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第一学期工作总结汇报提纲一、废气涡轮增压二、废气净化技术（汽油机）三、燃料电池技术四、均质压燃技术五、可变压缩比技术六、发动机小型化内燃机增压方式的比较发动机增压技术的优势升功率有大幅度提高燃油经济性显著提高在发动机重量和体积增加很少的情况下，发动机不需作重大改变，即很容易提高功率20%-50%涡轮增压发动机对海拔高度变化有较高的适应能力，常用来高原发动机恢复功率用涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的涡轮增压器与发动机只有气体管路的连接而无机械传动，不消耗功率发动机增压技术的代价增压后缸内工作压力和温度明显提高，机械负荷及热负荷加大，内燃机的可靠性和耐久性受到考验低速时由于排气能量不足，可能会使发动机的低速转矩受到一定的影响在涡轮增压器中，从排气能量的变化到新的进气压力的建立需要一定的时间，由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟钝，使发动机延迟增加增压发动机性能的进一步优化，受到增压器及中冷器的限制国内外相关研究旁通放气涡轮流通面积调节相继增压混和涡轮增压技术涡轮增压技术的应用•涡轮增压技术广泛应用于柴油机，并在轿车上得到日益广泛的应用。在欧美发达国家，涡轮增压技术使用更为普遍，采用车用柴油机有70%以上采用涡轮增压技术。自80年代以来，车用汽油机增压技术发展迅速。这是因为涡轮增压技术发动机不仅在升功率、动力性能方面比普通自然吸气发动机优越，而且在燃油经济性、排放及排气噪声等方面也优于非增压发动机。对于大功率汽油机轿车，在不降低动力性能的前提下，通过增压来缩小排量，有着巨大的综合优势。涡轮增压技术的发展前景抑制爆燃燃烧和热负荷降低压缩比减小点火提前角增压空气进行中冷汽油机增压易发生爆燃；增压热负荷大；与增压器匹配困难。此外，改善涡轮增压汽油机的扭矩特性，这可通过采用放气、压气机进口节流、可变喷嘴环截面积、具有共振系统的复合增压来实现。再次，改善涡轮增压汽油机的加速性，可通过减小进排气道的容积、缩小涡轮增压器的尺寸、缩小排气管的尺寸、选择适当的节气门位置，即节气门与压气机的位置来实现。废气涡轮增压的原理图1废气涡轮增压原理图图2涡轮增压器压气机的喘振与堵塞喘振：在一定的转速下，当压气机的气体流量减少到一定程度后，气体就会在叶轮或扩压器入口处出现边界层分离，导致气体回流。分离涡流迅速扩展到压气机通道的其他部分，气体出现强烈的振荡，引起工作轮叶片强烈的振动，并产生很大的噪声，这一现象称为喘振。堵塞：在某一增压器转速下，当流量超过设计工况到一定数值后，压气机的增压比和效率均急速下降，而流量却不会再增加，这一现象称为压气机的堵塞。堵塞原因：通道中某个截面上的气体流速达到了当地声速（临界状态），从而限制了流量的增加。废气涡轮增压系统的两种基本形式定压系统在定压系统中各缸排气均排入一根大容积的排气管，故涡轮前排气管的压力基本上是恒定的。排气总管内压力波动很小，可以认为涡轮前排气管内压力基本是恒定的。脉冲系统脉冲增压系统是两缸或者三缸共用一支管，依发火顺序将排气不发生干扰的两个或者三个气缸连接到一根排气支管，这样既可以避免排气干扰，又可以较好的利用排气脉冲能量，排气量大，低工况性能好。两种形式的比较图1定压涡轮增压系统图2脉冲涡轮增压系统优点：涡轮在定压的条件下全周进气，效率较高，气流引起的激震较小，不易引起叶片断裂；排气系统结构简单，成本较低，易于布置和维护。缺点：脉冲能量的利用率较低，发动机低速扭矩特性和加速性能较差。优点：该系统的优点是响应较快，加速性能好，低速扭矩特性好，零件的热负荷小。缺点：排气管结构复杂，成本较高，不便于布置和维护。