发动机性能教案

发动机性能教案（11篇）

1.发动机性能教案 篇一

塞式喷管发动机的性能预示

采用理论分析的方法并结合塞式喷管的结构特点,建立塞式喷管壁面的的`压力分布模型,对全长型、截短型以及考虑底部推力、底部二次流等情况下的塞式喷管发动机进行了性能预示,并同试验结果进行了对比分析.分析结果表明,塞式喷管发动机的性能预示结果同试验结果吻合较好,验证了预示模型的可行性,但是在某些工作压比下,预测值与试验值之间还有一定程度的差异,塞式喷管发动机的性能预示模型还有待进一步的完善.

作 者：琚春光 刘宇 JU Chun-guang LIU Yu 作者单位：北京航空航天大学,宇航学院,北京,100083刊 名：宇航学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ASTRONAUTICS年，卷(期)：27(5)分类号：V435.23关键词：火箭发动机 喷管 塞式喷管 性能预示 模型

2.发动机性能教案 篇二

柴油发动机的起动系统选用是否合理, 对汽车整车性能影响很大, 为使柴油发动机起动系统经济、合理、可靠, 设计合适的起动机与柴油机相匹配是整个柴油机起动系统的关键。起动机与柴油机的匹配变化因素很多, 包括柴油机的类型、缸数、缸径、转速、传动比等等, 柴油机能否顺利起动主要取决于起动机的起动性能与柴油机的起动性能是否匹配。

1 柴油发动机的起动系统组成

柴油发动机的起动系统有蓄电池、起动回路电缆、控制线路、起动机四部分组成, 见图1。柴油发动机在以自身动力运转之前, 必须借助外力旋转, 发动机借外力由静止状态过渡到能自行运转的过程称为发动机的起动, 而发动机借助的外力就由起动机来完成的。起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成, 见图2, 其主要功用是起动发动机。

2 柴油机的起动性能

柴油机的起动性能主要指柴油机的最大起动阻力矩、柴油机最低起动转速、柴油机的功率。

2.1 柴油机最大起动阻力矩

当旋转柴油机的曲轴时需克服的阻力矩称为起动阻力矩。起动机要有足够大的力矩来克服柴油机初始转动时的各种阻力矩。由于柴油机的曲轴旋转具有高度的不均匀性, 起动时起动阻力矩是反复冲击的力矩, 当柴油机活塞压缩近于上死点位置时, 起动阻力矩最大, 此时的起动阻力矩称为最大起动阻力矩。柴油机的起动阻力矩由三部分组成: (1) 摩擦阻力矩:柴油机的摩擦阻力矩主要取决于活塞与气缸壁的摩擦、凸轮轴与轴衬、曲轴与轴承及齿轮系的摩擦等。另一方面取决于润滑油的粘度、柴油发动机温度、曲轴转速、柴油发动机的型式和磨损程度。摩擦阻力矩在0℃时占全部柴油机起动阻力矩的60%左右, 在-10℃～-20℃时达到80～90%。

(2) 压缩阻力矩:压缩阻力矩是指活塞压缩气体时所受到的阻力, 如图3所示。主要与气缸工作容积和压缩比有关, 它随着曲轴转速的升高而降低, 在0℃时, 压缩阻力矩占全部柴油机起动阻力矩的25%左右。

(3) 辅助机构阻力矩:辅助机构包括供油系统、机油泵、水泵、配气机构、打气泵和发电机等。在0℃时, 辅助机构阻力矩占全部柴油机起动阻力矩的15%左右。

2.2 柴油机最低起动转速

在一定温度下, 为顺利起动柴油机, 不但要使柴油机转动, 而且还要使柴油机达到一定转速, 这个能使柴油机顺利起动的曲轴最低转速称为最低起动转速。起动机传给柴油机曲轴的转速要大于柴油机的最低起动转速。柴油机具有18～20的压缩比, 在压缩行程末了, 燃烧室空气温度达到400℃以上, 喷进燃烧室的液体燃料 (雾化的柴油小颗粒) 与高温的空气接触即自己着火。所以决定柴油机起动的主要因素是被压缩的空气温度及供油量。若低于最低起动转速, 油泵供油压力不足, 供油量小, 汽缸内气流速度过低, 可燃混合气形成就不充分, 还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加, 导致柴油机不能起动。在-10℃时, 直喷式柴油机最低起动转速约为130～160r/min, 涡流式柴油机最低起动转速约为180～210r/min。

2.3 柴油机的起动功率 (PC)

柴油机的起动功率 (PC) 一般按下式计算:

式中, MC-柴油机的最大起动阻力矩 (N.m)

nmin-柴油机的最低起动转速 (r/min)

3 起动机与柴油机起动性能的匹配

柴油机工作环境温度不同, 起动机与之匹配的性能也不同。温度越低, 柴油机起动越困难。因为随着温度的降低, 给起动机供电的蓄电池容量下降, 内阻增加, 使起动机功率降低;对柴油机来说, 温度越低, 机油、柴油粘度增大, 以致摩擦阻力矩增大, 柴油汽化度降低, 不利于混合气体的形成, 引起最大起动阻力矩和最低起动转速增加, 所需的起动功率也要增大。根据机械部JB3743-84《汽车发动机性能试验方法》的规定:“不采用特殊的低温起动措施, 发动机与测功机脱开, 汽油机在-10℃, 柴油机在-5℃的气温条件下进行”, 因此只需考虑起动机在-5℃时与柴油机的匹配。

起动机的起动性能主要指起动机的功率、起动机力矩、起动机转速。

3.1 起动机功率

起动机与柴油机相匹配体现在起动机功率要合适。图4是一电压为24V, 最大功率Pmax为4.8kW, 蓄电池容量为150A.h起动机的工作特性曲线:

起动机一般为串激式直流电动机, 功率特性曲线P近似于抛物线, 功率特性曲线P上最高点a (即起动机最大输出功率) 就定义为起动机功率。为使起动可靠, 起动机功率必须适当大于柴油机起动功率。

起动机的起动功率 (Pq) 一般按下式计算:

式中:PC-柴油机的起动功率

η-起动机小齿轮与飞轮齿圈的传动效率, 取0.85。

由此可看出, 起动机的匹配工作点不是在最大功率点a, 而是在a点左侧80%附近的某点b点, 从图4中可以看出, 起动机在b点附近工作, 工作效率高, 且磁路已饱和, M∝I (力矩与电流成正比) , 力矩特性曲线M为直线, 起动机工作平稳, 转速上升快, 起动迅速。

但是并不是起动机功率越大越好, 首先选择功率大的起动机必然导致起动机体积大、重量重、成本高, 显然不经济;其次功率大的起动机所需的蓄电池容量越大, 而实际上用户不可能增大蓄电池容量, 起动机在亏电状态下工作, 起动性能将更差;最后起动机功率比较富余, 即起动机工作在远离最大功率点的某点c点, 从图4中可以看出, 起动机在c点附近工作, 工作效率低, 且磁路不饱和, M∝I2 (力矩与电流的平方成正比) , 力矩特性曲线M为抛物线, 起动机工作时力矩变化大, 转速不平稳, 不能迅速上升, 造成起动困难。

例如:某6110型柴油发动机在环境温度-5℃时, 最大起动阻力矩MC=228N.m, 最低起动转速nmin=162r/min, 计算与之匹配的起动机功率。

解:6110型柴油发动机所需的功率为:

起动机所需的功率为:

设计24V, 6kW的起动机就能满足该柴油机的起动要求。

3.2 起动机力矩

起动机力矩特性与柴油机起动性能相匹配体现在起动机能使柴油机曲轴转动, 并有足够的加速度, 能在规定的时间内 (一般不超过3s) , 使柴油机达到最低起动转速, 因此要求起动机的力矩必须克服柴油机的最大起动阻力矩。

3.3 起动机转速

起动机转速特性与柴油机起动性能相匹配体现在柴油机拖动转速符合要求。柴油机拖动转速是指柴油机关闭油门 (不打开减压阀) , 起动机能拖动柴油机的最高转速。若这个转速大于柴油机的最低起动转速, 便认为起动机的转速特性与柴油机相匹配, 柴油机要求拖动转速为270～350r/min。当起动机功率、起动力矩、匹配工作点都满足柴油机起动要求时, 拖动转速高的起动机起动能力强, 但是拖动转速也不能太高, 起动时柴油机转速太高, 造成燃油系统的调速器起作用, 使供油量减少, 汽缸内不能形成足够浓的混合气体, 导致起动时间延长, 因此拖动转速一般不要超过380r/min。

摘要：柴油汽车整车性能好坏跟柴油发动机的起动系统密切相关。本文分析了柴油发动机的起动系统组成、起动性能及与起动机的匹配问题。只有起动机的功率、力矩、转速选择合适, 才能保证柴油发动机可靠起动。

关键词：柴油发动机,起动性能,起动机,匹配

参考文献

[1] (苏) M.H.费先柯, 等.汽车拖拉机电气设备[M].北京:人民交通出版社, 1984.

[2]许实章, 电机学 (上) [M].北京:机械工业出版社, 1982.

3.发动机性能教案 篇三

关键词： 柴油机； 高压共轨系统； 数值模拟

中图分类号： TK 423文献标志码： A

文章编号： 1008-8857（2016）03-0169-07

Abstract： The structure parameters of high pressure common rail system had a direct effect on its performance and thus affected the performance of the engine.In order to make a good match between the high pressure common rail system and the engine，the engine performance analysis software GTSUITE was used to establish their coupling model.The effects of the injector control volume，the mass of the needle valve，the diameter of control orifice，the number of nozzle holes and the diameter of nozzle holes on the performance of the engine including power performance，fuel economy and emissions were analyzed.The results showed that when the control volume was above the minimum limitation，it should be reduced.When the needle valve worked smoothly，its mass should be reduced.When the input holes were large enough and there was no secondary injection，the reasonable diameters of the input holes and the output holes could be selected to ensure that the needle valve could be opened and closed quickly.The selection of the diameter and number of the injection holes depended on the common rail pressure，the maximum injection quantity and the shape of combustion chamber.Under aforementioned conditions，the best performance of the engine could be achieved.

