可變壓縮比技術(shù)_第1頁(yè)
可變壓縮比技術(shù)_第2頁(yè)
可變壓縮比技術(shù)_第3頁(yè)
可變壓縮比技術(shù)_第4頁(yè)
可變壓縮比技術(shù)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩18頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、用多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)提高發(fā)動(dòng)機(jī) 性能的研究 A Study of a Multiple-link Variable Compression Ratio System for Improving Engine Performance 可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可變壓縮比技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率,很大程度上改善了 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性 有利于降低排放 具有良好的燃料適應(yīng)性 相同輸出功率的情況下結(jié)構(gòu)可以更緊湊,達(dá) 到小排量大功率、大扭矩 兼顧部分負(fù)荷時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性和大負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性,改善發(fā)動(dòng) 機(jī)低速動(dòng)力性能的同時(shí)還避免燃燒過(guò)程中的爆震風(fēng)險(xiǎn) 可變壓縮比技術(shù)具有下列優(yōu)勢(shì): 可變壓縮比技術(shù)的必要性:隨著

2、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性要求的提高,發(fā)動(dòng)機(jī)在高速大 負(fù)荷下動(dòng)力性能好與中、低速中小負(fù)荷下動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性能較差的矛盾卻越 來(lái)越突出。 存在的問(wèn)題 VCR發(fā)動(dòng)機(jī)一般都結(jié)構(gòu)復(fù)雜,通常都需要對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn)行大幅度改變,加工困難 新增的部件使發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦、振動(dòng)增加,也使發(fā) 動(dòng)機(jī)的質(zhì)量增加,這些大質(zhì)量體的移動(dòng)會(huì)耗費(fèi)很 大一部分能量 適時(shí)準(zhǔn)確的改變壓縮比需要相應(yīng)的高精度控制設(shè) 備,匹配困難 密封性問(wèn)題 研發(fā)成本高 可變壓縮比技術(shù)的展望可變壓縮比技術(shù)的展望 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)理論、微機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等技 術(shù)的飛速發(fā)展, 可變壓縮比技術(shù)會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上, 它 可使發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能在各工況變化范圍內(nèi)得到

3、優(yōu)化。 VCR技術(shù)使未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)趨向于小型化、節(jié)能環(huán)保且能提供強(qiáng)大 的動(dòng)力。 未來(lái)的VCR發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)之間的互換性,以推動(dòng)量 產(chǎn)。如現(xiàn)有的排氣后處理系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)系統(tǒng)、變速器等均 可照常使用,而不需去重新開(kāi)發(fā)。 未來(lái)的VCR發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)與先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)相配合,以盡可能精 確地連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比,使其滿足不同的工況和使用要求,獲得更 高的效率。 應(yīng)加大可變壓縮比技術(shù)研發(fā)投入,結(jié)合VVT、GDI、HCCI、渦輪增 壓、稀薄燃燒等新技術(shù)來(lái)改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。 可變壓縮比的實(shí)現(xiàn)方案可變壓縮比的實(shí)現(xiàn)方案 壓縮比的定義:氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值, 改變發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比可通過(guò)改變氣缸的工

4、作容積和燃 燒室容積來(lái)實(shí)現(xiàn) 可變壓縮比技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案: 通過(guò)改變氣缸蓋的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 通過(guò)改變缸體結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 通過(guò)改變活塞及曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 本文研究的主要內(nèi)容是通過(guò)一種多連桿機(jī)構(gòu) (Muti-link)來(lái)改變壓縮比 本文的主要內(nèi)容 本文研究的主要內(nèi)容是將可變壓縮比技術(shù)應(yīng) 用到一臺(tái)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中,并研究其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 性能的影響。此VCR系統(tǒng)使用一種新的活塞-曲軸 系統(tǒng)并入一個(gè)多連桿機(jī)制來(lái)改變活塞在上止點(diǎn)的 移動(dòng)并因此獲得了與工況相匹配的最佳的壓縮比。 這一多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)可以在不提高發(fā)動(dòng)機(jī) 尺寸和重量的情況下安裝。 結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷下應(yīng)用廢氣 再循環(huán)并提高壓縮比、在高負(fù)荷下采用

