畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計

上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 1 目 錄 摘 要 .1 ABSTRACT.2 1 緒論 .3 1.1 選題的意義 .3 1.2 發(fā)動機的簡述與結構 .4 1.3 測功機-轉矩轉速傳感器 .5 1.3.1 轉矩轉速傳感器簡介 .5 1.3.2 電渦流測功機工作原理 .7 1.4 動力性指標 .8 1.4.1 扭矩 .8 1.4.2 轉速 .8 1.4.3 功率 .8 1.5 機械振動的來源 .9 1.6 國內常用機型比較 .10 1.7 發(fā)動機測試系統(tǒng)未來發(fā)展方向 .10 1.8 本章小結 .10 2 測試系統(tǒng)設計整體方案選擇 .11 2.1 測試方法 .11 2.2 總體方案設計 .12 2.2.1 設計任務 .12 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 2 2.2.2 設計的整體方案 .12 2.3 本章小結 .13 3. 測試系統(tǒng)設計參數(shù)選擇和分析 .14 3.1 設計參數(shù)的選擇與分析 .14 3.2 地板螺栓的選擇 .14 3.3 支架的微調裝置 .16 3.4 全螺紋螺柱 .17 3.5 支架零件校核 .19 3.5.1 剪切力分析校核 .19 3.5.2 縱向壓力分析 .19 3.6 切應力變形分析 .20 3.7 支架的振動分析 .21 3.8 聯(lián)軸器的設計與分析 .22 3.9 測功機支架選擇與分析 .23 3.10 本章小結 .24 4 測試系統(tǒng)的安裝與使用 .25 5 總結 .27 參考文獻 .28 譯 文 .30 原文說明 .37 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 1 摘 要 隨著近年來家用車輛的激增，對發(fā)動機測試設備的需求量越來越 大，要求越來越高，使國產發(fā)動機測試設備企業(yè)也得到了較快的發(fā) 展。但與國外先進水平比，設備的性能、精度和質量水平還較低， 成套設備配套使用的可靠性較差，難以商品化，無法滿足汽車發(fā)動 機行業(yè)發(fā)展的需要，因此研發(fā)一套成熟的系統(tǒng)是十分必要的。動力 性指標是表征發(fā)動機做功能力大小的指標，一般用發(fā)動機的有效轉 矩、有效功率、發(fā)動機轉速等作為評價指標。而主要的指標就是轉 速和扭矩。 本課題是關于發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)的結構設計， 此系統(tǒng)有良好的擴展性，不僅可以測試各種汽車的內燃發(fā)動機亦可 測試柴油發(fā)動機，經過簡單擴展即可測試其他動力性能參數(shù)。而且 此系統(tǒng)還可以快速組裝、測試，無需尋找指定的測試系統(tǒng)，有廣泛 的用途。由于使用了大量的標準件，關鍵零件大部分也由板材加工 而成，使得成本大為減少。 關鍵詞：發(fā)動機， 起動機， 性能測試系統(tǒng)， 結構設計， 轉速， 扭矩 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 2 The Design Of Internal Combustion Engine Test System Abstract With the surge in vehicles, the test of enginee is great needed with its level of standards growing, as a result, the test equipment manufacturer in country developed obviously. With international test equipment manufactuing , our nationals quality is not comparable as productions stabilization hasnt reach the commercial standard turns out to not an optional of industry. To be a alteration, matured both in stabilization and commercial is essential. The index of combustion engine is Round Per Minute(RPM) and torrance. This article is about the design of combust engine test system. From the supporting system, the joining system, according to the actual requirements to calculate the final draw to meet the test requirements of engine. As the most of parts are standardlization, further more, the un- standardlization parts are made by plant steel or iron, the price of this test equipment been reduced obviously. The extendable of this system is outstanding, after alter four parts only and quick adjustment it became another kind of test system. Key words: combust engine test system，RPM，torque 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 3 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 蒙卓 011107207 1 緒論 1.1 選題的意義 2007 年中國汽車銷售 879.16 萬輛，2010 年汽車銷售規(guī)模達到 1800 萬輛。