Keywords： diesel engine； high pressure common rail system； numerical simulation

柴油机电控高压共轨喷油技术是一种能够提高燃油经济性以及排放性能的新型喷油技术.由于它在经济性、排放性等方面的优越性能以及柴油机本身所固有的优越的动力性能，使其在日本、美国、欧洲等国家和地区得到了积极的研究并广泛应用到汽车系统中.但是，其在国内的研究还处于初级阶段，与国外研究存在较大差距，所以，有必要对其进行研究.目前，国外的研究主要集中在提高发动机性能、降低排放和噪声等方面，例如：系统压力波动性研究[1-2]；燃油喷雾及燃烧过程的研究[3]；控制策略对发动机性能和排放的影响[4]等.国内也有学者对高压共轨系统进行了初步的研究，例如：高压共轨喷油系统关键结构参数对喷油规律的影响[5-6]；高压共轨喷油系统结构参数对系统响应特性的影响[7]；高压共轨喷油系统结构参数对系统性能的影响和改进[8].但是，国内外的大部分研究主要集中在高压共轨系统本身，并没有整合共轨系统和发动机整机对其进行研究，没有考虑高压共轨系统与内燃机的相互影响.所以，本文利用GT-SUITE软件建立模型，并结合实验，分析针阀控制室容积、针阀质量、喷孔数和直径对柴油机整机性能（动力性、经济性、排放性）的影响，为进一步优化高压共轨系统提供依据.

1 系统数值仿真模型建立及验证

1.1 模型的建立

本文用于研究所建立的模型有柴油机整机模型和高压共轨喷油系统模型两部分.本文用于研究的原型机为4HK1-TC型柴油机，其型式为直列式、水冷、四冲程，喷油形式是电子控制高压共轨喷油.其主要技术参数如表1所示.

本文用于研究的高压共轨原型为博世CRSN2-16型高压共轨系统，其主要技术参数如表2所示.

柴油机整机模型主要包括三个部分：进气系统、气缸和排气系统.建模时，进气计算所使用的边界条件为温度350 K、压力0.26 MPa；排气计算所使用的边界条件为：温度700 K、压力0.15 MPa.缸内气体流动模型选用EngCylFlow模型和EngCylPistCup模型，分别用于计算缸内气体流动速度和湍流强度，其计算结果可用于传热模型和计算模型的计算.缸内燃烧过程的模拟是发动机工作过程模拟的核心部分，直接影响到整个模拟的可靠性和计算精度.在建模时，本文选用的燃烧模型是DIJET模型，因为DIJET模型适用于直喷柴油机，可以用来预测燃烧率以及NOx的排放，也可预测碳烟，但是由于模型本身的局限性，对碳烟浓度的预测值不是很准确，只能用来趋势研究[9].缸内传热计算采用EngCylHeatTr模块和EngCylTWall模块.在计算传热系数时，采用的是woschni模型.采用InjProfileCoon模块模拟燃油喷射.

高压共轨喷油系统主要包括三个部分：高压油泵、共轨管和喷油器.根据高压共轨系统的结构和工作原理建立了共轨管模型和喷油器模型，将高压油泵处理成边界条件，将其看成是一个稳定的高压供油源.

1.2 模型验证

为了确保仿真结果的准确性，利用在高压轨喷油系统实验台上测得的数据进行了验证.选择发动机转速范围为1 000～3 500 r·min-1，将功率、转矩以及NOx排放的模拟值和实验值进行对比，其结果如图1所示.

由图1可知，模拟值和实验值的误差在5%以内，所以可以认定该仿真模型具有一定的准确性，可以用于后续的仿真计算.

2 仿真结果及其分析

发动机的性能主要包括动力性、经济性和排放性，因此本文从转矩、油耗、NOx排放量和碳烟排放量等指标考量高压共轨喷油系统的关键结构参数对发动机性能的影响.本文模拟时发动机转速为2 100 r·min-1，共轨压力为150 MPa，喷油提前角为-17°CA，喷油规律为单次矩形喷射.

2.1 控制室容积影响

在其他各因素都不变的情况下，选择控制室容积在5～50 mm3范围内，对其进行仿真.

图2为控制室容积对发动机性能影响的仿真结果，其中图2（a）为控制室容积对发动机转矩的影响.由图中可以看出，随着控制室容积增大，发动机转矩整体上呈线性减小.其原因是控制室容积的大小对控制室内压力的建立有很大的影响.当控制室容积较小时，控制室内压力能够迅速建立，电磁阀开启，控制室压力迅速下降，针阀迅速抬起；电磁阀关闭，控制室压力迅速上升，针阀迅速关闭.而当控制室容积较大时，控制室压力不能迅速建立，针阀不能够及时地开启和关闭，从而导致燃油雾化不良，汽缸内燃油不能及时、完全燃烧，进而造成发动机的转矩下降.

图2（b）为控制室容积对发动机油耗的影响.由图中可以看出，发动机油耗随控制室容积的增大而呈现波动性，且先上升后下降，但下降不多，下降值在1 g·（kW·h）-1内，可以认为控制室容积对油耗几乎没有影响，其影响主要表现在波动性方面.其原因是针阀控制室容积越小会导致给针阀提供的有效升程越小，喷射阻力越大，控制室和盛油腔油压波动频率和幅度也会越大，造成针阀开启、维持和关闭的不稳定，引起不正常喷射，从而引起油耗波动.从图2（b）也可以看出，随着控制室容积的减小，其波动性增强.

图2（c）为控制室容积对发动机废气排放量的影响.由图中可以看出，NOx排放量和碳烟排放量几乎不随控制室容积的变化而变化，所以可以认为控制室容积对NOx排放量和碳烟排放量基本无影响.

由以上分析可知，较小的控制室容积有利于提高发动机的动力性能，但是针阀控制室容积过小会导致针阀开启、维持和关闭的不稳定，引起不正常喷射，使其燃油经济性降低.另外，针阀的最大升程已经确定，所以针阀控制室的高度受到限制，因此选择控制室容积在20～30 mm3范围内比较合适.

2.2 针阀质量的影响

本文设置针阀质量的范围为2～9 g.图3为针阀质量对发动机性能影响的仿真结果，其中图3（a）为针阀质量对发动机转矩的影响.从图中可以看出，当针阀质量为3 g时，发动机扭矩达到最大值，但是随着针阀质量不断增大，其扭矩逐渐减小.其原因是针阀质量越小，其响应速度越快，但是其稳定性越差，所以当针阀质量小于3 g时，其对稳定性的影响大于对响应性的影响，从而导致发动机转矩下降.

图3（b）为针阀质量对发动机油耗的影响.由图中可以看出，随着针阀质量增加，其油耗波动性减弱.其原因是针阀质量的增加导致稳定性的增加.从图3（b）也可以看出，对于发动机油耗，针阀质量对其稳定性的影响大于对响应性的影响.

图3（c）为针阀质量对发动机废气排放量的影响.由图中可以看出，针阀质量对NOx和碳烟排放量几乎没有影响.

由以上分析可知，在选择针阀质量时应在保证针阀运行平稳的前提下尽量减小其质量.

2.3 喷嘴喷孔数和直径对发动机性能的影响

本文共设置了11组不同的喷孔数和直径，其中：第1～5组是在总流通面积近似为0.157 0 mm2时改变喷孔数，求得喷孔直径；第6～10组是在总流通面积近似为0.188 4 mm2时改变喷孔数，求得喷孔直径；第11组主要是用来对照.喷孔数和直径设置如表3所示.

图4为喷嘴喷孔数和直径对发动机性能影响的仿真结果，其中图4（a）为喷孔数和直径对发动机转矩的影响.由图中可以看出：第1～5组发动机的转矩几乎无变化；第6～10组发动机的转矩也几乎没有变化，但比第1～5组有明显的提高；而第11组的发动机转矩却显著下降.由此可知，发动机的动力性能主要受总流通面积的影响.其原因是流通面积增大导致喷油量增大，从而导致单位时间内燃油量增多，进而其扭矩增大.第11组其扭矩急剧减小，可能是因为其流通面积过小导致缸内燃烧的不正常.

图4（b）为喷油嘴喷孔数和直径对发动机油耗的影响.由图中可以看出，喷孔数和直径对油耗几乎没有影响.而第11组的发动机油耗的急剧上升明显是因为喷油量的不足导致燃烧不正常.

图4（c）为喷油嘴喷孔数和直径对发动机排放的影响.由图中可以看出，在总流通面积一定的情况下，NOx排放量随着喷孔数的增多而增多，其原因可能是喷孔数增多、喷孔直径的减小虽然能够改善燃油的雾化，但是由于在燃烧室内混合气是否均匀还与燃烧室形状有关.而不合适的燃烧室形状正是导致NOx排放量不降反增的原因.另外，总流通面积增大导致NOx排放量减少，这可能是由轨压和燃烧室的形状等因素造成的.碳烟排放量随着总流通面积增加而增加的原因是喷射燃料的增加会导致燃烧不完全.

经过以上分析可知，对于喷嘴喷孔数和直径的选择应综合考虑喷射压力、燃烧室形状和最大喷油量等因素.

2.4 控制量孔直径对发动机性能的影响

本文设置了9组数据，其中第1～3组、第4～6组、第7～9组各自进油孔直径不变，改变出油孔直径.进、出油孔直径设置如表4所示.

