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分析及研究发动机排气真空控制技术
来源:本站整理  作者:佚名  2013-12-03 08:50:38

   一、发动机新技术的应用
    现代的汽车电子控制技术实质上是汽车技术和电子技术的相结合,是现代工业发展和高新工业发展的产物。

    1.汽车网络技术的发展
    几年前汽车网络控制的应用还局限于高档车,对于大多数人来讲,汽车网络技术还是一个比较陌生的概念。短短几年内,汽车网络技术的发展速度惊人。从目前的情况来看,世界各大汽车公司的车身网络控制和动力系统网络控制的技术平台均已建立,在新推出的车型中,全面采用网络控制技术已成为现实。高速、实时、容错网络控制技术极大地改善了汽车的可操纵性、安全性及总体结构,汽车设计的灵活度也大大增加,使用这种技术使汽车的操纵系统、制动系统及其他辅助系统能够通过电子方式,而不是传统的机械方式进行控制。基于网络控制的各种传感器、控制器和电液式电动执行器组成的线控系统将取代原有的机械控制。汽车网络是一个多媒体、高带宽的网络,它能使车内生活更轻松,并在某种程度上将办公室移入车内。人们甚至可以下载软件来修改控制器软件中的漏洞或提高汽车的性能。随着新一代移动通信技术的发展,这一技术必将得到快速的发展。

    2.电子技术在汽车发动机上的应用
    发动机电子控制系统由传感器、电子控制单元(ECU)和喷油器三大部分组成,其基本功能和特点就是混合气的比例由ECU来控制。传感器好似人的耳鼻等感觉器官,将发动机温度、混合气浓度、空气流量、排气管中氧气含量、曲轴转速等参数转变为数字信号,并传送给“中枢神经”的电子控制单元。电子控制单元是一个微计算机,内有集成电路以及其它精密的电子元件。它汇集了发动机上各个传感器采集的信号和点火分电器的信号,在千分之几十秒内分析和计算出下一个循环所需供给的油量,并及时向喷油器发出喷油指令,将理想的空燃比混合气送入气缸燃烧而产生动力。

     电子技术在汽车上的应用越来越广泛。汽车温度自动调节系统和汽车悬挂减振电子系统能保证驾驶者及乘客的舒适性,安全气囊电子控制系统能最大限度地保证驾驶者的安全性。越来越多的汽车还应用了能感应到公路堵塞的导航系统,精确到厘米的全球定位电子控制系统,能使驾驶者以最捷径的路线到达目的地。在长距离的高速公路上,许多汽车装备了自动巡航速度控制技术。驾驶者与乘员都能充分享受电子技术带来的种种便利与乐趣。

    二、涡轮增压技术的应用及缺点
    近20年,随着涡轮增压技术的普及、深入,有关涡轮增压方面的新技术、新工艺、新材料、新理念开始不断涌现。可以说,正是由于各种排放、噪声法规的大量出台和人们对涡轮增压技术的更高要求,特别是涡轮增压技术对高原发动机的功率补偿,车用涡轮增压技术迎来了发展的黄金时期。但其缺点依然很明显:

    1.涡轮增压发动机比较明显的问题是动力输出反应滞后。由于涡轮增压所使用的是废气带动涡轮转动对空气进行压缩来提供,要完成一个循环过程需要一定的时间,并且叶轮的惯性作用对油门骤时变化有着反应时间延时,所以在这一过程中有着一定的时间差。而且一般涡轮并不是发动机发动时马上启动的,而是当转速值达到一定的量时,使排气时的力量足够带动涡轮才启动,启动的转速要根据增压值的大小来定,目前市面上的汽车一般是1500r/min左右启动,由于涡轮启动前后动力输出差异较大,容易产生滞动的感觉,这也是一个弊端。

    2.另外“高温”是涡轮增压器工作时面临的最大问题。涡轮工作时,由引擎排出的高温废气首先与涡轮接触,然后推动叶轮转动。使得叶片轮轴的转速动辄急速升高,并且使涡轮轴产生热量,最后空气由于压气机叶轮压缩后也产生非常高温度,这一系列的运动所产生的高温为涡轮增压器造成了非常大高温负担,所以装有涡轮增压的发动机车辆在高速行驶后,需要怠速一段时间,原因是为了防止高速后涡轮里有大量的热量聚集散不出去,造成涡轮损坏。

    三、排气真空控制的解释
    1.排气真空控制的定义
    排气真空控制是指发动机在排气时依靠外部部件提供真空力抽出废气、缩短排气行程时间、规避进排气门重叠角的一种发动机伺服技术。在排气真空控制时发动机能够更好的配合进气系统尤其是带有涡轮增压的发动机提高运行效率,更好地挖掘发动机潜能,降低燃油消耗。

    2.排气真空控制的工作原理
在发动机工作过程中由带轮带动增压器进行涡轮增压,为发动机提供足够的进气量,提高发动机运行效率,增加发动机高速时扭矩输出,同时同轴运动的真空器抽取排气管中的废气,达到进气增压和排气真空相配合,提高发动机运行的效率,降低燃油消耗率(见图1)。

    3.排气真空控制的优缺点
①由于在排气过程中借助外力进行排放,不再局限于利用活塞上行及进气门打开混合气推动废气排出,在排气行程中活塞运动由于受真空力的作用,其运行速度会提高,加快排气行程的完成速度,在同等发动机运转速度的情况下,为下一工作循环提供了足够进气时间;
②在真空控制过程中,由于排气行程由外力抽出废气,进气门在整个排气过程中不提前打开,也不再延迟关闭,进气提前角及迟闭角不再存在,由其所产生的混合气的损耗也不再存在,可以大大提高发动机燃油效率;
③排气真空控制与涡轮增压配合,进气过程中由于涡轮增压的作用,发动机进气速度及进气量得以保证,而排气真空控制突破了发动机在排气过程中的工作瓶颈,使得发动机在运行过程中进气充沛、排气顺畅,从真正意义上提高了发动机的工作效率;
④在排气真空控制过程中,由于缩短了整个工作循环的工作时间,所以可以最大限度地弥补涡轮增压所带来的提速滞后时间,改善目前带有涡轮增压发动机工作状况;
⑤在持续工作过程中由于发动机长期处于高温高压工作状态,可以预计,此项技术的应用会造成发动机机体及主要部件的损坏,为应对这种状况,对发动机制造技术及发动机各部件的力学技术要求就显得更高了。

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