汽車起動機市場也隨之蘊含著巨大商機。目前，我國汽 車起動機和發(fā)動機及其主要零部件產品的制造企業(yè)在 600 家以上， 其中具有整機生產能力的約 300 家。隨著競爭的加劇，業(yè)內市場分 割日趨明朗，國產汽車起動機和發(fā)動機的國內配套市場覆蓋率達到 99%以上，包括國產乘用車、微型車、輕型車、客車、載貨汽車、 各類工程及農用機械、船舶等。其中外商獨資以及外資企業(yè)合資企 業(yè)，市場擴張迅速，逐漸成為我國乘用車、商用車行業(yè)配套機器的 主力供應商。相對固定的市場競爭格局使行業(yè)原有生產能力得到基 本釋放，可以預測，行業(yè)內新一輪大規(guī)模的投資即將興起。2000 年2006 年，汽車發(fā)動機行業(yè)的產銷率均在行業(yè)標準值 96%以上。 隨著國內汽車產量的快速增加和技術的進步，對發(fā)動機測試設備的 需求量越來越大，要求越來越高，使國產發(fā)動機測試設備企業(yè)也得 到了較快的發(fā)展。通過技術引進和自主開發(fā)，江蘇啟測測功器有限 公司、河南洛陽南峰機械廠、70 研究所、杭州奕科機電技術有限公 司、杭州中成測試設備有限公司、江蘇南通常通測試設備有限公司 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 4 等企業(yè)的技術水平和生產能力都有了較大的提高，不但能生產性能 水平較高的測功器，也能生產成套的發(fā)動機常規(guī)測試設備及部分專 用測試設備。但與國外先進水平比，設備的性能、精度和質量水平 還較低，成套設備配套使用的可靠性較差，協(xié)調各硬件工作的控制 軟件的技術水平還需提高；由科研機構研制的專項測試儀器難以商 品化，無法滿足汽車發(fā)動機行業(yè)發(fā)展的需要，目前各國內汽車發(fā)動 機廠用于產品研發(fā)的測試設備基本都采用進口的，排放標準所需的 測試設備也都依賴進口。因此研發(fā)一套成熟的系統(tǒng)是十分必要的。 測試臺的優(yōu)點：不需要整車，所以可以在汽車動力系統(tǒng)的開發(fā)早期 對汽車動力系統(tǒng)除了發(fā)動機以外的部分進行模擬，從而研究內燃機 的動態(tài)性能，便于新型發(fā)動機的開發(fā)，為汽車動力傳動系統(tǒng)的優(yōu)化 匹配提供了一種很方便的試驗手段，試驗重復性好，可以使用多種 測量方法，而且可以使用道路試驗和轉鼓試驗不適用的精度更高的、 采樣頻率更快的測試設備，使測試技術水平得到明顯提高。汽車 發(fā)動機性能試驗方法（GB/T 18297-2001）規(guī)定了汽車用發(fā)動機性 能臺架試驗方法，包括各種負荷下的動力性及經濟性試驗方法，無 負荷下的起動、怠速、機械損失功率試驗方法以及有關氣缸密封性 的活塞漏氣量及機油消耗量試驗方法。 1.2 發(fā)動機的簡述與結構 發(fā)動機（Engine），又稱為引擎，是一種能夠把一種形式的能 轉化為另一種更有用的能的機器，通常是把化學能轉化為機械能。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 5 （把電能轉化為機器能的稱謂電動機）有時它既適用于動力發(fā)生裝 置，也可指包括動力裝置的整個機器，比如汽油發(fā)動機,航空發(fā)動機。 發(fā)動機最早誕生在英國，所以，發(fā)動機的概念也源于英語，它的本 義是指那種“產生動力的機械裝置 ”。 內燃機，這一類型的發(fā)動機與 外燃機的最大不同在于它的燃料在其內部燃燒。內燃機的種類十分 繁多，我們常見的汽油機、柴油機是典型的內燃機。我們不常見的 火箭發(fā)動機和飛機上裝配的噴氣式發(fā)動機也屬于內燃機。不過，由 于動力輸出方式不同，前兩者和后兩者又存在著巨大的差異。一般 地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。當然有些 汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀錄的目的，也在汽車上裝用 過噴氣式發(fā)動機，但這總是很特殊的例子，并不存在批量生產的適 用性。發(fā)動機機體是構成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構和各系統(tǒng) 的安裝基礎，其內、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受 各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由 氣缸體、汽缸套、氣缸蓋、氣缸墊和輸出軸等零件組成。 1.3 測功機-轉矩轉速傳感器 1.3.1 轉矩轉速傳感器簡介 轉矩傳感器主要由扭力軸、磁檢測器，轉筒及殼體等四部分組 成。磁檢測器包括配對的兩組內、外齒輪，永久磁鋼和感應線圈。 外齒輪安裝載扭力軸測量段的兩端； 內齒輪轉筒內,和外齒輪相對， 永久磁鋼緊接內齒輪安裝在轉筒內。永久磁鋼，內外齒輪構成環(huán)狀 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 6 閉合磁路,感應線圈固定在殼體的兩端蓋內。在驅動電機帶動下， 內齒輪隨同轉筒旋轉。內外齒輪是變位齒輪，并不齒合，齒頂六由 工作氣隙，內外齒輪的齒頂相對時氣隙最窄，齒頂和齒槽相對時， 氣隙最寬。內外齒輪在相對旋轉運動時，齒頂與齒槽交 替相對，相 對轉動一個齒位時,工作氣隙發(fā)生一個周期的變化,磁路的磁阻和磁通 隨之相應作周期變化,因此線圈中感應出近似正弦波的電壓訊號,訊號 電壓瞬時值 的變化和內外齒輪的相對位置的變化是一致的。測功機 也稱測功器，主要用于測試發(fā)動機的功率，也可作為齒輪箱、減速 機、變速箱的加載設備，用于測試它們的傳遞功率。主要分為水力 測功機、電渦流測功 機、電力測功機。電力測功機利用電機測量各 種動力機械軸上輸出的轉矩，并結合轉速以確定功率的設備。因為 被測量的動力機械可能有不同轉速，所以用作電力測 功機的電機必 須是可以平滑調速的電機。目前用得較多的是直流測功機、交流測 功機和渦流測功機。直流測功機可作為直流發(fā)電機運行，作為被測 動力機械的負載，以測量被測機械的軸上輸出轉矩；也可以作直流 發(fā)電機運行，拖動其他機械，以測量其軸上輸入轉矩。轉矩與測速 發(fā)電機測得的轉速之積即軸功率。