图5为进、出油孔直径对发动机性能影响的仿真结果，其中图5（a）为控制室进、出油孔直径对发动机转矩的影响.由图中可以看出，随着进油孔直径增大，发动机转矩减小.其原因是在进油量孔直径较小时，当电磁阀打开，由于控制室压力卸载快，控制室压力迅速降低，针阀迅速开启；当电磁阀关闭时，控制室压力升高缓慢.针阀的响应速度直接影响喷油规律，进而影响发动机的转矩.当进油孔直径一定而出油孔增大时，发动机转矩略微升高，出现了与进油孔直径增大时截然不同的情况，其原因是控制室压力变化的快慢影响了针阀升降的快慢.所以为了获得较大的转矩，需要采用较小的进油孔直径配合较大的出油孔直径.

图5（b）为进、出油孔直径对发动机油耗的影响.从图中可以看出，出油孔直径对发动机油耗几乎没有影响，而在进油孔直径较大时才会对发动机油耗产生影响.其原因在进油孔直径达到一定时，电磁阀打开，控制室压力不能有效降低，针阀开启过程缓慢，从而引起油耗增多.

图5（c）为进、出油孔直径对发动机排放的影响.从图中可以看出，随着进油孔直径增大，NOx排放量增加，而碳烟排放量降低，而出油孔对两者却几乎没有影响.其原因是进油孔直径较小时，当针阀落座后，由于针阀腔压力波动，可能使针阀再次抬起，产生二次喷射.二次喷射的燃油因为不能完全燃烧，导致燃烧室内温度下降，从而引起NOx排放量降低，碳烟排放量升高.

由以上分析可知，选择进、出油孔直径时，应在保证控制室内压力迅速建立的情况下，避免产生二次喷射，以获得较好的发动机综合性能.

3 结 论

（1） 控制容积的大小影响了控制室内压力的建立，进而影响发动机的性能.控制容积过小，压力波动增大，燃油经济性变差.但随着控制容积的增大，发动机动力性能降低.所以在保证正常喷射情况下，应尽量减小控制室容积.

（2） 针阀质量越小，其响应速度越快，发动机的动力性能越好，但稳定性降低，导致发动机经济性变差.所以在保持运行稳定的情况下，应尽量减小针阀质量.

（3） 喷嘴喷孔直径越小，燃油雾化越好，燃烧性能越好.但是要获得较好的发动机性能还需要考虑燃烧室形状、喷油压力和最大喷油量的影响.

（4） 进油孔直径越小，针阀开启速度快，扭矩增大，油耗减小，但是越有可能产生二次喷射，导致碳烟排放量增多.而出油孔直径对发动机性能的影响很小.所以在选择进、出油孔直径时，应在不产生二次喷射的情况下，保证控制室内压力的迅速建立.

由本文的仿真结果可以看出，对于发动机排放的预测，GTSUITE软件存在着不足，这反映了一维模型的局限性.另外，仿真中很多影响因素没有考虑，导致结果与现实情况有出入，今后的研究应深入探究这些因素.

参考文献：

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[6] 刘峰.柴油机高压共轨燃油喷射系统仿真计算研究[D].北京：北京交通大学，2009.

[7] 陆静兵.共轨喷油器结构参数对液力响应的影响研究[D].成都：西南交通大学，2010.

[8] 颜松.柴油机高压共轨系统压力动态特性模拟[D].杭州：浙江大学，2005.

4.发动机性能教案 篇四

多模态冲压发动机提高性能的技术途径

为了使高超声速冲压发动机在宽飞行条件下同时具有高比冲、高推力系数、高推重比,在讨论多模态冲压发动机的不同工作模态特性基础上,提出了改进进气道/燃烧室/尾喷管参数协调状态的技术途径.在固定几何的条件下,采用一体化设计内流通道,并巧妙地调节加热规律,使得在不同飞行条件下采用不同的优化工作模态,从而防止进气道出现亚声速溢流或过度超临界,防止尾喷管产生膨胀过度或不足,防止燃烧室内的.过度高温高压,并使冲量增量最大.此外,就国内外在研制过程中曾出现过许多经验教训及应引起关注的技术创新点进行了讨论.

作 者：叶中元 黄伏军 董建明 作者单位：航天机电集团公司31所,北京,100074刊 名：推进技术 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY年，卷(期)：22(6)分类号：V235.21关键词：超燃冲压发动机 多模态冲压发动机 高超声速冲压发动机 模态特性 技术途径

5.发动机性能教案 篇五

改进BP神经网络在冲压发动机性能预测中的应用

提出了一种应用改进BP人工神经网络进行冲压发动机性能预测的新方法.编制了仿真程序,并对几种算法的学习收敛速度进行了比较.仿真结果表明,模型预测的冲压发动机性能误差低于3%,较好地解决了工程实际问题.

作 者：陈世立 陈新民 Chen Shili Chen Xinmin 作者单位：中国运载火箭技术研究院研究发展中心,北京,100076刊 名：导弹与航天运载技术 ISTIC PKU英文刊名：MISSILES AND SPACE VEHICLES年，卷(期)：2007“”(3)分类号：V430关键词：神经网络 BP算法 冲压发动机

6.发动机性能教案 篇六

采用弯扭导向器改型涡轮级提高发动机性能的三维粘性流场的数值研究

对某型涡喷发动机涡轮级导向器进行了全三维弯扭设计以后，在保证涡轮前总温、总压和燃气流量的前提下，合理调整尾喷管面积，提高涡轮后背压，保证在设计转速下涡轮输出功与原型涡轮级相同，从而保证了压气机的设计点和喘振裕度，同时提高了发动机推力。带来这样效果的.原因是弯扭导向器使涡轮级的效率提高，导致涡轮出口总压的提高。本文对改型和原型涡轮级进行了全三维粘性数值模拟和气动分析，分析结果表明上述设计思想和结论是正确的。

作 者：郑严 袁宁 王仲奇 ZHENG Yan YUAN Ning WANG Zhong-qi 作者单位：哈尔滨工业大学动力工程系,刊 名：航空动力学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF AEROSPACE POWER年，卷(期)：200116(2)分类号：V211关键词：航空发动机 数值模拟 弯扭导向器 粘性流动

7.二甲醚发动机性能及开发难点分析 篇七

随着世界能源危机和环保问题日益突出, 汽车工业面临着严峻的挑战。发展新的清洁能源, 尤其是符合我国能源资源特点的汽车代用燃料已迫在眉睫。二甲醚是一种可再生清洁能源, 作为车用替代燃料, 其十六烷值 (55—60) 高于柴油 (40—55) , 具有优良的压燃性, 非常适合压燃式发动机, 是柴油发动机理想的替代燃料。而且, 二甲醚由于其特殊物化特性, 能够实现高效低污染燃烧, 并能改善我国的能源结构, 近年来日益受到人们的重视。

二、二甲醚燃料的物化特性

二甲醚 (Dimethyl Ether, 简称DME) , 是一种最简单的醚类化合物, 又称木醚、甲醚、氧二甲, 分子式为CH3OCH3, 分子量46.069, 在常温常压下为气体, 在一定压力下, 可溶于水及烃类物质, 通常将二甲醚加压到1.5~3MPa以液态形式进行储存。液体二甲醚看似水, 无色、几乎无臭、无毒、不致癌、不致变、腐蚀性小、对环境无污染。二甲醚因其特有的分子结构和理化性质, 用途十分广泛, 目前主要用途是作气雾剂的抛射剂。它的基本物理化学性质与液化石油气很相似, 可应用于现己比较成熟的石油液化气储藏和供应销售方式。由于二甲醚是无色、无毒、环境友好的化合物, 且具有良好的燃料性能, 可以替代柴油用作清洁的汽车燃料, 能使发动机在不采取任何后处理措施时能够达到欧III排放标准。二甲醚能获得如此优异的性能, 是与其物理化学性质分不开的。表1比较了二甲醚与柴油及其它代用燃料的主要物化特性。

三、二甲醚作为柴油机代用燃料的主要特点

从二甲醚的物化特性可以得出, 二甲醚能作为柴油机代用燃料主要是具有以下特点:

(一) 二甲醚的化学分子式为CH3OCH3, 分子式中没有C-C键, 且含氧高达34.8%。

无C-C键的分子结构减少了微粒形成的可能性;分子中含氧高, 一方面对实现无烟燃烧有利, 另一方面, 较高的含氧量有利于燃烧, 需要的空气量小于燃用柴油时所需要的数值。

(二) 二甲醚的十六烷值高于柴油和其他代用燃料, 自燃温度低, 滞燃期也短, 因此二甲醚着火能力强, 容易启动。

由于其热值比较低, 最高燃烧温度和压力升高率都有所降低, 既可抑制NOx的生成, 又可减少内燃机工作的粗暴性, 明显降低柴油机的噪声。

(三) 二甲醚的汽化潜热为410kJ/kg, 柴油为250kJ/kg。

对于相同重量的二甲醚和柴油, 二甲醚的汽化潜热为柴油的1.64倍, 如果按照相同的放热量来计算, 二甲醚的汽化潜热为柴油的2.53倍。它可大大降低柴油机最高燃烧温度, 从而抑制NOx的生成。

(四)

二甲醚的沸点温度低 (-24.90℃) , 在常温常压下为气态, 使得二甲醚在喷射后即能汽化, 其油束的雾化特性将明显优于柴油, 能够在燃烧室涡流较小的情况下快速形成良好的混合气, 从而缩短点火延迟, 使柴油机具有良好的冷起动性能, 同时也可在低喷射压力下就能满足燃烧的要求。

