内外研究的现状

众所周知,汽车发动机大部分时间都是运转在瞬态工况中,即转速和转矩每时每刻都在变化,对汽车发动机的瞬态排放性能进行研究将有很重要的实际意义。所谓瞬态工况包括以下几种工况模式:转矩和转速都随时间变化;定转速变转矩工况;定转矩变转速工况;冷起动工况(发动机处于反拖状态)。

在美国,从1984年起,重型车发动机的排放测试用瞬态工况标准测试循环(图1-3)取代了13工况标准测试循环。瞬态测试循环含有发动机的非稳态运转状态。发动机以出厂状态安装在测试台上,由一台瞬态控制计算机以每秒的间隔给出转矩和转速指令并进行检测。

在瞬态测试循环中,给定的转矩和转速值都是其最大值的相对值。根据已知的标定转速和全负荷特性曲线,可以给定每个瞬态的转矩和转速值。瞬态测试循环要求运转俩遍,一遍冷起动,一遍热起动。在冷起动和热起动的两遍循环中,分别测量排放量。然后,以1:7的比例(冷起动:热起动)进行加权平均。冷起动前的油温必须控制在20~24℃。冷起动循环结束后,

停车20min,再进行热起动的第二遍循环和相应的排气分析。

图1-3 美国重型车用发动机的瞬态工况标准测试循环在瞬态测试循环中,微粒、NOx和CO排放量的测量,必须使用全流量的定容取样系统(CVS)。

在国内,对于柴油机微粒排放的研究,目前大多还是集中在稳态工况[36,37]。在国外,尤其是美国等汽车工业比较发达的国家,已经应用瞬态测功机及全流式稀释取样系统进行柴油机瞬态工况微粒排放的测量[38]。

根据国内外现有的测试手段不同,可把瞬态排放测试分为间接测量和直接测量两种。间接测量的方法是指在无高速响应仪器的情况下,利用数学方法对常规分析仪器测得的结果进行运算处理,用间接的方法得到合理的瞬态排放值。其中比较成功的是B.T.McClure设计的循环试验取样系统,NOx浓度用光化学检测器测量,HC浓度用氢火焰检测器测量。从分析传统的取样设备和分析仪器出发,设计了一个测定仪器响应时间的试验方案,经过多次标准脉冲信号的测量和分析,认为测得值与实际排放值之间的关系可用一个微分方程来表示。该系统的微分方程是经验式的,所用参数是由试验测得,因此不具有好的通用性。

直接测量方法是用计算机直接控制,目前Hugo Betzold等人开发的计算机控制采样取气系统SIS(Sampling and Inlet Systeam), SIS与高速分析仪器共享,可达到每秒100次取样,或者对应曲轴转角2°的采样角。这对非稳态工况实时分析非常有用。

定容取样系统(CVS)采用了测量平均值的方法来进行瞬态工况排放的测量。目前,对内燃机非稳态以及许多标准测试循环中的排气成分的测量和

计算,都采用定容取样系统(CVS,即Constant Volume Sampling)。

现在国外对瞬态排放测量的研究已经取得了一些成果,例如William M.Silvis等人研究了一种袋式低稀释比取样系统,此系统能够实时测量发动机的废气排放物,该系统与常规的定容测试系统相比,当发动机排放物较多时,两者的测量结果相差无几,而当发动机的废气排放物浓度很低的时候,袋式低稀释比取样系统的测量精度高于定容测试系统[39]。Dale R.Tree等人利用光学技术对缸内碳烟的直径、密度和温度进行了研究,该测量系统由于碳烟的很多不确定因素致使测量结果误差较大,但是他们为后人的进一步研究积累了经验[40]。Kideyuki Ogawa等人对柴油机起动时NOx和HC的实时排放浓度进行了研究,分析了影响它们排放浓度的主要因素[41]。Khandoker Abu Raihan等人对柴油机瞬态工况下HC的排放浓度和成分进行了研究,总结了起动和加速时HC的排放规律和主要成分的变化规律[42]。C.Arcoumanis等人用快速火焰离子检测器和不透明指示计对增压直喷柴油机在瞬态工况下的微粒排放进行了实时测量[43]。

在国内同样有一些大学在柴油机瞬态工况排放性能方面作了很多研究工作,例如吉林大学、天津大学等。

§1.4 本研究的内容

在本研究中利用发动机瞬态性能试验台及排放测量系统,针对CA6DE1-21K增压中冷柴油机,进行了瞬态工况下排放特性的测试研究。

具体研究内容有:

1、瞬态测量系统的研究

主要包括电控系统、取样系统和标定。电控系统是指由计算机控制的瞬态工况控制及数据采集系统,该系统能够使发动机按照既定的工况运转,同时实时记录下转矩、转速、油耗、空气流量、进气压力、烟度和进气温度等参数,由摄影仪记录下废气浓度的实时数据。取样系统是指瞬态工况下微粒测量系统,该系统由废气取样袋、流量计、抽气泵、充气泵、微粒取样器、气动阀门和连接管路等组成。为了保证试验的精度而对该系统进行标定,主要包括对废气取样比的标定,对取样时间的标定等。

2、对该柴油机在不同瞬态工况模式下的排放性能进行研究

在本研究中瞬态工况模式包括:恒转速变转矩瞬态工况、恒转矩变转速瞬态工况和自由加速瞬态工况。对该柴油机在瞬态工况下的排放规律进行研究,主要包括微粒、烟度、NOx、HC和CO等几个方面。

3、不同增压器对该柴油机排放性能影响的研究

对GT35增压器和TBP4增压器与该柴油机匹配时的排放性能进行对比研究。GT35增压器是一种低速增压器,TBP4增压器是一种普通增压器。通过对比研究可以考察其对柴油机瞬态排放性能的影响。

第二章试验方案研究

§2.1 试验设备和测试方法

2.1.1 试验设备

本次研究所用的发动机是一汽大连柴油机厂生产的CA6DE1-21K型柴油机,其主要技术参数见表2-1。

表2-1 6DE1-21K型柴油机主要技术参数

直列六缸水冷四冲程涡

型式

燃烧室缩口W型

轮增压中冷型

缸径×行

106×125mm 标定功率/标定转速 154kW/2500r?min-1程

总排量 6.62L 最大转矩/转速 740N?m/1400 r?min-1

压缩比17.0 喷油泵威孚PW泵

增压器联信TBP4型/GT35型喷油定时8°BTDC

本试验所用的主要仪器如表2-2:

表2-2 试验用主要仪器设备

名称规格型号生产厂家

洛阳南峰机电设备测功机CW260

制造有限公司油门控制器DK-5 奥达电子仪器厂油耗仪FX-100 日本小野废气分析仪CEB-200 奥地利A VL公司袋式微粒稀释取样系统700L 自制

烟度计A VL 439 奥地利A VL公司空气流量计A VL1500 奥地利A VL公司

异步电机23LM-C331-08 日本

伟福仿真系统E2000/L 南京伟福实业有限公司

真空干燥箱ZK-82B 上海市实验仪器总厂

压力变送器BP800 台湾

电子天平AE163 瑞典

2.1.2 测试方法

在本研究中用袋式微粒稀释取样系统,对柴油机在瞬态工况中的微粒排放浓度平均值进行测量,并用真空加热法分离微粒中的不可溶性组份和有机可溶性组份[44,45];利用加热式氢火焰离子化法(HFID)对HC进行测量;利用不分光红外分法(NDIR)对CO、CO2进行测量;利用化学发光法(CLD)对NOx 进行测量;烟度用不透光式烟度计进行测量。

§2.2 试验方案

2.2.1 瞬态工况控制及测量系统

本研究试验所用瞬态工况控制及测量系统,该测量系统是由计算机控制的瞬态工况控制及数据采集系统(20赫兹)。在试验开始时,由计算机发出指令使步进电机按着控制程序来控制油门的开度,同时计算机记录下各参数的实时数据,如进气压力、进气温度、油耗、烟度、空气流量、转矩、转速等参数。图2-1为本研究的瞬态工况控制及测量系统图。

图2-1 瞬态工况控制及测量系统图

柴油机排气从生成到排出一直存在动态的物理、化学反应过程,在测量

微粒排放的过程中,排气在取样管、稀释通道以及过滤器中一直存在成核、

凝聚、吸附、粒子再入等现象[46-50],可以说,十分精确地测量发动机微粒排

放浓度几乎是不可能的[51]。

在本研究中采用分流稀释的方法对废气进行测量。一般情况下,柴油机

瞬态工况历时很短,若用分流稀释风洞微粒取样系统直接测量,则微粒取样

量少,测量精度低。本研究采用袋式微粒稀释取样系统,用取样袋直接与排

气管中的取样管相连通,通过对阀门的控制可保证每个瞬变工况中取得足够

的取样量,保证试验的精度。

该袋式微粒稀释取样系统的基本原理是:取样前,用充气泵经流量计向

袋子中充入一定体积的洁净空气(本试验所用的充气泵本身带有过滤器),

以备对样气进行稀释,由计算机发出指令,使柴油机运转在既定的瞬态工况中,此期间将部分排气引入取样袋,通过气动阀门来控制采集样气的具体时间。取样结束后,用抽气泵将取样袋中的稀释排气经取样器、流量计抽走,

取样器将稀释排气中的全部微粒收集在滤纸上,流量计记录下稀释排气的总

体积。测量取样前后滤纸的质量差及通过对稀释排气与洁净空气体积差的计算,可以得到柴油机在该瞬态工况微粒排放浓度的平均值。

在本研究中对瞬态工况排气进行实时取样,这就要求必须保证实时取样

比的恒定,只有这样测量结果才代表瞬态工况微粒排放浓度的平均值,才有

意义。首先对微粒采集系统进行标定。在标定过程中发现,要得到实时恒定

的取样比,必须控制排气管出口处的直径,进而控制排气管内的压力,使排

气管内的排气流动是紊流;另外还要注意微粒取样袋与排气取样管之间连接

管路的畅通。在本试验中采取具有代表性的工况点进行试验(如表2-3),经

过调试将取样比稳定的控制在5%左右(如图2-2)。

表2-3取样比标定的工况点

1 2 3 4 5 6 7 8 9

转速

1000 1500 1900 2300 1700 1700 1700 1700 1400 /(r/min)

转矩

320 375 350 300 150 300 450 540 0 /N?m

取样比/% 4.69 4.94 4.94 4.94 4.6 5.09 4.8 5.07 4.76

图2-2 各工况下取样比的比较

通过增加取样次数来保证在每个瞬态工况中取得足够的取样量[52],使每一次微粒取样量都控制在0.2mg以上。在本研究中所使用的微粒取样袋总体积为700L,由于取样袋中的微粒存在着壁和降落现象,所以要对稀释比和充气体积进行严格控制。

通过试验研究可发现,当稀释比大于2时,由于抽气时间较长,废气中的微粒降落和着壁现象明显,如果每次充清洁空气约200L,稀释比又控制在1.2左右,既能保证取样量又能保证测量数据的精度。

由于排气管中的微粒取样管与发动机气缸有一段距离,所以要想真实测得瞬态工况的微粒排放浓度,微粒取样系统必须相对于计算机控制信号有一个延迟阶段。为了确定这个延迟阶段的大小,可以从烟度的实时测量数据中可以得出,因为烟度的取样位置与微粒取样管十分接近,所以可以真实的反映出延迟阶段的大小。经多次试验比较可析可知该延迟阶段为2秒,图2-3为在1000r/min变转矩工况中烟度的实时测量值,由于该柴油机在低速时烟度随负荷变化最为明显,所以可以观察出延迟阶段的大小。从图中可以看出在2秒以后烟度才开始升高,由此可以断定延迟阶段的大小为2秒。如果微粒取样系统相对于控制信号延迟2秒开始取样,将能真实反映该柴油机瞬态工况中微粒排放浓度的平均值。

对于该柴油机废气排放的测量,所用的仪器为A VL公司生产的CEB-200型废气分析仪,该分析仪的数据结果显示频率为10赫兹。用摄影仪将整个瞬态工况中废气分析仪的显示数据记录下来,然后再将所记录下来的数据进行人工处理,可以得到该工况下废气排放浓度的实时测量值及平均值。

对于烟度、油耗、空气流量、转矩、转速和进气压力等参数均由计算机来进行实时记录。

图2-3 1000r/min变转矩瞬态工况中烟度的实时对比

2.2.2 试验工况的确定

本试验瞬态工况模式有:

(1)恒转速变转矩工况

(2)恒转矩变转速工况

(3)自由加速工况

对于恒转速变转矩工况,选取四个典型转速1000r/min、1500r/min、1900r/min和2300r/min分别进行研究。每个转速所取的转矩变化范围是其相应最大转矩的10%~90%,变化时间分别为5秒、10秒和15秒,具体数值见表2-4。对于恒转矩变转速工况,选取四个典型转矩150N?m、300N?m、450N?m和540N?m分别进行研究。每个转矩工况下,转速变化范围是1100r/min~2300r/min,变化时间分别为5秒、10秒和15秒,具体数值见表2-4。对于自由加速工况,确定为在空载的状态下,分别用3秒和6秒将油门开度由零加大最大。