涡轮增压中冷技术•废气涡轮增压采用中冷技术的必要性：对于增压压力较高的中、高增压发动机，一般需装置中间冷却器，这是因为涡轮增压器吸进的空气经压缩温度会升高，空气在流动过程中与管壁摩擦还会进一步升温，这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。•增压中冷技术的优势：一般高速柴油机采用增压后可提高功率30%，采用中冷技术可进一步提高50-60%。气体经过压缩后温度有很大的提高，即使是低增压度，一般也高出60-80%℃以上，升温将造成发动机功率降低，效率降低。为此需将吸入的空气在冷却器中再次冷却，使密度增加，从而使功率、扭矩相应增加。中冷器的冷却方式1.中冷器2.轮缘冷却风扇涡轮风扇中冷系统中冷器的冷却方式：（1）空对空中间冷却器（2）水对空中间冷却器二级涡轮增压系统1.低压级压气机2.第一级中冷器3.高压级压气机4.第二级中冷器5.旁通阀6.高压级涡轮7.低压级涡轮二级增压系统示意图在低速时，利用第二级增压器较小的涡轮流通面积实现柴油机较快的响应；高速时，利用第一级增压器较大的流通面积实现较多的供气量.二级增压系统原理：两级增压技术的特点扩大了增压系统的流量范围改善增压迟滞，提高瞬态响应性功率最大化增加了系统结构的复杂性增压系统控制及可靠性问题两级增压技术是未来增压技术发展的重要方向优点缺点汇报提纲一、废气涡轮增压二、废气净化技术（汽油机）三、燃料电池技术四、均质压燃技术五、可变压缩比技术六、发动机小型化汽车污染物及其危害轻型车排放法规Light-dutyvehicleEmissionStandardsofEurope（g/km）发动机排放控制技术的三个方面机前净化技术：前期净化就是提高燃油的质量，提高燃烧效率，使燃油充分燃烧，减少有害物质的排放。机内净化技术：机内净化就是指从改善发动机的工作性能的角度来减少汽油机污染物的排放。机外净化技术：对已经排出燃烧室而尚未排入大气中的废气，在排气系统中进行净化处理。机前净化技术为了实现前期净化，必须实施燃油无铅化和大幅度地降低燃油中硫的含量，改进汽油中苯、芳烃、烯烃等组成性质以改善燃烧。大幅度降低烯烃含量，以降低排气的臭氧生成活性，并减少汽油机内的沉积物。对芳香烃来说是苯含量作了限制，以降低排气的毒性。对汽油的挥发性作了更加合理而细致的规定，既保证发动机有良好的驱动性，又不会引起气阻、过量蒸发等运行可靠性和排放问题。低排放汽油允许用含氧掺和物，但对含氧量有一定的控制。机内净化技术•汽油喷射电控系统•缸内直喷技术•废气再循环技术•涡轮增压中冷技术•多气门技术•均质压燃技术汽油高效燃烧的途径机外净化技术（1）三元催化转化器：三元催化转化器是安装在汽油机排气系统中最重要的净化装置，当高温的汽油机尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，从而降低汽油机污染物的排放。存在的问题：催化转化器的设计本身是一个系统工程，它包含催化剂的设计、催化剂载体的选用、催化转化器的结构设计等方面。这些方面的因素最后决定了催化转化器系统的催化性能，而且由这些方面构成的催化转化器系统特性又会与车辆这个大系统的动力性、经济性、排气噪声等方面产生矛盾。机外净化技术（2）热反应器：热反应器通常是一种大型容器，备有绝热良好的隔热套，取代了常规排气歧管，被安装在紧靠发动机排气道出口处。它是通过均质气体的非催化反应来氧化汽油机排气中烃和CO的装置。当排出的废气经过热反应器时，使CO和HC在其中保持高温（800-900℃）并停留一段时间（平均为100ms），使之能得到充分的氧化，从而降低CO和HC的排放量。存在的技术问题：热反应器系统在发动机冷启动时不能发挥作用，热反应器不能净化氮氧化物。尽管其有隔热装置，但扔给车盖下增加了大量的热负荷。热反应器的内部温度高达800-1100℃，且长期处于铅、磷和高温的工作条件，即使采用高级昂贵材料，也几乎无法解决零件的寿命问题。机外净化技术（3）空气喷射系统：就是将新鲜的空气喷射到排气门后面使尾气中的CO和HC在排气管内与空气混合，继续进行氧化的方法，又称为二次空气喷射。