(五) 虽然二甲醚的低热值比柴油低, 只有柴油机的64.7%, 但其燃烧时所需的理论空气量少, 其理论混合气的热值相当。

因而, 从热值上讲, 使用二甲醚并不影响发动机的功率。问题的关键在于, 使用二甲醚时必须增加燃料的供给量。

(六) 二甲醚来源丰富, 可以节约石油资源, 在一定程度上二甲醚具有可再生性。

图1比较了二甲醚与其它燃料单位行驶里程相对燃料容积比。从图中可以看出, 虽然二甲醚与柴油相比行使相同里程, 其体积约为柴油的1.7倍, 但与其他燃料比起来在燃料体积上还是占有优势, 甚至比使用汽油的燃料体积还小, 相对CNG比较低的能量密度, 二甲醚作为汽车燃料更为合适。

二甲醚由于其优良的压燃着火性能, 特别适合用于热效率较高的压燃式内燃机, 且CO2排放量也较低, 有助于减小对温室效应的压力。图2为二甲醚与几种燃料温室气体 (CO2、甲烷和氮氧化物) 排放的比较 (以柴油为标准100) 。

图中的排放量是总排放量, 包括了燃料在制造、运输、分配、存储、直到最终燃烧全过程的三种温室气体 (CO2、甲烷和氮氧化物) 的总排放量。

由上分析可见, 二甲醚是一种优良的柴油机代用燃料。

四、二甲醚发动机的性能

根据国内外相关研究文献表明, 二甲醚作为柴油机代用燃料使用时, 发动机性能较原柴油机有较大提升, 具体表现为:

(一)

二甲醚能够实现发动机高效、超低排放和柔和压缩燃烧, 具有和原柴油机相同或略高的动力性能和经济性能;

(二)

二甲醚发动机能够消除柴油机的排烟;

(三)

随着专用燃料喷射和燃烧系统的发展, NOx排放能够降低到低于未来所期望的最严厉的法规水平;

(四)

与传统柴油机相比, 二甲醚发动机的燃油经济性和热效率均好于原柴油机, 燃烧噪声可降低10~15dB, 处于汽油机水平;

(五)

二甲醚发动机保留了传统柴油机的优点, 如高的热效率、压缩着火燃烧。

五、二甲醚发动机开发应用的难点

二甲醚作为柴油机代用燃料在实际应用中具有巨大的潜力。但是, 二甲醚的一些性质对发动机性能有不利的影响。由于二甲醚在物化特性上和柴油的差异, 决定了要开发推广应用二甲醚发动机还有许多问题及技术难点有待解决。

(一) 二甲醚在常温下为气态, 同时, 二甲醚的蒸发压力随温度的升高而升高。

因此, 必须使低压供油系统具有一定的压力, 这样才能防止发动机供油系统管路上气阻现象的发生, 使二甲醚为液态。由于其低压供油压力将远高于柴油燃料的低压供给压力, 必须对柴油机的供油系统进行改进。

(二)

二甲醚的热值低, 只有柴油机的64.7%, 为了达到原柴油机的动力水平, 则必须增大二甲醚的每循环供油量 (达到柴油供油量的1.5-1.8倍) 。在实验中可以采取加大喷油泵中柱塞直径和柱塞有效行程, 加大喷油器中喷孔直径等方法来提高发动机的每循环供油量, 以期达到发动机原有的动力性。

(三)

由于二甲醚的粘度只有柴油的0.05-0.1倍, 这就使得燃油润滑效果较差, 柴油机上的柱塞副、出油阀与出油阀座、针阀与针阀体三大相对运动的精密偶件会因为润滑不良而产生磨损。因此, 必须在二甲醚中加入润滑剂, 增加燃料的润滑性能, 以保证柴油机运转的可靠性与耐久性。

(四) 在环境温度和压力下, 二甲醚的爆炸极限范围比较宽, 为3-17% (在空气中的比例) 。

因此, 在燃用二甲醚时要注意防止二甲醚蒸汽的逸出。同时, 二甲醚的低粘度也容易使其泄漏汽化。另外, 虽然二甲醚对金属没有腐蚀性, 但对一些弹塑性密封件来说, 如长期暴露在二甲醚中会使其密封性能恶化, 并逐渐腐蚀剥落下来。所以在柴油机上燃用二甲醚, 必须要解决好密封问题。

(五)

由于二甲醚的粘度低, 喷油器内的压力又很高, 故二甲醚容易从喷油器顶端泄露出去, 造成实际供油量的不足, 使得发动机不能正常运转。因此, 在喷油器顶端需要设置回流管路, 这样可建立起喷油器顶端的背压, 减少二甲醚在喷油器中的泄露, 以保证柴油机正常燃烧所需的供油量。

六、结论

二甲醚具有良好的燃烧性能, 可以替代柴油用作清洁的汽车燃料。随着研究的深入, 二甲醚发动机供油系统的润滑、密封等问题正得到逐步的解决, 燃烧排放特性得到了进一步的优化, 二甲醚作为车用燃料己经开始进入实用阶段。如Danish技术研究所和VOLVO公司合作开发出的FIE共轨燃料系统, 成功应用于VOLVO城市公交车上, 获得了良好的动力性能和排放性能;西安交通大学将CA498柴油机成功改装成了二甲醚发动机, 并应用到中巴车上进行了道路试验, 获得了较理想的性能;上海交通大学研究开发的国内首台二甲醚零污染客车己于2005年亮相上海街头。随着新的二甲醚发动机电控系统的成功开发和配套设施的不断完善, 二甲醚发动机开发应用中的各项难题将会逐步解决, 二甲醚燃料发动机将会有广阔的应用前景。

参考文献

[1]王贺武.直喷式柴油机燃用二甲醚时性能和燃烧特性的试验与理论研究[博士学位论文].西安:西安交通大学, 2000

[2]胡铁刚, 黄卓勇, 周龙保等.改善二甲基醚供油系统的新技术.车用发动机, 2004 (4) , pp7-10

[3]蒋德明.内燃机替代燃料燃烧学.西安:西安交通大学出版社, 2007

8.发动机性能教案 篇八

摘要：为了研究空冷电机弧板结构对冷却器综合性能的影响，依据计算流体力学与数值传热学理论，以一台YXKK710-4，4000 kW大型高效异步电动机为参考样机，建立了冷却器的物理模型和数学模型，给出相应的基本假设和边界条件，并进行耦场数值计算和分析；在保证弧板区域轴向长度不变的前提下，对冷却器弧板结构进行了优化计算，优化后的弧板区域涡流明显减少，同时冷却性能有所提高；以此作为依据重新生产制造了一台冷却器，测量得到了额定状态下新旧结构冷却器各自的流量，并对新旧结构冷却器各冷却管的流量分配进行了测量和细致分析；测量了冷却器内外风路各出口处的温度，并和数值计算结果进行了对比，实验证明优化弧板结构后的冷却器综合性能更好，研究结果为高效电动机的优化设计提供了理论依据和新方法。

关键词：高效异步电动机；耦合场；冷却器；流量分配；优化设计

摘要：为了研究空冷电机弧板结构对冷却器综合性能的影响，依据计算流体力学与数值传热学理论，以一台YXKK710-4，4000 kW大型高效异步电动机为参考样机，建立了冷却器的物理模型和数学模型，给出相应的基本假设和边界条件，并进行耦场数值计算和分析；在保证弧板区域轴向长度不变的前提下，对冷却器弧板结构进行了优化计算，优化后的弧板区域涡流明显减少，同时冷却性能有所提高；以此作为依据重新生产制造了一台冷却器，测量得到了额定状态下新旧结构冷却器各自的流量，并对新旧结构冷却器各冷却管的流量分配进行了测量和细致分析；测量了冷却器内外风路各出口处的温度，并和数值计算结果进行了对比，实验证明优化弧板结构后的冷却器综合性能更好，研究结果为高效电动机的优化设计提供了理论依据和新方法。

关键词：高效异步电动机；耦合场；冷却器；流量分配；优化设计

摘要：为了研究空冷电机弧板结构对冷却器综合性能的影响，依据计算流体力学与数值传热学理论，以一台YXKK710-4，4000 kW大型高效异步电动机为参考样机，建立了冷却器的物理模型和数学模型，给出相应的基本假设和边界条件，并进行耦场数值计算和分析；在保证弧板区域轴向长度不变的前提下，对冷却器弧板结构进行了优化计算，优化后的弧板区域涡流明显减少，同时冷却性能有所提高；以此作为依据重新生产制造了一台冷却器，测量得到了额定状态下新旧结构冷却器各自的流量，并对新旧结构冷却器各冷却管的流量分配进行了测量和细致分析；测量了冷却器内外风路各出口处的温度，并和数值计算结果进行了对比，实验证明优化弧板结构后的冷却器综合性能更好，研究结果为高效电动机的优化设计提供了理论依据和新方法。

9.佳美发动机拆装教案 篇九

一、发动机总成的拆装

（一）、2．2L（5S-FE）发动机

1．拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

2．拆下蓄电池和蓄电池托架。3．拆下发动机罩。

4．拆下发动机罩板，然后放净冷却液和润滑油。

5．从节气门体上拆开加速踏板拉索。对带自动变速器的车型，拆开手油门拉索。

6．拆下空气滤清器总成，进气谐振器和空气进气软管。

7．对带车速控制装置的车型，拆下执行器盖，拔下连接插头，卸下3个螺栓，然后拆开执行器与其支架。8．拆开蓄电池托架处的接地导线。

9．拆下散热器，然后拆开冷却液贮液罐的软管。10．拆下洗涤液罐并拆开电线和软管。11．拆开下述部件并作好标记：

（1）发动机继电器箱的5个接头。（2）点火装置接头。（3）消声器接头。（4）左翼子板处的接头。（5）左右翼子板的2条接地线。（6）数据传输线接头。（7）拆开进气歧管绝对压力传感器接头。12．在车内，拆下仪表板底罩、工具箱盖、工具箱，拆开前隔板线束 接头和发动机控制模块的2个接头。