表2-4 试验工况点

恒转速转矩变化范围恒转矩转速变化范围

1000r/min 64N?m~580N?m 150N?m 1100r/min~2300r/min

1500r/min 75N?m~675N?m 300N?m 1100r/min~2300r/min

1900r/min 70N?m~630N?m 450N?m 1100r/min~2300r/min

2300r/min 60N?m~540N?m 540N?m 1100r/min~2300r/min

第三章 试验结果及分析

在本章将TBP4增压器与该柴油机匹配的试验结果进行研究,在第四章将TBP4增压器与GT35增压器的试验结果进行对比研究。

本章主要将该发动机在恒转速变转矩、恒转矩变转速和自由加速工况下,微粒、烟度、氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳的排放结果进行研究。

§3.1恒转速变转矩工况的研究

用)s m N /(1tq ???T &表征转矩变化率,即单位时间内转矩的变化量。当tq

T &=0时表示其所对应的稳态工况,稳态工况中的转矩为转矩变化跨度范围的平均值。例如在1000r/min , 64N ?m~580N ?m 瞬态工况中,其所对应的稳态工况为1000r/min ,320N ?m 。

3.1.1 微粒的测量结果与分析

图3-1是恒转速变转矩瞬态工况中PM 质量浓度排放的对比。从整体上看各转速随转矩变化率的增加,PM 排放增加,与稳态相比,最高可达稳态排放量的4倍左右。这主要是由于在增转矩的过程中,进气量的增加量滞后

图3-1 PM 随转矩变化速率的排放规律

于燃油的增加量,致使瞬时A/F 下降,导致了燃烧的恶化;燃烧室内的温度相对应于燃油喷射的滞后效应,不利于燃烧室内浓、稀混合区燃料的燃烧以及着壁油膜的挥发,同样也导致了微粒排放的增加。另外可以看出在1000r/min 时PM 的排放明显高于其它转速,这是由该发动机的特性决定的。图3-2为该发动机稳态时的空燃比万有特性图。从图中可以看出,在低转速中高负荷区域,由于增压器在低速时的增压能力相对减弱,导致空燃比的下降,进气涡流强度相对减弱,这些因素导致了PM 质量排放浓度的显著升高。而1000r/min 变转矩瞬态工况已经进入了此区域,瞬态工况下使空燃比进一步降低,所以使恒转速变转矩瞬态工况中在1000r/min 时的PM 质量排放浓

度明显高于其它转速瞬态

工况下的排放值,而且是

其稳态工况排放值的4倍

多。由此可见,柴油机稳

态工况下的PM 排放特性

对瞬态工况下的PM 排放

特性有着重要的影响。

从图3-1中可以看出

在各转速中随着转矩增加

速率的增加PM 明显增

加,这主要是由空燃比滞

后引起的。现在以

1000r/min 变转矩瞬态工况为例来对比5秒、10秒、

15秒变工况中空燃比的变

化,如图3-3所示。从图

3-3中可以看出,在任意同一转矩下,5秒变工况所对应的A/F 最小,15秒变工况所对应的A/F 最大。由此可以看出空燃比滞后是引起微粒增加的主要原因。

DS 、SOF 测量结果与分析

用真空升华的方法来分离微粒中可溶性有机组分(SOF )和干碳烟(DS )。图3-4为恒转速变转矩瞬态工况中DS 、 SOF 排放浓度的对比。从图3-4和

图3-3 1000r/min 不同速率增转矩瞬态工况中空燃比的实时对比

图3-2 空燃比万有特性图

图3-1的对比中可以看出,恒转速变转矩瞬态工况下DS的排放规律和PM 的排放规律相似。在1000r/min时DS排放的最大值约为稳态值5倍左右,而在其它转速DS的排放值只是略有增加。

从图3-4中还可以看出,高转速工况中SOF的排放值随转矩增加速率的增加明显上升,而其它转速工况则相反。这主要是由于在瞬态工况中空燃比相对降低,所以产生部分未燃HC,使SOF排放增加,燃烧室内的温度相对应于燃油喷射的滞后效应,不利于燃烧室内浓、稀混合区燃料的燃烧以及着壁油膜的挥发,同样也导致了SOF排放的增加。在低转速工况中,由于排气速度相对高转速工况较低,致使部分未燃HC在排气过程中进一步进行氧化反应,所以在高转速急增转矩工况中SOF的排放量明显高于其在低转速工况中的排放量。从图3-4的对比中可以看出,在1000r/min恒转速变转矩瞬态工况中,DS排放量的增加是造成PM排放量增加的主要因素。要想解决此问题,就必须解决低转速进气量的问题,可以匹配低转速增压器,或者匹配可变喷嘴增压器(VNT)等。

图3-4 在恒转速变转矩工况中DS、SOF随转矩变化速率的排放规律

3.1.2 烟度的测量结果与分析

本部分研究目的是测试 CA6DE1-21K 增压中冷直喷柴油机瞬态烟度性能,比较不同增压器对烟度的影响,用A VL439不透光式烟度计对排气烟度进行实时测量,采集频率是20赫兹。从实时数据中可以找到烟度的波峰,对波峰的研究更具有实际意义,为今后在这方面的进一步研究积累试验经验和基础数据。

图3-5为恒转速变转矩瞬态工况中排气烟度的实时记录曲线图,其中图3-5a为5秒增转矩瞬变工况的实时记录图,图3-5b为10秒增转矩瞬变工况的实时记录图,图3-5c为15秒增转矩瞬变工况的实时记录图。

从图3-5中可以看出,在3种不

同增转矩工况中,1000r/min转速下排

气烟度明显高于其它转速下的排气烟

度。此现象对研究者来说不容忽视,

因为重型柴油车经常遇到起步、爬坡

等低转速增转矩工况,在实际生活中,

人们可能都有这种经历,重型柴油车

(如工程建筑车)满负荷运转时,排

气往往是一片黑烟。分析其原因可知,

在低转速高负荷时,柴油机稳态工况

排烟特性就不好,如图3-6稳态工况

排气烟度万有特性图,这主要是因为

低速时增压器的增压效果不够理想,

导致空燃比过低,燃烧质量不好,使排气烟度升高。在低转速增转矩瞬态工况中,进气量的增加滞后于燃油的图3-5 恒转速变转矩工况中

排气烟度的实时对比

增加,导致空燃比滞

后,使过量空气系数

进一步降低,所以排

气烟度急剧增加。

另外从图3-5和图

3-6的对比中可以看

出,由于空燃比的滞

后效应,使得瞬态工

况下的排气烟度要高

于其所对应的稳态工

况下的烟度值。要想

有效的控制排气烟

度,必须增加低转速

高负荷时的进气量。图3-6 不透光式烟度(N)万有特性图

要想解决此问题,必须采用新的技术,如采用可变喷嘴增压器(VNT)技术等。

3.1.3 NOx的测量结果与分析

图3-7为在恒转速变转矩瞬态工况中(1000r/min),5秒、10秒、15秒变工况中NOx的实时排放数据曲线。从图中可以看出在5秒变工况中,需要9秒NOx的排放值才稳定;在10秒变工况中,需要12秒才能稳定;而在15秒变工况中,只要15秒就能稳定。另外可以看,随着转矩的上升,NOx的排放量也随之上升,这主要是由于随着转矩的上升,混合气燃烧温度越来越高,这些条件有利于NOx的生成。