這就是測功機一名的由來。 交流測功機 通常由一臺三相交流換向器電動機和測力計、測速 發(fā)電機組合而成。 它的測功原理與直流測功機相同。 渦流測功機 利用渦流產生制動轉矩來測量機械轉矩的裝置。它 由電磁滑差離合器（見電磁調速異步電動機）、測力計和測速發(fā)電 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 7 機組成。被測動力機械與電磁滑差離合器的輸入 軸連接，帶動電樞 旋轉，磁極則被安裝其上的測力臂掣住,只能在一定范圍內擺動一角 度,配合測力計就可以由此擺動角直接讀出電樞與磁極間作用的電磁 轉矩。略 去風摩損耗等測量誤差時，此電磁轉矩就等于被測動力機 械的輸出轉矩。渦流測功機只能產生制動轉矩，不能作為電動機運 行。一般用于測量轉速上升而轉矩下降， 或轉矩變化而轉速基本不 變的動力機械。 1.3.2 電渦流測功機工作原理 由電渦流測功機結構圖可知，感應子主要由旋轉部分和擺動部 分（電樞和勵磁線圈）組成。轉子軸上的感應子形狀猶如齒輪，與 轉子同軸裝有一個直流勵磁線 圈。當勵磁線圈組通以直流電流時， 其周圍便有磁場存在，那么圍繞勵磁組就產生一閉合磁通。很明顯， 位于繞組左側的感應子具有一個極性，右側具有相反的極 性。旋轉 時，由于磁密值的周期性變化而產生渦流，此渦流產生的磁場同產 生它的磁場相互作用，從而產生與被試機反向的制動力矩，使電樞 擺動，通過電樞上的力臂，將制動力傳給測量裝置。轉速測量采用 非接觸式磁電轉速傳感器和裝于主軸的 60 齒牙盤，將轉速信號轉換 成電信號輸出。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 8 1.4 動力性指標 動力性指標是表征發(fā)動機做功能力大小的指標，一般用發(fā)動機 的有效轉矩、有效功率、發(fā)動機轉速等作為評價指標。 1.4.1 扭矩 扭矩表示使物體加速轉動的能力。一般來講，汽車發(fā)動機的馬 力大通常扭矩也大。如果用扭矩來表示功率，可以寫成式（1.1）： N=Mw（1.1 ） N 為扭力 M 是扭矩 w 是轉動的角速度 也就是說，剛才我們說扭矩大馬力也大的前提是轉速相同。如 果在馬力相同的情況下，扭矩與轉速就成反比，轉速高的發(fā)動機扭 矩就會比較小。 1.4.2 轉速 發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉數(shù)稱為發(fā)動機轉速，用 n 表示，單位 為 r/min。發(fā)動機轉速的高低，關系到單位時間內作功次數(shù)的多少或 發(fā)動機有效功率的大小，即發(fā)動機的有效功率隨轉速的不同而改變。 因此，在說明發(fā)動機有效功率的大小時，必須同時指明其相應的轉 速。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 9 1.4.3 功率 是單位時間內做功的大小或能量轉換的大小。若令 W 是在 t 時間內所做的功，則這段時間內的平均功率 Pavg 由式(1.2)給出： ( 1.2) 瞬時功率是指時間 t 趨近于 0 時的平均功率，如式(1.3)所示： ( 1.3) 1.5 機械振動的來源 機械振動是指表示機械設備在運動狀態(tài)下，機械設備或結構上 某觀測點的位移量圍繞其均值或相對基準隨時間不斷變化的過程。 與信號的分類類似，機械振動根據(jù)振動規(guī)律可以分成兩大類：穩(wěn)態(tài) 振動和隨機振動。振動的幅值、頻率和相位是振動的三個基本參數(shù)， 稱為振動三要素。只要測定這三個要素，也就決定了整個振動運動。 幅值是振動強度的標志，它可以用峰值、有效值、平均值等不同的 方法表示。不同的頻率成分反映系統(tǒng)內不同的振源。通過頻譜分析 可以確定主要頻率成分及其幅值大小，從而尋找振源，采取相應的 措施。振動信號的相位信息十分重要，如利用相位關系確定共振點、 測量振型、旋轉件動平衡、有源振動控制、降噪等。對于復雜振動 的波形分析，各諧波的相位關系是不可缺少的。 簡諧振動是最基本的周期運動，各種不同的周期運動都可以用 無窮個不同頻率的簡諧運動的組合來表示。本節(jié)討論最為簡單的單 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 10 自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵下的響應(即單自由度系統(tǒng)的受迫振動): 以利于正確理解和掌握機械振動測試及分析技術的有關概念。 在振動測量時，應合理選擇測量參數(shù)。如振動位移是研究強度 和變形的重要依據(jù)；振動加速度與作用 力或載荷成正比，是研究動 力強度和疲勞的重要依據(jù)；振動速度決定了噪聲的高低，人對機械 振動的敏感程度在很大頻率范圍內是由振動速度決定的，振動速度 又與 能量和功率有關，并決定了力的動量。 1.6 國內常用機型比較 雖然國內的發(fā)動機型號多種多樣，但是表 1.1 中四種型號共占 據(jù)了國內市場的 63%左右，有較大的研究價值。 表 1.1 國內大部分發(fā)動機型號 發(fā)動機型號 優(yōu)點 適用車型 豐田 8AFE 經濟、可靠、維修 夏利 威姿 夏利 N3 吉利 三菱 4G63 維修方便、成本低 瑞虎 東方之子 哈弗 CEO Jeep2500 大眾 1.8T 動力表現(xiàn)極佳 途安 速騰 帕薩特 A4 A6 寶來 五菱 B 系列 油耗低、功率大 五菱鴻途 1.7 發(fā)動機測試系統(tǒng)未來發(fā)展方向 發(fā)動機測試需要測試的項目繁多，如扭矩（力）、轉速、壓力、 溫度、流量、流速、噪聲、位置和位移等，涉及的測試技術、測試 設備和測試方法也多種多樣。 發(fā)動機測試分為性能試驗和專項試驗，性能試驗包括動力性、 經濟性、可靠性和耐久性等，專項試驗是為特定目的進行的試驗， 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 11 如熱沖擊試驗、排放試驗、溫度場試驗、熱平衡試驗等。 1.8 本章小結 本章論述了選題的意義及發(fā)動機參數(shù)的意義，對國內外此方面 的研究做了研究，并對未來測試系統(tǒng)的研究方向做出展望。