警告：发动机熄火后，燃油喷射系统内仍存在压力。在拆开油路的任何部分之前，要正确地卸除燃油压力。否则可能导致失火和人员受伤。

13．拆开采暖装置软管，回油软管和进油软管。

14．对手动变速的车型，拆下起动机和离合器人分离液压缸。不要拆开液压管路，仅仅把油缸悬挂起来不妨碍作业即可。15．拆开变速驱动桥处的变速驱动桥控制拉索。16．做好标记并拆开其余软管和接头。

17．拆下2个螺母并把发动机导线从前隔板拔出。

18．不拆开致冷管路把空调压缩机拆下并小心地把它放到不妨碍作业的位置。

管上的3个螺母。把前排气管从排气歧管上拆开。

20．拆19．松开2个螺栓并拆开前排气管支架。用1个14mm深套筒拆下把前排气管固定在排气歧下半轴。

21．不要拆开液压管路，拆下动力转向泵并小心地把它放在一旁。22．拆下3个螺栓（手动变速器）或4个螺栓（自动变速器），然后拆开发动机左固定隔垫。拆下检测插头，拆下3个螺母，然后拆下发动机右后固定隔垫。拆下3个螺栓并拆开发动机右前固定隔垫。23．把发动机起吊装置连接到左侧吊钩上。拆下3个螺栓并拆开控制杆。缓慢地小心地把发动机-变速驱动桥总成吊出发动机舱。24．如果装备自动变速器，拆下起动机。把发动机总成同驱动桥分开。安装步骤

25．把发动机总成连接到变速驱动桥上。对装备自动变速器的车辆，安装起动机。

26．小心地把发动机-变速驱动桥总成降落放进发动机舱。保持发动机在水平位置，使所有安装座同它们的支架对准，安装发动机控制杆。拧紧3个螺栓，依次拧紧至47lbf·ft（64N·m）。

27．连接发动机右前座并且把螺栓拧紧至59lbf·ft（80N·m）。连接发动机后座并拧紧螺母至48lbf·ft（66N·m）。不要忘记安装检测插头。

28．连接发动机左安装座并拧紧螺栓（3或4个）至47lbf·ft（64N·m）。29．安装动力转向泵并拧紧螺栓至31lbf·ft（43N·m）。安装传动带并将两根空气软管连接到空气管上。30．安装半轴。

31．把前排气管连接到排气歧管上并以46lbf·ft（62N·m）力矩拧紧新螺母。

33．把32．安装空调压缩机并拧紧螺栓到20lbf·ft（27N·m）。发动机导线束送进并穿过前隔板，重新把线夹安装到前隔板上。连接下述部件：（1）发动机控制调节器的2个接头。（2）2个前隔板导线接头。（3）安装工具箱及工具箱盖。（4）安装下仪表板和底罩。34．连接真空软管和变速驱动桥控制拉索。

35．对手动变速的车辆，安装离合器分离液压缸和起动机。36．连接进油软管并拧紧至22lbf·ft（29N·m）。连接回油软管和 采暖装置的2根软管。

37．连接下述部件：（1）把5个接头连到继电器盒上。（2）左翼子板的接头。（3）安装发动机继电器盒。（4）点火装置接头。（5）对在加利福尼亚销售的车型，点火线圈接头。（6）消声器接头。（7）左右翼子板的2根接地导线。（8）数据传输线接头。（9）进气歧管绝对压力传感器接头。

38．安装洗涤液缸罐并连接电线和软管。39．安装冷却液贮罐和散热器。

40．如果装备有车速控制装置，用3个螺栓安装执行器及支架。连接执行器插头并安装盖。

41．把蓄电池接地线连接到蓄电池托架上。42．安装空气滤清器总成。

43．对在美国加利福尼亚州销售的车型，把空气软管连空气滤清器总成，并连接进气温度传感器接头。

44．对装备自动传感器的车辆，连接并调节节气门拉索。45．连接并调节加速踏板拉索。46．安装蓄电池托架和蓄电池。47．安装发动机罩。

48．给发动机加注冷却水和润滑油。连接蓄电池负极接线，起动发动机，排出冷却系内空气，并检查有无渗漏。49．安装发动机底罩板。

50．路试车辆，检查有无异常噪声并检验运转是否正常。

（二）、3．0L（3VZ-FE）发动机 1． 拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。2． 3． 4． 5． 拆下蓄电池和蓄电池托架。拆下发动机机罩。

拆下发动机机罩板，然后放净发动机润滑油和冷却水。从节气门体拆下加速踏板拉索。对带自动变速的车型，拆下手油门拉索，而不是加速踏板。6． 7． 拆下空气滤清器总成，谐振消声器和空气吸入软管。对带车速控制装置的车型，拆下执行器盖，插下拉头，拆下3个螺栓，然后把执行器和它的支架拆开。8． 在蓄电池端拆开接地线。

9．拆下散热器，然后拆开冷却液贮液罐软管。

10．拆下洗涤液罐的3个固定螺栓，拆开接头和软管，然后取下洗涤液罐。

11．做好标记并拆开。（1）接发动机继电盒的3个接头。（2）左翼子板处的2个接头。（3）点火装置接头。（4）消声器拉头。（5）翼子护板接头。（6）检测接头。（7）右翼子板处的接地导线。（8）备用灯开关和速度传感器（手动变速车型）。

12．拆开采暖装置软管、回油管和进油软管。这些软管（拆卸时）可能漏冷却液或燃油，所以附近要有一个容器。

13．对手动变速的车型，拆下起动机，然后拆下离合器分离油缸，不 要拆开液压管路，只要把油缸挂起来不妨碍作业即可。14．在变速驱动桥处拆开变速驱动桥控制拉索。15．做标记并拆开所在所有剩下的真空软管。

16．拆下工具箱下面的底罩板。拆下下仪表析板，工具箱盖和工具箱。作好标记并拆开发动机调节装置的3个接头、前隔板的5个接头和冷却风扇的电控装置接头。拆下2个螺母，然后把发动机导线束拉进发动机室。

17．不要拆开致冷管路，拆下空调压缩机并小心地把它悬挂起来以不妨碍作业。

18．松开2个螺栓，拆开前排气管支架，用一个14mm深套筒扳手拆下3个把前排气管固定在排气歧管上的螺母。拆下排气管。19．拆下半轴。

20．不用拆开液压管路，拆下动力转向泵并小心地把它挂在一边。拆开液压冷却风扇在压力软管。

21．拆下3个（手动）或许4个（自动）螺栓，然后拆开发动机左固定隔垫。拔出销，拆下4个螺母，然后拆开发动机后隔垫。拆下4个螺母然后拆下减震器。拆下3个螺栓并拆开发动机前固定隔垫。22．把发坳机起吊装置安装到起吊钩上。拆下3个螺栓并拆开横向控制杆，慢慢小心地把发动机-变速驱动桥总成吊出发动机室。安装步骤

23．小心地将发动机吊放到发动机室中。使发动机保持水平，所有支座对准支架，安装控制杆。按所给顺序拧紧3个螺栓到47lbf·ft（64N·m）。安装右固定撑并拧紧螺栓至23lbf·ft（31N·m），拧紧螺栓至46lbf·ft（62N·m）。

24．连接发动机前支座并拧紧螺栓至59lbf·ft（80N·m）。连接发动机座减振器并拧紧螺栓至35lbf·ft（48N·m）。连接后支座并拧紧螺母至48lbf·ft（66N·m）。不要忘记装上销。

25．连接左支座并拧紧螺栓（3或4个）至47lbf·ft（64N·m）。26．安装动力转向泵并拧紧螺栓至31lbf·ft（43N·m）。27．安装半轴。连接冷却风扇压力软管。

28．把前排气管与排气歧管连接起来并拧紧新的螺母至46lbf·ft（62N·m），近紧交换器螺母至32lbf·ft（43N·m）。不要忘记安装支架。

29．安装空调压缩机并拧紧油缸体螺栓至20lbf·ft（27N·m）；拧紧支架螺栓至14lbf·ft（20N·m）。

30．把发动机导线束穿过前隔板并重新连线。安装工具箱。31．连接真空软管和变速驱动桥控制拉索。32．安装离合器分离液压缸和起动机。

33．连接进油软管并拧紧至22lbf·ft（29N·m）。连接回油软管和采暖装置的2根软管。

34．将原先拆开的所有导线重新连接起来。35．安装洗涤液罐并连接导线和软管。36．安装冷却液贮液罐和散热器的软管。

37．连接蓄电池接地线，然后安装车速控制执行器。安装空气滤清器 总成。

38．连接节气门/加速踏板拉索并进行调整。

39．给发动机加注润滑油和冷却液。连接蓄电池接线，起动发动机并检查有无渗漏。

（三）、3．0L（1MZ-FE）发动机 1． 2． 卸除燃油系统压力。

关掉点火开关。拆开蓄电池拉线，首先拆负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90S。3． 给发动机机罩铰链做配合记号并拆下机罩。拆下蓄电池和蓄电池托架。4． 5． 放净发动机润滑油和冷却液。

拆开加速踏板和手油门拉索。拆下车速控制执行器（如果装备了的话）。6． 7． 8． 拆下空气滤清器总成，空气流量计和空气滤清器软管。拆下散热器。

拆下2个螺栓并拆开发动机继电器盒。拆开接发动机和继电器盒的5个接头。9． 拆开下述接头：（1）2个点火装置接头。（2）消声器接头。（3）接左翼子板上的接头。（4）拆开2条接地线及任何需要被拆下的其实电接头。