图3-7 恒转速变转矩瞬态工况-1000r/min-NOx排放的比较图3-8为恒转速变转矩瞬态工况下TBP4增压器所对应的NO X排放平均值的比较图。根据对图3-7的分析,在5秒变工况中取9秒NOx排放值的平

柴油机论文关于柴油机论文

柴油机论文关于柴油机论文 乙醇—柴油混合燃料在柴油机上的应用 摘要:为降低柴油机的废气排放,研究含氧代用燃料乙醇对柴油机废气排放以及经济性的影响.通过对燃用乙醇含量不同的乙醇—柴油混合燃料的柴油机排放情况和经济性的对比试验得出:适当配比的乙醇—柴油混合燃料能有效改善柴油机的有害气体排放性能,特别是能明显降低柴油机的碳烟排放,且柴油机的烟度随乙醇含量的增加而明显降低;添加乙醇能改善发动机燃料的经济性,而对发动机的动力性没有明显影响. 关键词:柴油机;废气排放;含氧燃料;乙醇—柴油混合燃料 Application of ethanol-diesel fuel mixture to diesel engine ZHU Jianyuan1, HONG Liang2 (1. Merchant Marine College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 201306, China; 2. Shanghai Branch, China Classification Society, Shanghai 200135, China) Abstract:In order to reduce the diesel engine exhaust emission, the effects of oxygenated fuel ethanol on exhaust emission and fuel efficiency of diesel engine is researched.

Contrast experiments are conducted on exhaust emission and fuel efficiency of diesel engine which burns ethanol-diesel fuel mixture with different ethanol additive. Results show that suitable additive amount of ethanol can reduce the exhaust emission of diesel engine effectively, especially for soot reduction, and the amount of soot emission decreases when the amount of ethanol additive increases. Adding ethanol additive into diesel oil can improve the engine fuel efficiency, while the engine power is hardly influenced. Key words:diesel engine; exhaust emission; oxygenated fuel; ethanol-diesel fuel mixture 收稿日期:2009-10-11 修回日期:2010-08-27 基金项目:上海市教育委员会科技基金(06FZ039) 作者简介:朱建元(1946—),男,江苏无锡人,教授,硕士,主要研究方向为轮机工程、柴油机振动噪声和排放控制,(E-mail)zhujy86@https://www.360docs.net/doc/228411074.html, 0 引言 柴油机作为热效率最高的发动机一直受到高度重视.近几年来,柴油机废气排放要求的日益严格对柴油机的代用燃料和低排放燃烧研究提出新的挑战.发展新型清洁含氧代用燃料,对改善柴油机的性能、降低对石油资源的依赖性和保证能源安全具有重大意义.含氧燃

柴油机“连杆”零件的机械加工工艺规程的编制及工装设计 机械设计毕业论文

柴油机“连杆”零件的机械加工工艺规程的编制及工装设计 前言 毕业设计是在学完了机械制造工艺及夹具和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习,也是一次理论联系实际的训练,更是一次毕业总结。因此,毕业设计在这三年的学习中占有十分重要的地位,要求每位毕业生都能发挥所能,搞好自己的设计,给自己的学业划上一个圆满的句号。 我也十分重视这次毕业设计,并希望通过这次设计对自己今后将从事的工作进行一次适应性的训练,锻炼自己分析问题、解决问题的能力。 由于个人能力有限,设计中难免有许多不足之处。希望各位指导老师给予批评指正,我也会在以后的工作中严格要求自己,努力提高自己的专业技能。 摘要 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一,是一个国家或地区经济发展的支柱产业,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度,而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度,产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上,是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中,承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时,因其是发动机重要的运动部件,故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展,连杆的需求量在不断增加,也出现了许多不同的加工制造工艺。 关键词:机械制造、机械制造装备、连杆、加工工艺

目录 绪论............................................................................ (4) 一. 零件的结构工艺分析 (4) 1.1. 零件的作用及保护措施 (4) 1.2. 毛坯材料的选用、制造并绘制毛坯图 (6) 1.3. 连杆工艺规程的设计 (9) 1.4. 零件的工艺过程分析 (13) 1.5. 工艺方案的确定 (15) 1.6. 机械加工余量、切削用量、工序尺寸的确定 (16) 1.7. 工序工时定额的计算 (19) 二. 连杆机械加工技术近期发展 (22) 三. 连杆的修复 (24) 四. 工装设计 (25) 五. 总结 (33) 六. 致谢 (34) 七. 参考文献 (35) 八. 毕业设计任务 (36)

柴油机装配工艺设计论文

威海职业学院 毕业设计任务书 系部船舶工程系专业船机制造与维修年级 2011级班级二班 姓名学号 指导教师职称副教授、工程师 教务处编印

毕业设计指导须知 一、毕业设计是专业教学计划的一个重要的实践教学环节,是学生毕业前进行综 合训练和模拟从业训练的重要实践性教学环节,是高职教育培养高技能适应性人才的基本要求,是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验,是衡量高职教育和办学效益的重要评价内容。毕业设计的目的是培养学生综合应用所学知识和相应技能,解决问题的本领。毕业设计应坚持校企合作,贯彻以“生产性实训”为特征的工学结合的人才培养理念,以能力培养为主线,培养学生的创新能力、就业能力和综合能力等。毕业设计的选题注重科学性、创造性、针对性、应用性和实践性。 二、毕业设计应包括教学目的、选题、调查、撰文(目录→前言→正文→结论→ 答谢→参考目录→附录等)、指导、答辩、评语等活动。 三、指导教师具有讲师以上或相应职称的相关专业人员,且专业对口。经系、教 务处审查同意后,方能指导学生进行毕业设计。指导过程中,指导教师加强对学生的思想教育工作,培养学生的严谨、勤奋、求实、创新的学风。抓好关键环节的指导,既不包办代替,也不要放任自流。要按照进度计划,加强对学生各个阶段设计完成情况的登记、提问。要求每位学生以热情好学、求实创新的态度参加毕业设计每个环节,综合运用所学知识解决实际问题,获取新知识,提高独立工作能力,在完成学习任务的同时,创造出良好的设计成果。 四、学生应以严肃认真、实事求是的态度按期完成任务书中规定的项目;能熟 练地综合运用所学理论和专业知识,有结合实际的具体项目设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有一定的技术含量。根据指导教师给定的课题,独立思考。自己动手,不得抄袭或找人代笔。毕业设计要做到内容完整,结构严谨合理,分析处理科学;文字顺畅,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,符合国家有关标准和部颁标准,图纸、