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 12 2 測試系統(tǒng)設計整體方案選擇 2.1 測試方法 將測功機與發(fā)動機進行連接后，啟動發(fā)動機，由測功機讀出轉 速和扭矩等參數(shù)，方便而且直觀地獲得發(fā)動機起動過程中的轉速和 扭矩等重要性能參數(shù)的數(shù)據(jù)。 2.1.1 發(fā)動機起動性能測試 兩組蓄電池串聯(lián)，在其內部溶液溫度達到箱內溫度電壓不低于 24V 時開始起動，起動機起動后拖動發(fā)動機轉動如果在 15s 拖動時 間內發(fā)動機著火并自行運轉，即為起動成功，若超過 15s 未能自行 起動,其間無斷續(xù)著火聲即為起動失敗，若其間有斷續(xù)著火聲并伴隨 著冒黑煙。允許繼續(xù)接通 15s，若能自行運轉亦為起動成功，然后根 據(jù)特性曲線確定起動成功所需的時間，即起動時間。 起動成功后，緊接著做發(fā)動機的拖動試驗，此時不給發(fā)動機供 油，讓起動機拖動發(fā)動機轉動，測出發(fā)動機的成功起動轉速，即起 動轉速。根據(jù)起動時間和起動轉速，可判斷出與發(fā)動機匹配性能最 好的起動機。 2.1.2 發(fā)動機動態(tài)阻力矩測試 使用整流電源給起動機供電，讓起動機拖動發(fā)動機轉動 10s 獲 取發(fā)動機的動態(tài)阻力矩。 2.1.3 發(fā)動機靜態(tài)阻力矩測試 人工輕微轉動發(fā)動機飛輪 10 次，每次間的角度相差 30取每 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 13 次的最大阻力矩。 2.1.4 怠速試驗 將發(fā)動機油門松開，在低速空轉的狀態(tài)下運行 5min 后進行測量,每 隔 20s 測一次 ,共測 10 次,最后計算平均轉速和轉速變化率,以評定怠 速功耗及其穩(wěn)定性。 2.2 總體方案設計 2.2.1 設計任務 設計任務如下: 發(fā)動機測試系統(tǒng)試驗臺能夠放置不同型號的發(fā)動機，可以在水 平面的兩個方向和豎直方向調節(jié)發(fā)動機位置，使它能與其它部分配 合，以便準確地測試。 a) 轉速： 03000RPM b) 精度：優(yōu)于 0.1 誤差小于 5 轉/分 c) 扭矩：0100 N.m 誤差：1.5 2.2.2 設計的整體方案 總體布置設計如下： a) 基礎應該有足夠的重量，測功器不應與發(fā)動機支架同裝于一 塊底板上；采用行業(yè)標準的基礎底板設計，可以減少振動和 成本。 b) 臺架基礎置于開放環(huán)境中，可進行微調，方便操作。 c) 可以測試多種引擎，只需調節(jié)最少量得零件。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 14 d) 由于測試的功率不大，所以對于內燃機各缸周期性的慣性力 和力矩引起的受迫振動采用橡膠墊減震。 e) 盡量使用標準件并減少零件數(shù)。 總裝圖如圖 2.1 所示 圖 2.1 總裝示意圖 2.3 本章小結 本章論述了如何確定總體方案并擬定了設計思路，為接下來的 設計提供了方向。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 15 3. 測試系統(tǒng)設計參數(shù)選擇和分析 3.1 設計參數(shù)的選擇與分析 測試平臺的設計參數(shù)是由被測發(fā)動機決定的，如表中所示的發(fā) 動機尺寸。 表 2.1 國內常見發(fā)動機尺寸 發(fā)動機型號 尺寸規(guī)格 長寬高（單位 mm） 豐田 8AFE 690588750 三菱 4G63 670560670 大眾 1.8T 650520600 五菱 B 系列 700570750 底板根據(jù)發(fā)動機大小、測功機規(guī)格推算出大致的底板長度和寬 度如式(3.1)與式(3.2) 所示： （3.1）20ml3.5Bl (3.2)w. B(l/w)：地板長/寬 M(l/w)最大的發(fā)動機長/寬 所以單塊平臺尺寸：長寬厚=3000mm1446mm100mm 由于不需要承擔橫向力與剪切力，因此挑選了較小的 M12 T 型 槽螺母與 650 標準的 T 型槽作為支架與地板的聯(lián)接件。 3.2 地板螺栓的選擇 地板與引擎支架之間的鏈接如圖 3.1 所示 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 16 圖 3.1 地板與引擎支架間的鏈接孔 根據(jù) CFM ITBONA 公司提供的標準，直徑 M12 的孔深 H 應 為 24mm，孔寬 b 應為 23.2mm。加上支架底高 15mm 和螺母 12mm，所以應選用由此才能對應 T 槽專用的螺栓 GB/T 37-1988 M1250。 地板使用 M48 地腳螺栓安裝固緊、M36 調整螺釘調平，其間距 設置為橫向 1000mm、縱向 500mm；設有吊裝孔及接地螺孔（不小 于 M12）（根據(jù)行業(yè)規(guī)則，以上參數(shù)無需在工程圖中畫出，由地板 生產廠商設計）。 臺架支架其高度由最大可測試的柴油發(fā)動機大小計算，單支架 尺寸：長寬厚=226mm224mm 750mm。使用 HT200 鑄造臺 架支架，減震效果很好，但是成本高；因此需要使用減震性能較好 但價格便宜的材料進行制造。10mm 熱軋鋼板（牌號: 08F）價格較 便宜，易于加工，因此成了較好的選擇。 08F 的材料性能如下： 拉延級別|Z|抗拉強度:275365MPa 拉延級別|S 和 P|抗拉強度 :275380Mpa 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 17 3.3 支架的微調裝置 因為整套裝置的安裝是需要吊車的，因此是不太容易使用吊車 進行精確的安裝，但是測功機對于精度的要求還是非常高的。所以 一套能微量調節(jié)的裝置是很有必要的。垂直方向上的調節(jié)可以使用 螺桿與螺母調節(jié)。由于各個發(fā)動機的重量不一，因此要挑選最大的， 并給予一定的安全系數(shù)，本設計中為 0.7。 