10．从发动机上拆开所有真空软管。

警告：发动机熄火后，燃油喷射系统内仍维持一定压力。在拆开油路 的任何部分之前，下确地卸除燃油压力。未能这样做可能导致失火或人员受伤。

11． 拆开进油管和回油管。12． 拆开采暖装置软管。

13． 从驱动桥上拆下变速驱动桥控制拉索。14． 拆下仪表板底罩，下仪表板和工具箱总成。

15． 拆开发动机控制调节器的3个接头和冷却风扇电控制器接头。16． 拆下前排气管。17． 从车上拆下半轴。18． 拆开动力转向压力管。19． 拆下动力转向泵。

20． 拆下空调压缩机但不拆开软管。21． 拆下4个螺栓，拆下发动机左固定隔垫。

22． 拆下2个孔销和拆下4个螺母，然后把发动机右固定隔垫拆下。23． 拆下发动机座减振器的4个螺栓，然后拆下减振器。24． 拆下3个螺栓，然后拆下发动机右前固定隔垫。25． 把链式起吊连接到发动机吊钩上。26． 拆开冷却液贮液罐软管，并拆下贮液罐。

27． 拆下发动机右固定支撑架。拆下发动机控制杆和支架总成。注意：确保所有导线、接头和软管都脱离开发动机。

28．用一发动机起吊装置，小心地把发动机-变速驱动桥总成从车上吊出。安装步骤

29． 心地把发动机放到应有位置。保持发动机水平并对正发动机支架。

30． 安装发动机控制杆及支架。拧紧至47lbf·ft（64N·m）。31． 安装发动机右固定支撑架。拧紧至23lbf·ft（31N·m）。32． 连接发动机接地线。安装冷却液贮罐。

33． 安装发动机前隔垫。拧紧至48lbf·ft（66N·m）。34． 安装发动机支座减振器。拧紧至35lbf·ft（48N·m）。35． 安装发动机左右支座。拧紧至48lbf·ft（66N·m）。36． 安装动力转向泵和空调压缩机。37． 连接动力转向压力管路。38． 安装半轴和前排气管。

39． 把发动机导线穿过前隔板并连接所有导线和接头。40． 连接变速驱动桥控制拉索。41． 连接燃油软管和采暖装置软管。42． 连接所有真空软管、导线与接头。43． 安装散热器。

44． 安装车速控制执行器（如果有此装置）。连接手油门拉索和加速器踏板拉索。

45． 安装空气流量计、空气滤清器总成和空气滤清器软管。46． 给冷却系加入合适的冷却液-水混合液。给发动机加润滑油。47． 安装蓄电池托架和蓄电池。连接蓄电池接线；负极接线最后连 接。

48． 对准记号安装发动机机罩。49． 起动发动机并检查有无渗漏。50． 进行路试。

51． 重新检查所有液面高度。

二、发动机支座的拆装

（一）、3．0L（1MZ-FE和3VZ-FE）发动机 1．前支座

（1）拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

（2）举升并安全支撑车辆。

（3）用适当的举升设备或发动机支撑装置把发动机稍稍举起。（4）拆下把支座固定于发动机的4个螺栓。（5）拆下把支座固定于横梁上的螺栓。（6）拆下发动机支座。安装步骤

（7）将支座放在发动机旁并安装固定螺栓。拧紧螺栓至47lbf·ft（64N·m）。

（8）安装把支座固定在横梁上的螺栓。拧紧螺栓至59lbf·ft（80N·m）。（9）撤掉千斤顶或发动机支撑装置并把车辆落在地板上。2．后支座

（1）拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业 前至少要等90s。

（2）举升并安全支撑车辆。

（3）用一适当的举升设备或发动机支撑装置稍稍把发动机举起。（4）拆下把支座固定在架上的4个螺母。（5）拆下把支座固定在发动机上的4个螺栓。（6）拆下发动机支座。安装步骤

（7）将支座放在发动机旁并安装4个固定螺栓。拧紧螺栓至47lbf·ft（65N·m）。

（8）安装把支座固定在架上的4个螺母。拧紧螺栓至48lbf·ft（65N·m）。

（9）撤掉千斤顶或发动机支撑装置并把车辆放回地面。3．左支架

（1）拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

（2）举升并安全支撑车辆。

（3）用一适当的举升设备或发动机支撑装置稍稍举起发动机。（4）拆下把支座固定在架上的2个螺栓。（5）拆下把支座固定在变速驱动桥上的4个螺栓。（6）拆下发动机支座。安装步骤

（7）将支座放在架上并把支座固定于架上的4个螺栓。拧紧螺栓至 47lbf·ft（64N·m）。

（8）放下发动机并安装把支座固定在架上的2个螺栓。拧紧螺栓至47lbf·ft（64N·m）。

（9）撤掉千斤顶或发动机支撑装置并把车辆放回地面。4．发动机支座减振器

（1）拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

（2）举升并安全支撑车辆。

（3）用适当的举升设备或发动机支撑装置稍稍举起发动机。（4）从发动机和架上拆下4个固定螺栓和支座。安装步骤

（5）把支座放在发动机和架上，安装固定螺栓。拧紧螺栓至35lbf·ft（47N·m）。

（6）撤掉千斤顶或发动机支撑装置并把车辆放回地面。

三、气缸盖的拆装

（一）、2．2L（5S-FE）发动机 1.卸除燃油系统压力。

2．拆开蓄电池负极接线。对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

3．放净发动机冷却水，并盛入适当的的容器中。4．拆开自动变速器节气门控制拉索和加速踏板拉索。5．拆下空气滤清器及盖总成。6．拆下交流发电机。

7．拆下火花塞导线和分电器总成。

8．拆下副氧传感器和主氧传感器接头，并拆下前排气管、三元催化净化器和排气歧管。9．拆开油压开关接头。

10．从出水口拆开传感器接头和软管。11．拆下2个螺母、出水管和垫。12．拆开软管并拆下旁通水管。13．拆下节气门体总成。

14．拆下废气再循环控制阀、真空调节器、真空软管总成及垫。15．从进气歧管上拆下曲轴箱通风软管。

16．从空气管上拆下空气软管，并拆下空气管总成。

17．按下列步骤拆下空气管。（1）从空气管上拆下动力转向的2根软管。（2）从进气歧管上拆下动力转向空气软管。（3）从燃油压力调节器上拆下空气软管。（4）拆下3个螺栓和冤仇气管，拆开接地线，以及发动机导线线夹架。

18．拆下螺栓并从进气歧管拆开接地线。19．拆开爆燃传感器接头。

20．拆下螺栓，并从进气歧管左侧拆开发动机导线护板。21．拆开4个喷油器接头。

22．拆开进气歧管前侧2个支架上的发动机导线护板。

23．拆下2号正时带盖上的2个固定螺栓，拆开发动机导线护板。24．拆下4个螺栓、导线支架、1号进气室和进气歧管撑。25．拆下6个螺栓和2个螺母、并拆下进气歧管及垫。

警告：发动机熄火后，燃油喷射系统维一定压力。在拆开油路任何部位前正确卸除燃油压力。未能这样做可能导致失火或人员受伤。26．拆下供油管和喷油器。

27．从凸轮轴正时带轮上拆下正时带。拆下凸轮轴正时带轮。注意：固定正时带，以使曲轴正时带轮同正时带的啮合不会改变。小心不要把任何东西掉进正时带盖内。28． 拆下1号惰轮和张紧弹簧。29． 拆下4个螺栓和3号正时带盖。30． 拆下发动机吊钩和交流发电机支架。31． 拆下油压开关。32． 拆下气门室盖。

33． 按照正常的顺序和程序拆下凸轮轴。

34． 分若干次以同装配顺序相反的次序，均匀的松开并拆下气缸盖螺栓。使气缸盖同缸体的定位销脱开，从缸体上取下气缸盖。按装步骤

35． 清洁缸垫配合表面，但是小心不要损坏铝质零部件。更换气缸垫，然后把气缸盖放到发动机上。确实保证对正定位销，而且没有软管和导线在缸盖和缸体之间。

36． 缸盖螺钉分两步拧紧。在缸盖螺栓上涂少许发动机润滑油。分若干次并且按照顺序均匀地拧紧气缸盖的10个螺栓。缸盖螺栓的 力矩为36lbf·ft（49N·m）。用漆在缸盖螺栓的前面做上记号，按正确的顺序，再把缸盖螺栓拧紧90º。现在漆的记号应该与前方成90º。

37． 按照正确的顺序和程序安装凸轮轴。38． 检查并调整气门间隙。

39． 把密封剂涂到2个新的半圆形的密封件上并且把密封件安装在气缸盖上。

40． 用1个新的垫片、4个密封圈和螺母安装气门室盖，并且分若干次均匀地拧紧螺母。螺母力矩为17lbf·ft（23N·m）。41． 安装机油压力开关。

42． 安装交流发电机支架和发动机吊钩。

43． 安装3号正时带盖，并暂时安装1号惰轮和张紧弹簧。44． 安装凸轮轴正时带轮，并把正时带安装到带轮上。正确地张紧正时带，并确实保证带正时正确。45． 安装喷油器和供油管。46． 安装进气歧管。