机械设计毕业论文

机械设计毕业论文标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

毕业论文 题目:柴油机“连杆”零件的机械加工工艺规程的编制及工装设计 班级:机制1103班 姓名:高红岩 专业:机械制造与自动化 指导教师:孙卓 摘要 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一,是一个国家或地区经济发展的支柱产业,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度,而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度,产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上,是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中,承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时,因其是发动机重要的运动部件,故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展,连杆的需求量在不断增加,也出现了许多不同的加工制造工艺。 关键词:机械制造、机械制造装备、连杆、加工工艺 目录 绪论..................................... (4) 一. 零件的结构工艺分析 (4) . 零件的作用及保护措施 (4) . 毛坯材料的选用、制造并绘制毛坯图 (6)

. 连杆工艺规程的设计 (9) . 零件的工艺过程分析 (13) . 工艺方案的确定 (15) . 机械加工余量、切削用量、工序尺寸的确定 (16) . 工序工时定额的计算 (19) 二. 连杆机械加工技术近期发展 (22) 三. 连杆的修复 (24) 四. 工装设计 (25) 五. 总结 (33) 六. 致谢 (34) 七. 参考文献 (35) 八. 毕业设计任务 (36) 绪论 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一,是一个国家或地区经济发展的支柱产业,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度,而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度,产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 将设计图样转化成产品,离不开机械制造工艺与夹具,因而它是机械制造业的基础,是生产高科技产品的保障。离开了它,就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量,不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺的内容极其广泛,它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。

机车柴油机论文关于电力机车的论文

机车柴油机论文关于电力机车的论文 DF4B型机车柴油机机油压力低故障的原因分析及应对措施摘要:文章通过对DF4B型内燃机车机油压力低的原因分析,提出应对措施。 关键词:DF4B型内燃机车柴油机机油压力低原因分析应对措施 1.问题的提出 柴油机的机油系统起着减轻摩擦,冷却散热、清洗、密封以及诸如缓冲、防锈、防腐,减少杂音等重要作用。在机车运用过程中,经常会出现机油压力低的故障,造成柴油机不能起机或高手柄卸载,甚至造成拉缸,碾压及曲轴报废等严重后果,严重影响了机车的正常使用。 1.1机车机油压力表的布置及压力值要求 在主机油泵出口弯头处设有一个压力测试点(P1)并接到动力室仪表上,它既代表主机油泵出口机油压力又反映热交换器前的油压,在柴油机标定转速(1000r/min)下,(P1)的值为490~540kpa,最低转速(430r/min)下为(250~320kpa)。 1.2在机油粗滤器的中部及上部有两个压力测试点(P2、P3)其压力表都装在动力室仪表盘上(P2)的值反映滤清器前的油压,(P3)的值代表机油滤清后的油压,也是柴油机的进口油压,它与(P2)值的差反映机油经粗滤器是阻塞情况,由此判定机油粗滤器滤芯的更换和清洗

时机,在柴油机标定转速下(P3)值为380~440kpa,最低转速下为200~245kpa。 1.3主机油道末端压力表设在司机室仪表盘上,其压力测试点(P4)设在后增压器机油滤清器前的进油管路上。(P4)的值反映机油流经V 形夹角主机油道末端的压力,亦即进入后增的滤清前机油压力。在柴油机标定转速下(P4)的值为250~320kpa,最低工作转速下为150~180kpa。在正常油、水温度下不得小于120kpa。 1.4在前、后增压器滤清器和保压阀的后面分别设有压力测试点(P5、P6)并接到动力室仪表盘上,它们分别反映前、后增压器进口油压,标定转速下前增压器进口油压(P6)为150~170kpa。后增压器进口油压(P5)为145~160kpa。 2.机油压力低的原因分析 2.1增压器机油滤清器脏: 如果属于此种原因,会造成(P5)或(P6)处压力偏低,而从主机油泵出口(P1)到主机油泵末端(P4)的压力不低。如果(P5)或(P6)有一处的压力低于100kpa,均会造成运用中停机,应对措施为清洗或者更换对应的增压器机油滤清器滤芯。 2.2机油粗滤器脏: 如果机车使用环境较差,一些杂质会通过柴油机进气系统进入燃烧室,在油环的作用下被刮进油底壳,使机油杂质超标,造成机油粗滤器过脏,阻力过大,影响柴油机的进口机油压力。正常情况下,机

柴油机论文

柴油机电控技术阐述 摘要:介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的工作原理、研究方向、应用前景。 关键词:柴油机电控技术;高压共轨技术;应用前景 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 1.1柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代,20世纪80年代以来,英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场,以满足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点,柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广,数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求,也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近年来,随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展,使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求,并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上,柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多,NOX排放量与汽油机相近,只是排气微粒较多,这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧,可燃混合气形成时间很短,而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到:喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用,柴油机的现状已与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平。随着国际上日益严格的排放控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施,无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战,解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在,柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 1.2何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃

机械连杆毕业论文资料

毕业设计说明书 发动机连杆工艺设计及结构造型 学号 12874107 姓名周海涛 班级机电124 专业机电一体化技术 系部机电技术学院 指导老师张帆 完成时间2014年9 月8 日至2015年4 月24

目录 引言 (1) 第1章柴油机简介 (2) 1.1柴油机的概述 (2) 1.2柴油机的总体结构 (2) 第2章连杆的总体造型分析 (3) 2.1连杆的功用 (3) 2.2连杆组成部分 (3) 2.3连杆的受力分析 (4) 2.4连杆材料的金属性能及特点 (4) 2.5连杆零件图的分析 (5) 2.6连杆工艺分析 (7) 第3章工艺规程设计 (9) 3.1基准面的选择 (9) 3.2制定工艺路线 (9) 3.3工艺过程的安排 (10) 3.4确定合理的夹紧方法 (10) 3.5连杆的加工 (10) 3.6切削用量的选择原则 (12) 第4章确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 (14)

4.1确定加工余量 (14) 4.2确定工序尺寸及其公差 (14) 结束语 (17) 参考文献 (18) 附录: (19)