表 3.1 國內常見發(fā)動機重量及輸出軸半徑 發(fā)動機型號 重量（Kg） 輸出軸半徑(mm) 豐田 8AFE 140 28 三菱 4G63 127 26 大眾 1.8T 180 25 五菱 B 系列 176 28 如表 3.1 所示，各個發(fā)動機的重量不是很高，根據(jù)最大扭矩和 安全系數(shù)計算最大的壓力如式（3.3）所示： ( 3.3）SRTWg)(Pmax 其中： P 為最大壓力 Wg 為發(fā)動機重量 R 為最小軸半徑 Tmax 為最大扭矩 S 為安全系數(shù) 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 18 最后得出 P=(180*10+100/0.025)x1.7= 9860 N 由上面的需求可以得出調節(jié)上下的全螺紋螺柱最小直徑設計規(guī) 格 工作載荷 Fc = 10 kN 殘余預緊力系數(shù)K = 1.6 總載荷 F0 = 26.00 kN 相對剛度 = 0.25 預緊力 Fp = 23.50 kN 螺栓機械性能等級 = 6.8 螺栓屈服強度 s = 480 MPa 安全系數(shù) Ss1 = 3 螺栓許用應力 = 160.00 MPa 材料種類 = 碳鋼 螺栓公稱尺寸 = M20 螺栓小徑 d1 = 17.294 mm 3.4 全螺紋螺柱 挑選了 M30 x750 GB/T 9125-2003，如圖 3.2 所示。 圖 3.2 全螺紋螺柱 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 19 雖然此產品是用于與管法蘭標準配套使用的連接件標準，是管 法蘭系列標準之一。但是其工作環(huán)境和受力方式相似，并沒有劇烈 受力變化循環(huán)，并配給了金屬墊片，而且通過上節(jié)的計算，得知螺 桿的公稱直徑只需 M20 即可，為保證安全使用 M30，可以這此使用。 支架的引擎連接螺栓設計與分析： 表 1 中的發(fā)動機均使用 M10 螺栓作為緊固件（共 8 個），由于 連接部分需要承受剪切力（橫向），因此其設計時需要考慮其強度， 校核如下：受橫向力 10000/8 N，既 1250 N 工作載荷 Fc = 1.25 kN 殘余預緊力系數(shù)K = 1.6 總載荷 F0 = 3.25 kN 相對剛度 = 0.25 預緊力 Fp = 2.94 kN 螺栓機械性能等級 = 6.8 螺栓屈服強度 s = 480 MPa 安全系數(shù) Ss1 = 4 螺栓許用應力 = 120.00 MPa 材料種類 = 合金鋼 螺栓公稱直徑 Md = M10 螺栓小徑d1 = 8.376 mm 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 20 螺栓計算應力 = 76.92 MPa 校核計算結果： 滿足 為統(tǒng)一支架上的螺栓外徑，方便使用，所有支架上支撐用螺栓 均為 M10。 3.5 支架零件校核 3.5.1 剪切力分析校核 為加工方便，使用了與支架加工相同的板材10mm 熱軋鋼 板，由于零件需要承受橫向剪切力如圖 3.3 所示。 圖 3.3 支架零件受剪力圖 因此需要校核。校核如下： =7104Pa 275Mpa 安全 3.5.2 縱向壓力分析 支架零件所受壓力如圖 3.4 所示 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 21 圖 3.4 支架零件所受壓力圖 校核結果： =7014Pa 275Mpa 安全 3.6 切應力變形分析 金屬在彈性范圍內，外力和變形成比例地增長，即應力與應變 成正比例關系時（符合虎克定律），這個比例系數(shù)就稱為彈性模數(shù) 或彈性模量。根據(jù)應力，應變的性質通常又分為：正彈性模數(shù)（E） 和剪切彈性模數(shù)（G），彈性模數(shù)的大小，相當于引起物體單位變 形時所需應力之大小，所以，它在工程技術上是衡量材料剛度的指 標，彈性模數(shù)愈大，剛度也愈大，亦即在一定應力作用下，發(fā)生的 彈性變形愈小。對于支架零件的校核如式（3.4）所示，示意圖如圖 3.5 所示。 =15671 Pa G=7.83 GPa 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 22 圖 3.5 切應變示意圖 （3.4） 由此計算出應變?yōu)?=0.002mm 安全 3.7 支架的振動分析 傳統(tǒng)的發(fā)動機采用彈性支承降低振動，隔振裝置結構簡單， 成本低，性能可靠。橡膠支承一般安裝在車架上，根據(jù)受力情況分 為壓縮型， 剪切型和壓縮-剪切復合型等。壓縮型結構簡單，制造 容易，應用廣泛，且由于自振頻率較高，一般限于垂直方向上使用。 剪切型自振頻率較低，但強度不高。壓縮- 剪切復合型綜合了前面兩 種結構的優(yōu)點可以滿足耐 久性和可靠性要求。這是目前國內外最廣 泛采用的。為了使隔振橡膠支承系統(tǒng)具有較好的減振性能參數(shù)求一 具方向的彈簧常數(shù)不變，其他方向剛度加強的情況下，可采取在橡 膠中間加入鋼板來改變縮剪切的彈簧常數(shù)。這樣也可使旬形尺寸減 小。 本設計中也使用順丁橡膠墊來隔絕振動的發(fā)動機，順丁橡膠 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 23 的性能如下： a) 強度: C 級 b) 耐磨: AB 級 c) 防振: A 級 由于橡膠墊安裝后除壓力和振動外無需承受其他力，因此強度 無需考慮。而且采用了 HT200 制造的地板來減少振動。 3.8 聯(lián)軸器的設計與分析 根據(jù)最大的扭矩和安全系數(shù)，如下式 3.5 計算： （3.5）)1(STMax 其中： 為許用扭矩 為最大扭矩Max S 為安全系數(shù)，此取 0.2 得出聯(lián)軸器可選擇型號:GY4,GYS4,GYH4 (GB/T 5843-2003),如 圖 3.6 所示 圖 3.6 GY4,GYS4,GYH4 型聯(lián)軸器 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 24 技術參數(shù)如下： 公稱轉矩 Tn/(Nm): 224 許用轉速n/(r/min): 9000 軸孔直徑 d1、d2: 25mm 3.9 測功機支架選擇與分析 測功機根據(jù)設計要求選擇，最后通過對比選擇了海安航成機電 制造有限公司的 ZJ-20 型，最高轉速 4000RPM，最大扭矩 200Nm。 如圖 3.7 所示 圖 3.7.測功機外形示意圖 測功機的詳細精度參數(shù)如下： a) 靜標精度:在標定傳感器系數(shù)的相同環(huán)境溫度下（不相同時 按溫度系數(shù)修正），靜標定誤差應不超過0.2%。 