47． 把发动机导线护板和导线束安装到进气歧管并且连接4个喷油器的接头。48． 安装空气管。

49． 把曲轴箱通气软管连接到进气歧管上。

50． 用新垫安装废气再循环控制阀、真空调节器，把两个真空软管连接到废气再循环开关阀，并且连接废气再循环温度传感器接头。51． 安装节气门体。

52． 把旁通水管连接到水泵盖上，安装旁通水管，并把软管接到旁通水管上。

53． 用1个新垫和2个螺母安装出水管。拧紧螺母到11lbf·ft（15N·m），安装冷却水软管、真空软管，并从新连接传感器接头。54． 连接机油压力开关接头。

55． 把排气歧管安装到气缸盖上，分若干次均匀地拧紧螺母至36lbf·ft（49N·m）。

56． 用螺栓和螺母安装歧管撑，拧紧螺栓和螺母31lbf·ft（42N·m）。57． 用螺栓和螺母安装1号歧管撑，拧紧螺栓和螺母31lbf·ft（42N·m）。

58． 用4个螺栓安装歧管的上隔热板。

59． 把主氧传感受器安装到排气气管上，把副氧传感器安装到三元催化净化器上。

60． 把前排气管安装到废气催化净化器上，并拧紧螺母到46lbf·ft（62N·m）。

61． 安装交流发电机和传动带。

62． 安装分电器总成，并从新连接火花塞导线。63． 安装空气滤清器及盖总成。

64． 对自动变速车辆连接并调整节气门拉索和加速踏板拉索。65． 给发动机加注冷却液。66． 检查所有的油液。67． 连接蓄电池负极接线。68． 启动发动机并检查有无渗漏。

（二）、3．0L（3VZ-FE）发动机

1.拆开蓄电池负极接线，对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。

2．放净发动机冷却液。

3．对装备自动变速器的车辆，从节气门体上拆开节气门拉索及支架。4．从节气门体和进气歧管上，拆开加速踏板拉索及支架。5．对装备车速自动控制装置的车辆，拆下执行器、真空泵及支架。6．拆下空气滤清软管，空气流量计和空气滤清器盖。7．拆下交流发电机。

8．拆下机油压力表、发动机吊钩和交流发动机上支架。9． 松开右侧车轮上的带耳螺母，举起并安全支撑车辆。

10．拆下右车轮轮胎总成。11．拆下右底罩板。12．拆下前排气管。13．拆下分电器和V形盖。

14．拆开水温发送仪接头、水温传感器接头、冷起动喷油器时间开关接头、上散热器软管、冷却水软管和排放控制真空软管。拆下螺栓，并拆下出水管及垫。

15．拆下旁通水管、O形密封圈及垫。

16．拆下废气再循环控制阀和真空调节器，拆下横排气管。17．拆下节气门体。18．拆下冷起动喷油器油管。

19．拆开进气室软管、节气门体软管和动力转向软管（如果装备了的话）。拆下空气管。

20．拆下进气歧管撑，并拆开真空传感软管。拆下进气歧管及垫，买一个新的垫。

21．拆开供油管和喷油管。22．拆下气缸盖后板。

23．拆下排放控制阀和发动机左吊钩。24．拆下排气歧管和火花塞。25．拆掉机油尺。

26．拆下正时带，及所有凸轮轴的正时带轮和2号惰轮。

27．拆下3号正时带盖，小心地把带固定住，以使带和带轮的啮合不发生变化。28．拆下气门室盖。

29．遵从正确的顺序和步骤，从气缸盖上拆下进气凸轮和排气凸轮。30．拆下动力转水泵支架和发动机左吊钩。

31．拆下2个8mm的6角螺栓（一端一个）。分成3次，按与安装相反的次序，均匀的松开并拆下8个缸盖螺栓。小心地从发动机上吊起缸盖并把它放在一个干净的工作区域的木块上。

警告：如果不按顺序松开气缸盖螺栓，可能引起缸盖翘曲或开裂。32．拆下气缸垫，并买1个新气缸垫（气缸垫决对不能再使用）。用 1个缸垫刮刀小心地从气缸盖和气缸体配合表面刮掉所有旧缸垫的残留物，不能损坏缸体或缸盖的装配表面。安装步骤

33．把一个新的缸垫放在缸体上，把气缸盖放在缸垫上。

34．用清洁的润滑油涂在8个气缸谏螺栓的螺纹上，并把螺栓装到气缸盖上。按照正确的顺序分3次均匀地拧紧螺栓至最终车矩25lbf·ft（34N·m）。如果任何螺栓达不到这个力矩，则把它更换掉。35．用漆在每个螺栓的前沿做个记号，然后把每个螺栓按正确次序再拧紧90º。再重复一次这个过程（另外1个90º）检查每个漆点是否朝后，即与前方成180º角。

36．用润滑油涂在2个8mm固定螺栓的螺纹上，并安装它们。拧紧至13lbf·ft（18N·m）。

37．安装发动机左吊钩，并把它拧紧到27lbf·ft（37N·m）。38．安装动力转向泵支架。

39．按正确的顺序和步骤安装凸轮轴。

40．安装气门室盖，并把螺栓拧紧到52lbf·in（6N·m）。41．安装3号正时带盖，并把6个螺栓拧紧到65lbf·in（7N·m）。安装2号惰轮、凸轮轴正时带轮和正时带。42．安装火花塞。

43．安装左右侧排气歧管，并拧拧紧到29lbf·ft（39N·m）。44．安装进气歧管和2号惰轮支架。把所有螺栓拧紧到13lbf·ft（18N·m）。45．安装气缸盖后板和机油尺导管。

46．安装旁通出水管，并把螺栓拧紧到74lbf·in（8N·m）。47．安装喷油器和供油管，把螺栓拧紧到91lbf·in（13N·m）。48．安装空气管、发动机导线束和1号废气再循环冷却器，把管拧紧到73lbf·in（8N·m）。把冷却器拧紧到13lbf·ft（18N·m）。49．安装进气室，把固定螺栓拧紧到29lbf·ft（39N·m）。50．安装冷起动喷油器。安装分电器和废气再循环控制阀总成，把废气再循环螺栓拧紧到13lbf·ft（18N·m）。51．安装排放控制阀并拧紧至73lbf·in（8N·m）。

52． 安装废气再循环管，并将螺栓拧紧到13lbf·ft（18N·m）。管接头螺母拧紧到58lbf·ft（78N·m）。53． 安装节气门体怠速控制阀。54． 安装V形盖。

55． 安装前排气管，并把歧管螺母拧紧到46lbf·ft（62N·m）。把催化净化器螺母拧到32lbf·ft（43N·m）。56． 安装交流发电机，并调整转动带张力。57． 安装空气滤清器软管。

58． 如果装备了车速控制装置，安装直行器及支架。59． 安装并调整加速踏板拉索。

60． 如果装备自动变速器，连接并调整节气门拉索。61． 用好品牌的乙二醇防冻液加注冷却系统至适当的高度。62． 连接蓄电池负极接线，起动发动机并检查有无渗漏。63． 调整气门间隙和点火正时，检查前束。

64． 进行车辆路试并检查有无异常噪声、震动、打滑，换档点是否正确和运转是否平顺。

65． 从新检查发动机冷却液和机油液面高度。

（三）、3．0L（1MZ-FE）发动机

警告：发动机熄火后，燃油喷射系统仍维持一定压力。在拆开油路任何部位之前，要正确卸除燃油压力。未能这样做可能引起失火或人员伤害。1． 卸除燃油压力。

2．拆开蓄电池负极接线，对装备安全气囊的车辆，进行下步作业前至少要等90s。3．放净发动机冷却液。

4．拆开加速踏板拉索和节气门拉索（对装备自动变速器的车辆）。5．拆下空气滤清器盖、空气计量计和空气管道。6．拆下车速控制执行器及支架（如果有此装备）。7．拆下2根发动机接地线。8．拆下发动机右固定支撑。9．拆开散热器软管。10．拆开2根采暖装置软管。

11．从油路总成中拆开供油和回油管并堵住端头。12．从液压马达上拆开并堵住压力软管。13．拆下V形盖。14．拆开下列真空软管：（1）燃油压力控制真空开关阀。（2）燃油压力调节器。（3）气缸盖后板。（4）怠速空气控制阀。（5）废气再循环真空调节器。（6）废气再循环控制阀。

15．拆开下列接头：（1）怠速空气控制阀。（2）燃油压力调节器。（3）废气再循环真空开发阀。

16．拆下2个螺母和排放控制阀组件。

17．拆开下列软管：（1）制动助力真空软管。（2）燃油压力调节器。（3）进气控制阀真空软管。

18．从安装支架上拆下数据传输线接头。19．从进气室上拆下2个接地线。20．从进气室拆下液压马达压力软管。21．从动力转向压力管上拆下右氧传感器安装。22．从进气室拆下2个螺母和动力转向压力管。23．拆开两根动力转向空气软管。24．拆下发动机吊钩和进气室支撑。25．拆下废气再循环管和垫。

26．拆开下列接头：（1）节气门开度传感器接头。（2）进气控制阀接头。（3）废气再循环温度传感受器接头。（4）空调空载接头。27．拆开下列真空软管：（1）温控真空阀的2个真空软管。（2）缸盖后板的真空软管。（3）接燃油蒸气吸附炭罐的真空软管。28．拆开空气助力软管和2个旁通水软管。29．拆下进气室。30．拆下发动机左导线束并把它放在不妨碍作业的地方。31．从发动机的后面拆下导线束。

32．拆开发动机右导线束并把它放在不妨碍作业的地方。33．拆下点火线圈和火花塞。34．拆下正时带。

35．拆下凸轮轴带轮和正时带后盖。36．拆下气缸盖后板。37．拆下进水管。

38．拆下空气助力软管和真空软管。39．拆下进气歧管和供油管总成。40．拆下出水管。

41．从右排气歧管上拆下废气再循环管。42．拆下排气歧管（左、右）。43．拆下油尺总成和动力转向泵支架。44．拆下气门盖和凸轮轴位置传感器。45．按正确的顺序和步骤拆下凸轮轴。

46．确实保证发动机接近周围温度。拆下2个8mm头凹头六角螺栓（一头一个）。分3次按与安装顺序相反的次序均匀地松开并拆下8个缸盖螺栓，小心地把缸盖从发动机上吊起，如果必要可以把缸盖撬动，特别注意不要损坏配合表面。把缸盖放在一个清洁的工作面的木块上。