5、更高的增 壓壓力并降低壓縮比,這樣都可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的 燃油經(jīng)濟(jì)性和輸出功率。 多連桿多連桿VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的配置與原理發(fā)動(dòng)機(jī)的配置與原理 運(yùn)動(dòng)規(guī)律:活塞與曲軸通過(guò)上連桿與下連桿連在一起。下連桿也通過(guò)控制連桿連接到了控 制軸偏心軸頸中心。曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了下連桿圍繞著主軸頸的中心旋轉(zhuǎn),同時(shí)圍繞著曲柄 銷的中心轉(zhuǎn)動(dòng)。 壓縮比改變的原理:移動(dòng)偏心軸的中心向上使下連桿順時(shí)針傾斜,因此使活塞的上止點(diǎn)和 下止點(diǎn)的位置同時(shí)下降以降低壓縮比。相反,偏心軸的中心向下移動(dòng)可以提高壓縮比。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)度與負(fù)荷來(lái)改變壓縮比 在低速低負(fù)荷時(shí)采 用高壓縮比14:1以 獲得提高燃油經(jīng)濟(jì)性 的最佳效果 隨著負(fù)荷的增加, 減小壓

6、縮比以防止爆 震發(fā)生 為了在全負(fù)荷時(shí)采 用高增壓,將壓縮比 設(shè)為最低值8:1 活塞行程的特性活塞行程的特性 傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng) 速度在上止點(diǎn)時(shí)比下止點(diǎn)時(shí) 要快,而VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞 在上止點(diǎn)時(shí)移動(dòng)速度變慢而 在下止點(diǎn)時(shí)的速度更快,因 此比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更加接近簡(jiǎn) 諧運(yùn)動(dòng)。 從圖中可以看出VCR發(fā) 動(dòng)機(jī)的膨脹行程前半部分角 度為92,比原發(fā)動(dòng)機(jī)大 14%,這一特點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的 性能(包括燃燒在內(nèi))產(chǎn)生 了實(shí)質(zhì)性的影響。 活塞行程特性對(duì)各項(xiàng)損失的影響 時(shí)間 損失 漏氣 損失 摩擦 損失 冷卻 損失 時(shí)間損失時(shí)間損失 時(shí)間損失:內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)中一個(gè)由燃燒速度的有限性所造成的損失。 兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒周期基

7、本相同,VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在上止點(diǎn)速度低,因此與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比 在上止點(diǎn)附近占用的時(shí)間長(zhǎng)。因此,在燃燒周期開(kāi)始與結(jié)束時(shí),VCR發(fā)動(dòng)機(jī)活塞比原發(fā)動(dòng)機(jī)更加 接近上止點(diǎn)位置。與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比這能減少VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)間損失。減少時(shí)間損失能相應(yīng)提高 0.5%的燃油經(jīng)濟(jì)性。 漏氣損失漏氣損失 在不考慮增壓的情況下, VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的漏氣量比原 發(fā)動(dòng)機(jī)的要高5L/min。 漏氣損失增加的原因: VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在上止 點(diǎn)的速度較低,與原發(fā)動(dòng) 機(jī)相比活塞在上止點(diǎn)有較 長(zhǎng)的停留時(shí)間,而這段時(shí) 間內(nèi)缸內(nèi)壓力比較高 摩擦損失摩擦損失 當(dāng)燃燒壓力作用于活塞 頂時(shí),由于VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的上連 桿處于垂直狀態(tài),活塞的側(cè) 向里大幅

8、度降低。因此,活 塞銷所承受的負(fù)荷也降低, 這可以在活塞與活塞銷方面 減少摩擦損失。因此,由于 使用較多連桿導(dǎo)致的摩擦增 加被抵消了,總的發(fā)動(dòng)機(jī)摩 擦也會(huì)降低。 在超過(guò)5000轉(zhuǎn)的高速范 圍內(nèi)摩擦往往要比原發(fā)動(dòng)機(jī) 的要高。這與VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的主 要循環(huán)部件的重量高于原發(fā) 動(dòng)機(jī)的相應(yīng)部件有關(guān),同時(shí) 由于VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的多連桿機(jī)構(gòu) 而帶有更多的滑動(dòng)部件。 活塞拍擊導(dǎo)致的缸體振動(dòng)活塞拍擊導(dǎo)致的缸體振動(dòng) 實(shí)驗(yàn)工況: 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:1200r/min 點(diǎn)火時(shí)間:上止點(diǎn)前30 125um的安裝間隙=標(biāo)準(zhǔn)水平下的實(shí)際間隙的160% 冷卻損失與熱平衡冷卻損失與熱平衡 冷卻損失增加:活塞處于上止點(diǎn)附近時(shí)速度變慢,使燃