引言 连杆机构构件运动形式多样,如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动,从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。此外,低副面接触的结构使连杆机构具有以下一些优点:运动副单位面积所受压力较小,且面接触便于润滑,故磨损减小;制造方便,易获得较高的精度;两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的,它不象凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。因此,平面连杆机构广泛应用于各种机械、仪表和机电产品中。 平面连杆机构的缺点是:一般情况下,只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹,且设计较为复杂;当给定的运动要求较多或较复杂时,需要的构件数和运动副数往往较多,这样就使机构结构复杂,工作效率降低,不仅发生自锁的可能性增加,而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加;机构中作复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡,在高速时将引起较大的振动和动载荷,故连杆机构常用于速度较低的场合柴油机连杆的作用就是把活塞的往复直线运动转变成曲轴的回转运动,以便向外输出,它是主要传动件之一,它在工作中主要承受拉压交变应力,它的质量对柴油机是否能平稳的工作,以及寿命的保证。 由于连杆在工作中受到复杂的交变载荷作用,会发生弯曲,扭曲,大小头孔壁的磨损及螺栓损坏、大头侧面扭伤等。连杆除裂纹外、螺栓弯曲及损坏等明显损伤外,主要是弯曲、扭曲检验。一般应在连杆检验器上进行,用千分表检查弯曲度,用塞尺检查扭曲度。连杆大、小端承孔轴心线应在同一平面,其平行度误差(弯度)应与此平面垂直的方向。这就涉及到零件的工作部位的加工精度要求,这就要求到我们要了解对发动机工艺的设计以及结构造型,制定工艺路线时主要考虑粗、精加工安排、加工方法选择、工序集中与分散、加工顺序等方面的要求。接着确定加工余量、工序尺寸及金属材料性能、热处理、铣、刨、磨削的加工的切削用量。

机械连杆设计说明书毕业论文

机械连杆设计说明书毕业论文 2工艺路线的制定 2.1 零件分析 在制定工艺规程时,必须首先了解零件在产品中所起的作用,了解零件的结构特点,对零件进行工艺分析。以上都是通过对设计原始资料零件图及产品装配图进行分析的基础上完成的。另外,还要审查零件图的完整性和正确性,对产品零件图提出修改意见。 2.1.1连杆的作用 连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一,其小头经活塞销与活塞连接,大头与曲轴连杆轴颈连接。燃烧室受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀,以很大的压力压向活塞顶面,连杆则将活塞所受的力传给曲轴,推动曲轴旋转。 连杆部件一般由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中,连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用,连杆除应具有足够的强度和刚度外,还应尽量减少惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。 为了减少磨损和便于维修,在连杆小头孔中压入青铜衬套,大头孔衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。 为了保证发动机运转均衡,同一发动机中各连杆的质量不能相差太大,因此,在连杆部件的大、小两端设置了去不平衡质量的凸块,以便在称重后切除不平衡质量。 连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运、要求,连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。 在连杆小头的顶端设有有孔,发动机工作时,依靠曲轴的高速转动,把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔,以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。 2.1.2连杆的技术要求 连杆上需进行机械加工的主要表面为:大、小头孔及其两端面,杆体与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的技术要求如下: 1.为了使连杆大、小头运动副之间配合良好,大头孔的尺寸公差的等级取为IT6,表面粗糙度Ra不大于0.4μm ;小头孔的尺寸公差等级约取为IT5(加工后再按

2100柴油机(机体)设计

2100柴油机(机体)设计 摘要 的画风客家话防空洞三角枫林科所经费连锁店开进发电量四克己复礼快速地方军林科所定界符开连锁店经费林科所就弗里敦思考分解力快速定界符卢萨卡定界符林科所定界符离开毒素就弗里敦看三角枫来扩大三角枫连锁店克己复礼可的松经费卢萨卡定界符连锁店经费三角地方离开定界符开绿灯经费独立思考。 的画风客家话防空洞三角枫林科所经费连锁店开进发电量四克己复礼快速地方军林科所定界符开连锁店经费林科所就弗里敦思考分解力快速定界符卢萨卡定界符林科所定界符离开毒素就弗里敦看三角枫来扩大三角枫连锁店克己复礼可的松经费卢萨卡定界符连锁店经费三角地方离开定界符开绿灯经费独立思考。 的画风客家话防空洞三角枫林科所经费连锁店开进发电量四克己复礼快速地方军林科所定界符开连锁店经费林科所就弗里敦思考分解力快速定界符卢萨卡定界符林科所定界符离开毒素就弗里敦看三角枫来扩大三角枫连锁店克己复礼可的松经费卢萨卡定界符连锁店经费三角地方离开定界符开绿灯经费独立思考。 关键词:

ABSTRACT The fuel injection system of diesel engines is of great importance since it ontrols the combustion mechanism. The rate of injection and the speed of injected fuel are important parameters for engine operation, controlling the combustion and pollutants formation mechanisms. A fuel injection system simulation capable of predicting the performance of the injection system to a good degree of accuracy has been developed. The simulation is based on a detailed geometrical description of the injection system and in modeling each subsystem as a separate control volume. The simulation starts at the driving mechanism of the fuel pump and describes all parts of the system pump chamber, delivery valve, delivery chamber, connecting pipe and injector. The components of the system are put together and interact as they do in reality. From the cam geometry an analytical expression is derived that gives the pump piston lift as a function of the engine crank angle. The equations of continuity and momentum are solved using the method of characteristics inside the pump chamber using a constantly moving mesh with boundary conditions derived from the motion of the plunger, while up to now most researchers considered the pressure inside the pump chamber uniform. KEY WORD:researchers,considered,inside,chamber