注意：如果不按顺序松开缸盖螺栓，可能导致缸盖翘曲或开裂。47．拆下气缸垫，用1个缸垫刮刀小心地从气缸盖和气缸体配合表面刮掉所有旧缸垫的残留物。安装步骤

48．把一个新的缸垫物在缸体上，把缸盖放在缸垫上。

49．用清洁的润滑油涂在8个气缸盖螺栓的螺纹上，并把螺栓装到气缸盖上。按照正确的顺序分3次均匀地拧紧螺栓至最终力矩40lbf·ft（54N·m）。如果任何螺栓达不到这个力矩，把它更换掉。50．用漆点在每个螺栓的前沿做个记号，然后把每个螺栓按正确次序再拧紧90º。检查每个漆点现在是否与前方成90º。

51．用润滑油涂在2个8mm固定螺栓的螺纹上，并按装它们。拧紧至13lbf·ft（18N·m）。

52．按正确的顺序和步骤安装凸轮轴。53．检查和调整气门和间隙。

54．在气缸盖与凸轮轴支撑相交处，涂上密封胶。55．使用新垫安装气门盖。56．安装机油尺和动力转向泵支架。

57．安装排气歧管，把螺母拧紧至36lbf·ft（49N·m）。58．把废气再循环管安装到右排气歧管上。59．安装出水管。

60．安装进气歧管和供油管总成，把进气歧管螺母和螺栓拧紧至11lbf·ft（15N·m）。

61．安装空气助力管和2个水旁通软管。62．安装进水管和气缸盖后板。63．安装正时带后盖和凸轮轴带轮。64．安装正时带。

65．安装火花室和点火线圈。66． 安装发动机右导线束。67． 把导线束安装到发动机后部。68． 安装发动机左导线束。69． 安装进气室。

70． 用新垫安装废气再循环管。

71． 连接下列真空管：（1）2根温控真空阀真空管。（2）接缸盖后板的真空软管。（3）吸附炭罐真空软管。

72． 连接下列电线接头：（1）节气门开度传感器接头。（2）进气控制阀接头。（3）废气再循环温度传感器接头。（4）空调空载接头。73． 安装发动机吊钩和进气室支撑。74． 连接2条动力转向空气软管。75． 把动力转向压力管接到进气管。76． 把氧传感器接头安装到压力管上。77． 把2条接地线接到进气室上。78． 安装数据传输线接头到支架上。

79． 连接下列软管：（1）制动助力真空软管。（2）曲轴箱通风真空软管。（3）进气控制阀真空软管。

10.发动机工作原理试讲教案 篇十

——往复活塞式内燃机的工作原理

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：发动机的基本术语 熟悉：四冲程汽油机的工作原理

了解：发动机的概念、功能、分类及基本结构

教学重点及难点：

重点：发动机的基本术语 难点：四冲程发动机的工作原理

教学方法及手段： 多媒体教学 视频分析 对比分析

教学过程与教学内容

复习：汽车总体构造、汽车行驶基本原理 导入：汽车发动机知识知多少？ 讲授新课：

反之则为外燃机。

1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。

2.根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。

3.按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。4.往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类，分为四冲程发动机和二冲程发动机。

5.按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机。6.内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。7.按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类。

1.进气行程：

活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时排气门关闭，进气门开启。2.压缩行程：

进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时，进、排气门均关闭。3.作功行程：

压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。这时，进、排气门仍旧关闭。4.排气行程：

排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。

二、四冲程柴油机工作原理

四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括气、压缩、作功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同。

1.进气行程：

在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气。

2.压缩行程：

因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高。3.作功行程：

在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合气。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功。4.排气行程：

排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸。三、四冲程汽油机和四冲程柴油机的特点和区别

巩固：思考题 小结：

1、基本术语解释

11.发动机性能教案 篇十一

所谓乙醇汽油,就是在汽油中添加一定比例的乙醇作为汽车的燃料。不同国家乙醇汽油中乙醇的加入量不同,我国乙醇汽油中乙醇的添加量是10%。汽车使用乙醇含量较低的乙醇汽油时不需要对发动机进行任何改造,而使用高比例乙醇汽油(如含乙醇85%的乙醇汽油)时,则需要专门的乙醇燃料发动机。

1 实验方法及分析

1.1 实验方法

按照国家标淮QC/T524-1999《汽车发动机性能试验方法》,采取对比试验方法,比较了不同乙醇掺烧比下发动机的性能,并与原汽油机性能进行对比。

1.2 实验工具

主要测量仪器有FCM-05瞬态油耗测量仪、CWK-6003负荷转速测量仪、CW-260电涡流测功机和FGA-4100排气分析仪。试验油品采用93#普通无铅汽油和95%工业乙醇。

1.3 实验分析

1.3.1 动力性:

在节气门全开、低转速下,随乙醇含量增加,发动机最大转矩和功率有所下降,但下降幅度不大。当发动机转速为2000rpm,掺醇比为E10、E20、E30和E40时,发动机的最大转矩比原机降低了约3.18%、3.46%、4.46%和6.28%;发动机最大功率分别比原机降低了约3.04%、3.48%、4.78%和8.26%。低转速时进气节流减小,乙醇含氧优势不明显,同时乙醇汽化潜热比汽油燃料大,结果导致着火过程中滞燃期延长,火焰温度降低,并且乙醇的热值低于汽油,故在低速时混合燃料的转矩和功率有所降低。

1.3.2 经济性:

实验考察了乙醇体积分数对发动机经济性影响,得出:燃用混合燃料时其耗油率增加较多,这是因为乙醇的热值低于无铅汽油,在发动机动力输出功率不变时需要燃烧更多燃料,并不是燃烧热效率恶化。在中小负荷时油耗率增加较大,而大负荷时油耗率增加幅有所下降。这是因为在中小负荷时,过量空气系数在1左右,乙醇含氧优势、促燃作用不明显;在高负荷时,发动机提供浓混合气,乙醇的自含氧量会使乙醇汽油的燃烧比无铅汽油更为充分,从而减小了油耗率增加。

1.3.3 排放性:

实验比较了转速在4200rpm时随负荷变化,发动机未燃HC、CO和NOx的排放性。

在整个负荷范围内,燃用93#汽油时HC排放高于燃用其它混合燃料,随着乙醇的增加,各种负荷下的HC排放均有明显降低,由此可知,加入乙醇可以改善燃烧,使尾气中的HC含量大幅度降低。

在中小负荷时,过量空气系数基本保持在1左右,加之醇类燃料的C/H小于汽油,汽化潜热大于汽油,有利于混合气的充分燃烧,使得各种燃料的CO排放都不高,趋势比较平稳。在大负荷时,各种燃料的CO排放都大幅增加,这是因为在高负荷时为了输出较大功率而增加喷油量形成了浓混合气,过量空气系数小于1,这使CO的排放开始上升。随着掺烧乙醇比的增加,CO排放有明显改善,这是由于醇类燃料自携氧有助于充分燃烧。

NOx生成的条件为高温、富氧和高温持续时间。乙醇汽化潜热约为汽油的2.92倍,添加乙醇后,发动机进气温度较低,缸内最高燃烧温度下降,从而抑制了NOx的生成量;随功率增加,乙醇的加入使滞燃期延长,NOx的生成量有所增加,但NOx的排放值远低于原机。

2 实验结果

应用模糊综合评价原理,采用表征发动机动力特性的转矩、表征排放特性的NOx、HC、CO和表征经济性的燃油消耗率为评价指标,对发动机特性进行综合评价。

采用打分法确定评价指标权重,分数为1、2、3三级。以两种不同的评价指标相对发动机性能的重要性而言进行相对比较,当一种指标对发动机性能相比另一种指标较重要的给3分,同样重要的给2分,不太重要的给1分,不重要的给0分。各项评价指标的权重分别为转矩0.30、NOx0.15、HC0.15、C00.15、油耗0.25。

根据前文,得出指标评价矩阵和权重。计算出各项指标的评价值,可计算出3000rpm时燃料的综合评价值B3000分别是0.330、0.449、0.517、0.549、0.519。同理可求出4200rpm时燃料的综合评价值B4200分别是0.324、0.425、0.593、0.550、0.573。

将B3000和B4200相加可得到两种转速下的综合评价值B=(0.654,0.873,1.110,1.099,1.092)。计算结果表明E20的综合评价值最高,表明E20在本试验发动机上的应用综合效果最好。

3 结论

3.1 在节气门全开、低转速下,随掺醉比增加,发动机最大转矩和功率有所下降;在高转速下,随掺醇比增加,发动机最大转矩和功率有所上升,变化幅度不大。

3.2 对比了发动机在4200rpm时随负荷变化的排放特性,结果显示掺烧乙醇会减少HC、CO和NOx排放量。

3.3 通过对燃油经济性的试验,得出掺烧乙醇后燃料消耗率增加的结论。

3.4 采用模糊综合评价方法,对发动机进行综合评价,得出E20的综合性能最好。

摘要：随着国际石油供应越来越紧张,以及汽车尾气排放污染越来越严重,乙醇汽油已经成为今后可再生资源的发展重点。目前,我国很多地区也已经开始试用乙醇汽油,但是乙醇汽油毕竟是新生事物,它对汽车发动机的性能到底存在哪些影响,我们至今还没有一个确切的结论。本文通过一系列实验,对乙醇汽油对发动机性能的影响进行了探讨。

关键词：乙醇汽油,发动机,性能,实验

参考文献

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[4]刘圣华,魏衍行,吕胜春,等.乙醇汽油发动机排放特性研究[J].西安交通大学学报,2006.