b) 在額定轉速范圍內，套筒固定在任意位置時，不同轉速下扭 矩測量讀數(shù)變化應不大于0.2% 。 c) 傳感器轉軸轉動,中間套筒在不同位置時,讀數(shù)誤差應不超過 0.2%;或者中間套筒轉動（啟動驅動電機），軸在不同位置 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 25 時，讀數(shù)誤差應不超過0.2% 。 d) 測量精度:傳感器與 TR-1 配合,其測量誤差不超過 0.5%。 e) 允許測量的最大扭矩：120%額定值。 f) 輸出電壓信號幅度：不小于 0.7V 有效值。 g) 工作時間：可連續(xù)運行。 可見是滿足設計要求的，因此無需再進行選型。 由于此公司提供了減震片及附件，所以不需要進行測功機附件 的設計，僅需要設計其支架。根據(jù)測功機規(guī)格，推算出支架規(guī)格： 長寬厚=370mm210mm 300mm。 由此，測功機構成了一個簡單的測試系統(tǒng)，如圖 3.8 所示 圖 3.8 測試系統(tǒng)示意圖 3.10 本章小結 本章論述了如何確定發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構中 零件的參數(shù)及進行校對。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 26 4 測試系統(tǒng)的安裝與使用 安裝大致方向是使用吊車將發(fā)動機輸出軸與測功機對齊，使用 微調系統(tǒng)將兩者用聯(lián)軸器連接。示例安裝視圖如圖 4.1 所示， 圖 4.1 最后安裝完畢后示意圖 由于支架和測功機在 XY 平面上有 2 個自由度，因此引擎的位 置并不固定，所以可以視用戶的需求調整兩者之一達到調整目的。 安裝完整順序： a) 首先將 4 個地板用螺栓放入槽內，測功機底盤對正螺栓，并 放置于地板上，使其中心能對正地板的槽線，并使用地板螺 栓將其固定于地板上。如圖 4.2 所示。 圖 4.2 測功機底盤安裝示意 b) 測功機的安裝參照測功機生產廠商的說明。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 27 c) 放入 4 個地板用螺栓以便安裝引擎支架，將引擎支架按附中 的裝配圖 2 安裝完畢后將其底部的四個槽對其地板上的螺栓； 至少需要如此安裝四個引擎支架。 d) 分別為引擎輸出軸和測功機輸入軸裝上聯(lián)軸器，但不連接。 e) 將引擎輸出軸吊裝至與測功機水平，同時將引擎支架移動至 固定位置將引擎固定，連接聯(lián)軸器后即可使用。 支架后蓋是作為調整單元的支撐部分，必須安裝，同時，后蓋 還可以提供一定的保護作用。為了減少振動對測試系統(tǒng)的影響，其 他需要連接的部分應使用非剛性連接。 為使系統(tǒng)處于最佳的狀態(tài)，應盡量減少拆裝。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 28 5 總結 本文完成了“發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計”的 構建，針對汽車發(fā)動機結構緊湊、扭矩不高等特點，設計了與其配 套的測試機構，由于大量使用標準件及沖壓鋼材，使得此測試機構 的可以方便擴展、價格廉價、實用性強。在設計過程中得到了導師 的大力支持，在此表示感謝。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 29 參考文獻 1 柯常忠，黃曉波.汽車發(fā)動機與起動機性能匹配的計算機測試系統(tǒng)J. 汽 車科技，2004（5） 2 伍東升.小型高速汽油機燃燒測試平臺的研究和應用D.重慶大學碩士 學 位論文，2007.4 3馬凡華，許忠厚內燃機的光學測試方法川車用發(fā)動機，1999，6(124) 4林洪樺動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理M北京理工大學出版社，1995 5嚴兆大等熱能與動力機械測試技術M機械工業(yè)出版社，1999 6梁德沛機械參量動態(tài)測試技術M重慶大學出版社，1987 7吳光夏內燃機測試技術的現(xiàn)狀與發(fā)展叨車用發(fā)動機，1994(6) 8馬元驥，施潤昌內燃機測試技術M浙江大學出版社，1986 9Michael Mladek，Lino GuzzellaA Model for the Estimation of Inducted Air Mass and the Residual Gas Fraction Using Cylinder Pressure MeasmementsModeling of SI Engines(Part c&D)，SAE 2000 World Congress，March 2000，Detroit,MI,USA 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Bukky Oladipo 底特律柴油機公司 Zornitza Pavlova MacKinnon， 底特律柴油機公司 Amr Radwan 底特律柴油機公司 【摘要】 先進的柴油發(fā)動機和后處理技術已經開發(fā)出來，用于多種發(fā)動機和車輛平 臺。第 2 代（ 2007 年及以后）的排放水平已證明了輕型貨車車輛超過 75 個試 驗周期對車輛底盤式功率機。柴油發(fā)動機在得到了這些低尾氣排放水平的，同 時又保留了燃油經濟性的優(yōu)勢特點。 通過將原型后處理系統(tǒng)與先進的燃燒方式（潔凈燃燒）結合，性能和排放取得 了不少成果。潔凈燃燒在綜合處理之后控制部分種類廢氣，同時達到氮氧化物 和 PM 降低的目的。啟用引擎的分析工具能夠使子系統(tǒng)發(fā)展和系統(tǒng)整合。實驗技 術的開發(fā)方法，利用各種設施，以簡化開發(fā)的最終解決方案，包括利用穩(wěn)態(tài)和 暫態(tài)機的測試床，模擬底盤機的測試周期。 【關鍵詞】：柴油發(fā)動機，第 2 級，可控硅，后處理，排放，燃燒 【導言】 在 20 世紀 90 年代后期，燃料的使用規(guī)劃已對未來的運輸要求作好準備。 展望未來，從 2000 至 2020 年汽車能源的使用是相對穩(wěn)定的，而第三至第八類 卡車（重型機器類型車輛）卻被認為在這 20 年時間里將有微弱的增長。然而， 一個顯著的上升主要出現(xiàn)在第 1 類至第 2 類車（皮卡，面包車和多功能車） 。