柴油机连杆加工工艺及铣螺栓座面夹具毕业设计论文

1前言 跨入二十一世纪,加入世界贸易组织,当前的中国作为一个社会持续进步,经济稳步增长的楷模,随时迎接着世人或挑剔,或羡慕的眼光。我们和祖国一起站在新世纪的起点,面对着迎面而来的机遇和挑战,除了要不断丰富自己的知识和才干,更要看清当前世界发展的形势。国家经济政治要强大,必须有强有力的重工业作为支撑。于是,振兴东北老工业基地便成了一个摆在我们眼前的鲜明目标。 我只是一个普通的学生,还没有任何实际经验,要说马上就能够运用自己的专业知识做什么高深的研究设计是不可能的,但是我想这次毕业设计的目的重点不是看我这次设计的高瞻远瞩性,因为毕竟自己经验以及知识非常有限,做出来的结果不可能尽善尽美;重点是要我们学会利用校内的大量资源和所能接触到的书籍、媒体,更系统地掌握学习和研究问题的方法,利用毕业设计的机会锻炼自己分析问题与解决问题的能力,了解工作的大致程序,也能初步积累工程技术人员需要必备的经验,以便为日后离开校园的学习和工作打好坚实的基础。而以我们现在的程度需要付出更多的努力才能真正成为一名机械领域的有用之才。 这次设计历时三个月,主要完成的任务有:在已有的知识基础上,制定出合理的柴油机连杆加工工艺;选择其中一道工序——铣螺栓座面,进行夹具设计;进行说明书的编写工作。在工序编排的过程中,充分考虑多方面影响因素、结合中国机械行业现行的技术及装备条件;在夹具设计过程中使用了当前普遍使用的AutoCAD。 中国现在处于飞速发展和向世界市场全面进军的阶段,需要国人都能以饱满的热情投入到自己的岗位中去。二十一世纪这个知识时代,各个国家的竞争异常激烈,归根结蒂是经济上的竞争。一个国家只要综合国力强大,则其他事业也随之繁荣,因为政治是为经济服务,只要经济真正繁荣,那么国家也就能真正找到适合我国国情的政治方略。而通过历史可以清晰看到,每当一个朝代经济突飞猛进的时候,那么这时也是文化走向繁荣的转唳点。总之,衷心希望中国的机械行业能蒸蒸日上,引领世界的机械事业共同前进。 2绪论概述 2.1柴油机发展概况 从18世纪末19世纪初的工业革命的一团蒸汽发展为至今的柴油机,可谓历程坎坷,浸有数代科学家及工程师的心血,而至今仍在发展中。

485柴油机的配气机构的设计

485柴油机设计(配气机构) 摘要 本设计介绍了485柴油机配气机构的设计,主要是其各零部件的设计。本次设计的485柴油机主要用于轻型载货车。 配气机构的功用就是实现换气过程,即根据发动机气缸的工作顺序,定时的开启和关闭进排气门,以保证气缸排出废气和吸进新鲜空气。配气机构设计的好坏直接影响发动机整体的经济性和动力性,因此配气机构的设计在发动机整体设计上占有相当重要的作用。在气门选择上,采用每缸两个气门的方案,其优点是比较简单、可靠,对于自然吸气式柴油机可以提高新鲜空气的进气量,降低气缸的热负荷,增加气缸的耐久性和使用寿命。气门的驱动采用凸轮轴—挺柱—推杆—摇臂—气门机构。凸轮轴布置形式是下置式,采用的是整体式凸轮轴,这样的凸轮轴结构简单,加工精度高,能有良好的互换性。 本次配气机构的设计,主要包括进、排气门的设计,气门弹簧的设计,以及凸轮轴的设计。编写Matlab程序,计算得到挺柱升程表,绘出挺柱升程、速度、加速度曲线。 关键词:柴油机,配气机构,凸轮轴,气门

THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various components. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck. The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve

船舶柴油机论文柴油发动机论文

船舶柴油机论文柴油发动机论文 如何做好船舶柴油机调速系统的监督检验摘要:根据近年来的工作经验,总结出船舶柴油机调速系统普遍 存在的问题,并提出了具体的检验方法和措施。 Abstract: Combined with recent years' work experience, the problems of prevailing marine diesel engine speed control system are summed up and specific testing methods and measures are proposed. 关键词:船舶柴油机;调速系统;问题;检验方法 Key words: marine diesel engine;speed control system;issues;test method 船舶的安全航行是与柴油机调速系统安全可靠运行密切相关的,一旦发生调速系统失灵或损坏将可能导致船舶和柴油机的重大事故。所以做好调速系统的监督检验,督促船东搞好日常正确维修、保养和使用尤为重要。船舶规范对调速性能提出了具体的要求,要求调速器的静态特性、动态特性符合有关规定,以确保调速系统在柴油机工作过程中,当外界负荷发生变化时,能够自动地调节供油量,以保持柴油机在规定的稳定转速范围内运转。

根据近几年的实船营运检验状况看,柴油机调速系统在使用、维修和管理等方面都存在着一定的问题,尤其是老旧船舶柴油机问题更为严重。为了改善这种状况,保证柴油机调速系统的安全运行,本人总结了近年来调速系统普遍存在的问题,并对问题提出了具体的检验方法和措施如下: ①由于船舶柴油机(特别是老旧船舶的柴油机)运转时间过久后,柴油机的性能变差,热效率、机械效率下降,燃烧不良,传热部件表面的污垢等原因,导致柴油机发不出原来的功率。而当调速系统使柴油机达到额定转速时,供给柴油机的燃油得不到充分的燃烧,燃烧过程将剧烈恶化,出现冒黑烟等超负荷现象,造成零件的损坏,所以,必须防止在此转速下运行。柴油机达到最高稳定转速时已低于额定转速。显而易见,为了保证柴油机的安全运行,柴油机必须降低负荷使用。而调速器额定转速的限位螺钉原有的位置不能满足需要,所以必须采取措施:当柴油机达到一定负荷,既柴油机在达到最高稳定转速时,能稳定运行,柴油机各项性能指标保持稳定正常时,此时重新固定限位螺钉的位置。(此位置就是柴油机最高稳定转速时调速器驱动油门拉杆相对供油位置)并进行铅封,从而保证了柴油机在安全的负荷下运行,杜绝了柴油机超负荷现象的发生。 ②在检验中发现,个别船舶已将调速器最高转速及最低稳定转速限位螺钉拆掉,而导致调速器操纵时无法限制柴油机的转速,调

内燃机车柴油机论文柴油机修理论文

内燃机车柴油机论文柴油机修理论文 JMY-600型内燃机车液力变扭器解析与技术改进 要通过对JMY-600型内燃机车液力变扭器内部结构解析,了解变扭器工作原理,并进行技术改进,降低故障率。摘 关键词液力变扭器;结构原理;技术改进 1 传动装置概述 机车传动装置的作用是充分发挥柴油机功率,获得理想牵引特性曲线。液力传动作为机车三大传动(机械、液力、电传动)方式之一,具有传动效率高,性能可靠,操纵简便等优点,广泛应用于轨道交通的工程机车上。 2 液力传动装置解析 液力传动装置分为两种,一种是通过变扭器、星形齿轮变速箱实现;另一种是本文解析的设置多个变扭器实现动力传递及变速要求。根据下图所示,以机车起步、前进方向为例,解析柴油机动力经液力变扭器的传动过程。图中Z85齿轮为主动齿轮(其轴为柴油机动力输入轴),通过Z61齿轮,驱动前进变扭器ⅠⅡ的主动轴旋转,该主动轴带动B45启动变扭器与B85运行变扭器的泵轮旋转,此时,前进主控制阀1若通过电磁阀控制打开通向B45变扭器的油路,则液力油通过B45启动变扭器的导论流向泵轮,泵轮的旋转将液力油以一定的方向和流速甩出,进入其外围的涡轮,从而带动B45的涡轮旋转,涡轮带动从动轴旋转(其上Z36齿轮旋转),通过介轮Z55将动力传递到