9、燒氣體較長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高壓下 “其他各類損失”:摩擦損失,泵氣損失,未燃碳?xì)湟约奥庠斐傻膿p失,其中漏氣損失 增加,但摩擦損失減少,所以導(dǎo)致總的“其他各類損失”減少。 結(jié)論:可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)可以獲得與原發(fā)動(dòng)機(jī)相同的熱效率 容積效率比較容積效率比較 原因:由于VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的活 塞速度在下止點(diǎn)時(shí)更高,兩 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在相同的進(jìn)氣門關(guān) 閉時(shí)刻,可變壓縮比活塞與 原發(fā)動(dòng)機(jī)相比應(yīng)該提高到一 個(gè)更高的位置。因此,在高 速范圍進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻減緩, VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率往往 比原發(fā)動(dòng)機(jī)的要低。 從圖中可以看出:在中低速 范圍,可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的 容積效率略高,而在高速范 圍容積效率比原發(fā)動(dòng)機(jī)要低 采用較高的壓縮

10、比以及采用較高的壓縮比以及EGR率對(duì)降低燃油消耗的影響率對(duì)降低燃油消耗的影響 在壓縮比為8.6:1的情況下, VCR發(fā)動(dòng)機(jī)可以與原發(fā)動(dòng)機(jī)獲 得相同的熱效率。 提高壓縮比可以提高冷卻 損失和未燃碳?xì)?,但降低?排氣損失,因此使VCR發(fā)動(dòng)機(jī) 的總熱效率上升。此外,使 用EGR降低其他各類損失中的 泵氣損失與冷卻損失,這對(duì) 提高燃油經(jīng)濟(jì)性都有很大的 影響。 高壓縮比對(duì)擴(kuò)大EGR極限的影響 此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況為:轉(zhuǎn)速 2000轉(zhuǎn),有效制動(dòng)扭矩60Nm, 無(wú)渦流控制閥。 與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比,VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的 活塞行程特點(diǎn)與更高的壓縮比 的共同作用下提高了燃燒穩(wěn)定 性并使喘振扭矩降低到了一個(gè) 比較低的水平。結(jié)果,

11、可以看 出與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比,EGR的極限 提高了大約10%。 VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的擴(kuò)大的EGR的極限對(duì)降低油耗的影響 從圖中可以看出:僅 僅把壓縮比從8.6提高 到14.3能降低油耗高達(dá) 7%,再使用EGR并使用 渦流控制閥提高EGR的 極限,可以降低油耗 最多為13% 實(shí)驗(yàn)工況:轉(zhuǎn)速為 2000r/min和有效制 動(dòng)扭矩為60Nm(代 表1000km/h的穩(wěn)定 運(yùn)行工況) 各種措施對(duì)最大功率的影響各種措施對(duì)最大功率的影響 A/R值是壓氣機(jī)殼體 及渦輪殼體的幾何特 性數(shù)字 低速全負(fù)荷時(shí)的增壓壓力低速全負(fù)荷時(shí)的增壓壓力 降低壓縮比提高了渦輪機(jī)進(jìn)排氣溫度同時(shí)提高了排氣能量,在低速區(qū)域,使得 VCR發(fā)動(dòng)機(jī)以較大的A/R比提供等于原發(fā)動(dòng)機(jī)相同的增壓壓力。因此,更高的A/R比提 高了VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率,同時(shí)能在低轉(zhuǎn)速區(qū)保持與原發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。 結(jié)論結(jié)論 在一臺(tái)VCR發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上采用可變壓縮比機(jī) 構(gòu)可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生下列影響。 (1)VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)具有類似于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),這可以減少摩擦損失 和時(shí)間損失,盡管冷卻損失和由漏氣帶來(lái)的損失增加。由此產(chǎn)生的抵消作用使得 在同樣的壓縮比下,VCR發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的熱效率等于原發(fā)動(dòng)機(jī)。 (2)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中,可變壓

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論