在 某些情況下，這些都是用在商業(yè)上，但是增加的主要的來源被視為是客車市場 用于個人的運輸?shù)娜找嬖鲩L的一部分。汽車使用的增加后來將主要增加能源的 使用，從而帶動每天數(shù)百萬桶的原油消費，從 20 世紀 90 年代后期的大約 800 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 32 萬桶增加至 2020 年的 12.5-13 萬桶 1,2 。 有人預測，到那時，汽車的柴油機使用率，開始主要是第一類及第二類輕 型卡車的柴油機使用率在美國的交通能源的使用中將有顯著的減少。 不過，很 多人質疑柴油發(fā)動機實行次級排放的能力是否會影響其可行性。而那些認為可 以掃除排放的障礙的人又質疑所有的氮氧化物減排技術應用和燃油效率降低之 后，燃料經濟的改進將是怎樣。 為應對這個問題，一系列的同能源部的合作項目已經開展，包括三角洲計 劃以及后來的底特律柴油公司的“領導者”計劃。這些計劃的目的是研究達到 次級排放標準的技術可行性以及對燃料經濟性可能產生的影響。底特律柴油公 司所采用的方案是一套綜合分析和應用的方案，該方案利用這個項目早期階段 的模擬來發(fā)展發(fā)動機設計和策略發(fā)展需要的觀念。 圖 1 ： 柴油的汽車 的使用，使美國運輸 能源使用顯著減少。 方法及結果 控制系統(tǒng)與引 擎控制系統(tǒng)用適中 有效的方法綜合在 一起，這種方法使得在保持柴油機對汽油機固有的經濟優(yōu)勢的同時，發(fā)動機的 總體排放特性也有明顯的提升。最初，廣泛的仿真指引著人們去設計一個清潔 的單缸引擎。這個模型，以實際設計和生產的發(fā)動機以及做好穩(wěn)定狀態(tài)模態(tài)的 發(fā)展得到了驗證。這方面的努力使該模型變得適用并且使得在穩(wěn)定模式下的工 作有質量保證。一旦這種實驗得到校準和完善，引擎工況水平穩(wěn)定，它將被用 于預測瞬時的引擎工作性能，又仍處在穩(wěn)定狀態(tài)類型中。與分析的工具結合在 高度被控制的一種穩(wěn)定的狀態(tài)測試，然后再在一個穩(wěn)定狀態(tài)中測試運行。這就 回答了如何在空氣系統(tǒng)，EGR 系統(tǒng)和提高發(fā)動機性能的燃燒系統(tǒng)間找到平衡的 問題。 伴隨穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展，這些工作和理論被暫態(tài)發(fā)動機測功計驗證，這個測 功機位于發(fā)動機能夠進行暫態(tài)發(fā)動機類型工作的位置。同時，車輛綜合在預報 和車輛噴射類型的的推動的周期，諸如聯(lián)邦城市的驅車周期，F(xiàn)TP-75，US06， 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 33 而公路燃料經濟測試方式被編入瞬時的引擎測力計。這些可以在一個非?？刂?設置下運行，從而允許為控制系統(tǒng)和校準得到改進。 伴隨著馬力測力計系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)動機被用來帶動一系列商用輕型卡車： 道奇杜蘭戈，道奇 Dakota ，也是世界第 1 類戴姆勒克萊斯勒霓虹客車車輛， 并且部分驗證控制系統(tǒng)發(fā)展校準已制定。這種車輛綜合后，再往回到仿真領域 中發(fā)展高保真控制系統(tǒng)和校準發(fā)展。這是一條線索，通過一個迭代網(wǎng)絡的發(fā)動 機和后處理的發(fā)展。至于第二，第三和第四次迭代，通過這樣的循環(huán)，后處理 日益一體化。 圖 2 ：達科他輕型 卡車平臺 如圖 2 所示， 該平臺也可用于 該計劃中，為第 2 級示范的是戴 姆勒克萊斯勒道 奇 Dakota 輕型卡車平臺。搭載的是一臺加強 4 升 V6 發(fā)動機 3,4 。這種發(fā) 動機采用可變幾何渦輪充電時，共軌燃油噴射，獨特的高壓力回路，冷卻 EGR 系統(tǒng)，創(chuàng)造了 235 馬力， 4000 rpm 優(yōu)越性能表現(xiàn)，并在 2002 年展示， ，并參 加了 2002 年在圣迭戈的乘坐和駕駛展示。在項目早期，一個綜合性的減排路線 被開發(fā)為輕型卡車和 SUV 的平臺，如圖 3 所示。它是基于與 FTP - 75 廢氣排放 性，并它在兩個領域得以體現(xiàn)。第一個領域是利用清潔燃燒的引擎控制策略和 進步來確認發(fā)動機的排放。這個項目專利性和先進性的燃燒技術在顯著減少發(fā) 動機排放的同時，對燃油經濟性沒有重大的影響，事實上，對瞬態(tài)燃油經濟性 沒有任何切實的影響。 圖 3 ：輕型卡車/ 越野車平臺綜合排 放削減路線 一旦這個發(fā)動機 外排放是既定的， 那么第二個目標 就確定了：排氣 管排放通過后處 理顯示這個先進發(fā)動機控制策略的綜合性。發(fā)動機外排放的目標是在第 2 級 10 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 34 個等級，然后逐年下降非常接近第 2 級的 9 級水平，這是有針對性的，其最終 目標是達到 2 級的 5 級的最終的目標。 在 2002DEER 會議，初步的結果被顯示發(fā)動機在第 2 級的 10 水平且沒有后 處理5的外排放 。這有重要意義，因為它在取得了非常低的發(fā)動機排放的同 時保持了非常高的燃油經濟性，比以汽油機作動力的車高出 50%。加入催化的 煙塵過濾器，尿素為基礎的可控硅技術和相關的管制措施，氮氧化物和粉塵減 少，并且在 FTP-75 無任何氨滑移的情況下實現(xiàn)第 2 級 6 水平的排放。同汽油機 相比，這種排放效益要高 45%。 自 2002 年 DEER 會議以來，發(fā)動機外排放有了很大的提高，如圖 4 所示。 非常接近第 2 級 9 水平的排放，在沒有活躍的氮氧化物后處理情況下實現(xiàn)。氮 氧化物的 0.3 克每英里很低的微粒。這超過了在初期階段的計劃路線確立的 目標。通過把以尿素為基礎的 SCR 技術添加到發(fā)動機中，F(xiàn)TP-75 實現(xiàn)了第 2 類 第 3 級排放 ，同時與汽油機相比，燃油效益高出 40%。再次，這些排放水平是 在 FPT-5 周期無任何氨滑移的情況下取得的。此外， US06 水平也是第 2 級排 放水平在利用催化的煙塵過濾器和以尿素為基礎的 SCR 技術的情況下取得的。 