当喷射的新鲜空气与尾气混合时，空气中的氧与CO和HC反应生成蒸汽状的水和二氧化碳，从而降低汽油机污染物的排放量。降低冷启动排放的技术汽油机车辆有80%左右的排放来自启动时的100-150s阶段。其主要原因是启动温度低,不能达到催化剂的起燃温度,催化剂不能进行催化反应，内燃机启动时需要浓混合气,其燃烧处于缺氧状态。降低冷启动排放的主要措施有：（1）提高冷启动怠速转速（800-1000r/min）；（2）代用燃料（汽油+乙醇），提高燃油挥发性和汽化潜热；（3）二次空气；（4）排气点燃器；（5）碳氢收集器；（6）起动后的稀燃控制；（7）快速暖机控制；（8）前级催化器；汇报提纲一、废气涡轮增压二、废气净化技术（汽油机）三、燃料电池技术（熔融碳酸盐燃料电池）四、均质压燃技术五、可变压缩比技术六、发动机小型化燃料电池分类磷酸盐燃料电池(PAFC)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)固态氧化物电解质燃料电池(SOFC)固体高分子燃料电池(PEMFC)。熔融碳酸盐燃料电池简介熔融碳酸盐燃料电池被称为继磷酸盐燃料电池之后的第二代燃料电池，其工作温度高达923K。由于工作温度较高，可以实现热电连用，因此通常都是应用于分布式电站，实现区域供电。与PAFC相比，MCFC具有更高的热效率,而可实现电池内重整，简化系统;与SOFC相比，MCFC的部件材料、结构设计、密封方式来得简单,工程放大较为容易，为极有开发前途的发电技术。熔融碳酸盐燃料电池的原理阳极：H2阴极：CO2、空气熔融碳酸盐燃料电池发电时,由外部向阳极供给燃料气体(如H2),向阴极供给空气和CO2的混合气。在阴极,O2从外电路接受电子,与CO2作用,生成碳酸根离子,碳酸根离子经过电解质板,向阳极移动。在阳极,H2与碳酸根离子进行反应,生成CO2和水蒸气,同时向外电路放出电子。MCFC的材料和结构熔融碳酸盐燃料电池主要是由阳极、阴极、电解质基底和集流板或双极板构成。阳极和阴极的材料阳极Ni-CrNi-Al阴极NiONiO+LiMCFC的电解质MCFC最常用的电解质为Li2CO3与K2CO3或Li2CO3与Na2CO3的碱性混合盐，它们的熔点分别是488℃和496℃。MCFC电解质隔膜内是靠传递碳酸根离子进行导电的，这是与其它燃料电池的一个不同之处。对电解质基底的要求：强度高耐高温熔盐腐蚀浸入熔盐电解质后能够阻挡气体通过载体，也称为隔膜，它是陶瓷颗粒混合物，以形成毛细网络来容纳电解质。载体为基质电解质提供结构，但不参加电学或电化学过程。MCFC的双极板和集流器双极板的作用：分隔氧化气体和燃料气体、集电和导电，并构成气体流动的通道。因此要求具有抗氧化和还原以及抗电解质腐蚀的作用，并与其他组件之间有较好的热膨胀性能。它一般采用不锈钢(ss316,ss310)制成。集流器用来收集电池堆产生的电流，有时还采用波纹和孔状结构，与相邻的电极组成反应气体通道。集流器的材料也采用不锈钢，阳极侧涂一层Ni保护膜，并呈波纹状，与阳极结构构成燃料气体通道。阴极侧一般呈波纹状或孔状结构，以形成氧化剂通道。MCFC商业化需解决的关键技术问题◆阴极的溶解◆阳极的蠕变◆熔盐电解质对电池集流板材料的腐蚀◆电解质的流失汇报提纲一、废气涡轮增压二、废气净化技术（汽油机）三、燃料电池技术四、均质压燃技术五、可变压缩比技术六、发动机小型化均质压燃技术HCCI简介1HCCI需要突破的关键技术3HCCI特点2汽油机HCCI的实现方法4HCCI简介基本原理：通过压缩缸内均匀的燃油和空气的混合气，在上止点(TDC)附近实现自燃。因此将这种燃烧方式统称为HCCI燃烧，即均质压燃（HomogeneousChargeCompressionIgnition）。汽油机柴油机HCCI的特点1．采用均质混合气。空气和燃油在HCCI发动机的进气系统中预混合，形成均质的空气/燃油混合气，然后吸入气缸进行压缩。也有燃油直接喷入气缸、在气缸内与空气进行预混合的。2．采用压缩点燃。在压缩冲程中，混合气温度升高，达到自燃温度而自燃；也就是说，