Z54上,再通过其输出轴将动力→万向轴节→传动轴→万向轴节→车轮,完成机车的起步过程(前进B45工作的同时,其它三个变扭器因无液力油输入,处于空转状态)。 其中,供油泵4的作用是为主控制阀提供压力油和部件润滑油;惰性泵6的作用是机车被拖挂运行时,为液力变扭器提供润滑压力油;Z55介轮设置的作用是为纵向拉长变扭器箱体,使变扭箱的输出动力→万向轴节→传动轴→万向轴节→车轮时,传动轴的倾斜度不至过大,否则会损坏传动轴两端的万向轴节。 3 主控制阀工作原理和技术改进 主控制阀分为换向、前进、后退控制阀,其结构和控制原理相同,均各自相连两个电磁阀,打开不同气路,推动活塞产生相应行程。以换向主控制阀为例(如图2为主控阀上部),前进电磁阀得电后,打开气路,将5kpa的压力空气通过主控制阀A口进入,推动活塞下移28mm,推动如图导杆7下移28mm,打开主控制阀通往前进变扭器的油路(反之B口进气,活塞下移56mm,推动导杆7,打开后退变扭器油路)。 主控制阀装在变扭器的箱体中,其内部的两个活塞均靠φ55×3.5mm的O型橡胶圈密封,由于频繁往复动作,密封圈易磨损漏气,会导致活塞下方产生背压,使行程不足28mm或56mm,打不开主控制阀油路,使变扭器无油而处于空转状态,无法实现动力传递。为消除背压现象,作技术改进如下:

(完整版)柴油机连杆的优化设计毕业设计

毕业设计(论文) 题目6108柴油机 连杆的优化设计

注意事项 1.设计(论文)的内容包括: 1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作) 2)原创性声明 3)中文摘要(300字左右)、关键词 4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入) 6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论 7)参考文献 8)致谢 9)附录(对论文支持必要时) 2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。 4.文字、图表要求: 1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写 2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画 3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印 4)图表应绘制于无格子的页面上 5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档 5.装订顺序 1)设计(论文)

2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它

学生毕业设计(论文)原创性声明 本人以信誉声明:所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果,设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计(论文)作者(签字): 年月

孙修亮 柴油机论文

新技术在柴油机上的应用 专业:机械设计制造及其自动化 班级:08机电一班 姓名:孙修亮 学号:080105056 2011年12月23日

现代车用柴油机共轨式电喷的新技术 内容提要:本文阐述了现代车用柴油机电控系统的发展目的、意义和现状;重点介绍了现代轿车柴油机电控系统(含时间控制的柴油电喷、共轨式电喷、涡轮增压中冷、废气再循环等)的新技术;同时指出其中共轨式电喷的新技术是今后现代车用柴油机发展的必然趋势。 关键词:柴油机电控系统共轨式电喷新技术 一、车用柴油机电控系统的发展 与现代汽车汽油机电控技术的发展背景一样,即面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题,现代汽车柴油机不得不采用和发展电子控制系统,以便保持汽车柴油机的可持续发展,更充分发挥柴油机固有的优点(低油耗和低CO2排放)。在保持柴油机卓越的燃油经济性的同时,要想满足越来越严格的排放法规,除了降低润滑油消耗、优化涡轮增压技术和使用先进的废气后处理系统外,最主要还需进一步改善柴油机的燃烧过程。而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键环节,利用微机电控技术改进燃烧过程应用了很多新技术,有的新技术虽然与电控技术没有直接的关联,但由于改善了整机性能,仍然与电控技术有间接的联系。

柴油机电控技术的发展过程与汽油机电控系统相似。自80年代开始进入市场的现代汽车柴油机电控系统也是随着控制项目的不断增多,控制任务从简单到复杂,直至全方位控制。例如,早期的电控燃油喷射系统都采用了“位置控制”,保持了传统的脉冲高压供油原理,只是通过以微机为核心的控制单元对位置伺服机构进行控制,改变油量调节齿条(直列泵)或油量调节滑套(VE型分配泵)等的位置,用以调节喷油泵的循环供(喷)油量。但由于位置伺服机构执行频率响应慢,控制频率低,控制精度不稳定,经过了近十年的发展,到90年代初,“时间控制”式电控燃油喷射系统开发成功,采用了新型高速强力电磁阀代替传统的油量调节齿条(直列泵)或油量调节滑套(VE型分配泵)等,直接对高压燃油进行数字式的高频调节,由电磁阀的关闭时刻和闭合持续时间决定循环供(喷)油量和供(喷)油正时。尽管如此,这种“时间控制”式电控燃油喷射系统仍保持了传统的脉冲高压供油原理。直到90年代中期,一种新型的电控共轨式燃油喷射系统问世,抛弃了传统的脉冲高压供油原理,采用“时间-压力控制”式燃油计量原理,通过对公共油轨中油压的连续控制和各缸喷油过程的电磁阀控制相结合的方式实现对循环供(喷)油量的控制,才使柴油机的电控燃油喷射技术进入了一个新的发展阶段。

柴油机电控技术的发展毕业论文

柴油机电控技术的发展毕业论文

江苏省交通技师学院毕业设计(论文) 论电控柴油机发展研究 系名:(四号宋体) 专业班级:(四号宋体) 学生姓名:马大伟 学号:(四号宋体) 指导教师姓名:(四号宋体) 年月

Abstract Diesel engines technology is in solving the problem of energy crisis, and emission pollution two problems in the background, the rapid development of the electronic control technology platform developed on. Gasoline engine electric technology development for diesel engines technology development has provided valuable experience. Along with the world urban transportation vehicles, the rapid increase of diesel exhaust gas has become the main pollution sources to the earth's environment. World has started looking for and effective technical measures actively to reduce and control for reducing emissions of pollutants. Diesel common rail https://www.360docs.net/doc/228411074.html,mon rail electronic-control fuel injection technology is a relatively successful control pollution emissions of new technology. In recent years, pick to diesel technology rapid development and application, greatly promote the engine performance improvement. Electronic paper introduces the structure and working principle of diesel engine control technology and development situation of diesel engines in China and the status of research technique in diesel engines in China, points out that the technology development process, analyzes the problems existing in the future development of diesel engines. Keywords: diesel Electronic technology developmen

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