圖 4 ： NOx 還原經 燃燒和后處理發(fā)展輕 型卡車/越野車平臺 用以顯示這項先 進技術的好處的 一種方法是將氮 氧化物減少原因 的歸類，可分為由于燃燒或者發(fā)動機不同，以及通過比較 FTP-75 汽車的外氮氧 化物排放量和 FTP-75 發(fā)動機的外排放量對后處理綜合性能的影響。在 FTP-75 放入循環(huán)中，后處理效率通常在 80%-95%。對于低溫的 FTP-75 循環(huán)來說，這些 是相當高水平的氮氧化物減少量。這個項目顯示，去年，通過進一步利用清潔 燃燒技術，提升檢查和控制策略，發(fā)動機氮氧化物外排量有了顯著的降低。發(fā) 動機氮氧化物外排量減少了一半以上。而且，F(xiàn)TP-75 循環(huán)氮氧化物排放減少技 術有意義的提高表現(xiàn)在從去年的 85%上升到今年的 90%。這是通過充分開發(fā)控制 系統(tǒng)和先進的復合模式燃燒的潛能實現(xiàn)的。這些充分表現(xiàn)了先進的發(fā)動機和后 處理綜合技術，這些是這些技術和項目內在的要求，尤其當你考慮從模擬反復 開始，經過穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)發(fā)動機，最終到達汽車使用階段。我們經歷的那種循環(huán) 越多，我們就越能通過發(fā)動機設計，發(fā)動機控制和先進的潛能將后處理與發(fā)動 機結合。 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 35 圖 5 ： NOx 還原經 燃燒和后處理的發(fā)展 輕型卡車/越野車平 臺 而實現(xiàn)第二級， 尤其當破壞傳統(tǒng)的 NOx 折衷方案曲線 時，找出這種氮氧 化物權衡曲線仍然停留在上述每個單獨的轉折點顯得很重要。氮氧化物/燃油經 濟性權衡曲線仍然以同樣的方式存在。我們可以在曲線上標出氮氧化物從 7 級 到 3 級的變化情況，以顯示出：當?shù)趸餃p少時 FTP-75 的燃油經濟性也減少 到同樣的水平。內在的燃油經濟復蘇潛力的確認是很重要的。在發(fā)展思路的每 一步，燃油經濟性下降的原因都被確認，并且記錄在下面的循環(huán)中。 因此，對于 2002 年第 2 級 6 級水平，F(xiàn)TP - 75 的燃油經濟性為：輕型卡 車每加侖行駛 20 英里。在 2003 年，雖然我們有燃油經濟性和氮氧化物的綜合， 但我們現(xiàn)在可以在沒加侖同樣里程數(shù)的情況下達到第 2 類第 5 級的水平。這表 明在同樣的燃油經濟性條件下，氮氧化物的排放量比以前減少了 55%。反過來 說，如果我們保持相同的氮氧化物，以 2003 年確定的排放標準，燃油經濟性可 以增長到沒加侖行駛 20.5 英里。或者，我們可以將氮氧化物的排放量有效的減 少到第 2 類第 3 級標準，這相當于在燃油經濟性減少最少的基礎上將氮氧化物 排放量減少了 70%以上。有這樣一個信息：經過發(fā)動機不斷的發(fā)展，燃油經濟 性不斷的提高，因此進一步減少氮氧化物的排放量不會對燃油經濟性產生多大 不利的影響。如果我們把乘用車平臺作比較，這些結果可以被進一步說明，前 面的結果已經有所呈現(xiàn)。我們有和輕卡相類似的路線圖，區(qū)分兩種體制：一種 是發(fā)動機具有氮氧化物外排和 FTP-75 粉末的，另一種是與瞄準第 2 類第 5 級的 后處理系統(tǒng)相結合的。在這種情況下，發(fā)動機外輪廓在沒有后處理的情況下被 提煉到一個更加清潔的水平：氮氧化物 0.4g/mi 和 0.5g/mi。通過一個煙塵催 化過濾器，F(xiàn)PT-75 在沒有任何氮氧化物后處理的情況下實現(xiàn)了第 2 類第 8 級水 平。以尿素為基礎的 SCR 技術的應用減少了 V，并且氮氧化物和微粒達到第 2 類第 3 級水平，同時不存在氨滑移。這些結果顯示在表 6 中。 這個項目顯示了燃油經濟性隨著發(fā)展思路的提升而產生的重大進步，同時 在燃油經濟性不受損害的情況下氮氧化物排放量有初步降低。第 2 類第 5 級結 上海工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 發(fā)動機與起動機性能匹配測試系統(tǒng)結構設計 36 果是在 67mpg 的混合經濟，這是 FTP-75 和高速路燃油經濟的結合。這清晰的顯 示出當利用合成分析和實驗方法時，燃油經濟如何得以提高。 圖 6 ：客運車平臺 的綜合排放削減路 線 總結和結論 總之，這個 項目利用綜合柴 油機和具有含 SCR 系統(tǒng)的催化過濾器后處理及技術來說明輕卡 SUV 和乘用車平臺的第 2 類第 3 級排放。第 2 類用來說明超過 US06 循環(huán)的輕卡平臺和 FTP-75 結果。用同樣 的汽車做測試，這比輕型汽油機卡車高出 41%的燃油經濟性。排放量的減少首 先歸功于先進的燃燒技術，并且通過在沒有活躍的氮氧化物后處理的情況下實 現(xiàn)第 9 級氮氧化物排放和 PM 水平實現(xiàn)的。尿素噴射控制策略是取得良好排放的 首要原因，它在最大程度減小氨滑移的同時最大程度的減小了氮氧化物排放量。 同時，概括地說，強調綜合測試和分析的發(fā)展策略是短時間內輕卡和乘用 車實現(xiàn)第 2 類第 3 級排放的核心原因?？紤]到司機們都看重一項技術的商業(yè)潛 能，要過發(fā)動機后處理綜合來降低后處理系統(tǒng)的復雜性就必須使這項技術有更 大范圍的實用性。考慮到復合模式的燃燒策略，并且把尿素還原劑噴射策略和 過濾器換代策略融合在一個 ECU 中，我們需要精密的控制技術。這是該項目發(fā) 展的一個重大障礙。 。 我們需要一些諸如在 15PPM 水平以下的必需的低硫燃料和 SCR 尿素還原劑。 我們相信尿素還原劑將被用于重工作領域，而這又將為輕工作的發(fā)展奠定基礎。 測量技術和第 2 類水平的排放多樣性是需要重點考慮的。后處理的有效壽命和 設備多樣性，以及這兩者的結合在預言長期排放中起著重要作用。處理低排放 發(fā)動機的結果時數(shù)據(jù)分析是很必要的。 最后，由于資源有限，短期性和高風險，綜合分析和實驗方法是很有用， 也是絕對必要的?；A的動力數(shù)據(jù)也是很關鍵的，因為它將這些工具與理論結 合，并且將發(fā)動機與后處理技術結合。因此，暫態(tài)時的后處理設備對整合設備 和進一步簡化它們起