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乔·齐欣:内燃机技术在内部矛盾运动中的发展
时间:2019-01-27 09:39:26 来源:新沂门户网 作者:匿名



   ■技术的产生和发展是为了满足人们日益增长的需求。。

   ■传统汽油发动机和柴油发动机以两种不同的典型燃烧模式并行发展。

   ■内燃机技术由于各种矛盾运动而发展,因此内燃机研究在某种程度上是对矛盾的妥协或解决。。

   内燃机是一种结构简单、移动方便、能效最高的热力发动机此外,能效和运行稳定性、不同的运行条件和不同的运行环境(高原、高山、高热、水下、城市等) 它广泛应用于交通、农业机械、建筑机械和发电,为世界带来了现代文明提高汽油机热效率和减少柴油机碳烟和氮氧化物的排放分别成为研究的焦点21世纪初,随着控制技术的发展和汽车内燃机排放法规的日益严格,国际学术界和工业界开始高度重视这种燃烧技术,因为它能够实现高热效率和超低碳烟粒子和氮氧化物排放,这是对传统内燃机燃烧理念的重大突破 世界上六大汽车公司都在中国落户其缺点是点火温度高,压缩点火困难 中国拥有世界上最大的汽车产量,汽车正迅速进入家庭共轨技术继承了传统燃油喷射系统中喷油泵的凸轮-柱塞增压机构,但将增压机构与计量机构分开,从而实现对喷油正时、压力甚至喷油规律的灵活控制1985年至1987年,他在山东机械设计研究院工作 然而,尽管内燃机已经有一个多世纪的历史,但它的发展还远未达到顶峰,其综合性能还需要进一步提高 因此,有必要对其技术发展进行哲学思考

   内燃机技术中的矛盾运动

   技术的出现和发展是为了满足人们日益增长的需求。技术发展的一般模式是:以社会需求为根本驱动力,以内部基本矛盾——技术目标和技术手段之间的矛盾——为直接驱动力,以设定新的技术目标为中心,以潜在的技术发展为实际技术。技术目标的制定应考虑到社会的需求以及技术和社会经济条件的可能性。它规定了技术活动的方向。具体的技术目的反映了时代的社会需求和技术水平。社会需求、技术水平和技术手段不断发展。设定比现有目标更高的技术目标是人类主动性的体现。任何现有的技术都有其功能限制,不能一劳永逸地适应不断发展的社会需求和相应的技术目标,从而在新技术目标和旧技术手段之间形成矛盾。为了解决这个问题,我们必须重组和改造原有的技术,或者发明新的结构、新工艺和新的原则。采用新技术也可能与其他相关技术系统不兼容,从而导致这些技术系统的进步。在新技术手段的基础上,出现了新的需求,提出了新的技术目标,从而促进了技术的历史发展。与此同时,技术发展的外部原因不容忽视。自组织理论认为,只有当一个系统不断地与环境交换物质、能量和信息时,它才能维持自己的秩序,增加“负熵流”,并促进系统朝着有序的方向发展。技术的发展离不开其他相关技术的支持。技术本身的内在矛盾包括:标准化与实践的矛盾、继承与创新的矛盾、技术方案与技术测试的矛盾、技术结构与技术功能的矛盾、技术专业化与技术整合的矛盾等。

   在不断产生和解决技术目的和技术手段之间的矛盾的过程中,从不平衡到平衡再到新的不平衡,总的技术目的是积极的,但有时技术手段的发展是相对独立的,这反过来又促进和激发了新技术目的的产生。这反映了技术发展的辩证性质。

   对于内燃机来说,技术发展应该满足更清洁、更高效和更可靠运行的社会需求。然而,社会需求不能自动产生相应的现实技术,必须转化为相应的技术目标,即。由于燃料和空气的混合时间短,混合气体的浓度分布极不均匀,导致气缸内的温度分布极不均匀。动态性能(功率)、经济性能(燃油和机油消耗率)、运行性能(起动、噪音、有害排放)和可靠性能的指标要求。为了实现这些目标,必须开展技术活动(研究和开发),以获得实用和具体的手段(内燃机原型和产品),并采用相应的技术来实现技术目标。

   内部的。。。个人之间内燃机技术的发展也不平衡。由于燃料物理化学和燃烧特性的差异,传统内燃机被分为火花点火( 这要求我们学习和理解现有的知识和技术,避免否定一切的虚无主义。内燃机的性能也受到燃料的物理和化学性质、材料物理和机械性质的强烈影响。汽油发动机和天然气发动机)和压缩点火( 上海浦江计划于2011年获批。e。柴油机和二甲醚发动机),它们的工作原理不同。虽然它们都产生一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和二氧化碳,但是前者更容易对废气进行后处理,而后者不可避免地产生的烟灰颗粒则极难处理。前者的能源效率比后者低20 %左右,但它振动和噪音低,易于启动,制造成本低,重量轻,因此在汽车和轻型动力方面起着主导作用。就第一个燃料系统而言,由于对喷射压力和喷射时间的低精度要求,汽油发动机电子控制技术的发展比柴油发动机早10多年。柴油机电子控制技术的发展从一开始就吸收了前者的成功经验。

   )通常对结构参数和操作参数有矛盾的要求。在各种热力发动机和燃烧装置中,内燃机的燃烧最为复杂,表现为工作过程的强瞬态特性、工作介质的强压缩性、气缸内大尺度和微尺度运动的共存及其紧密耦合、燃料喷射产生的两相流、燃烧室的复杂结构和阀门的周期性打开和关闭,以及活塞往复运动引起的运动边界。g。简而言之,内燃机是各种矛盾的复杂统一体,它决定了内燃机工作过程的组织,即。g。油、气和燃烧室的匹配,没有具体的方案,因此也决定了其核心技术——燃烧技术的发展难度。。。分析和综合之间的矛盾促进了内燃机燃烧技术的发展。传统汽油发动机和柴油发动机以两种不同的典型燃烧模式并行发展。对于汽油发动机,燃料被注入进气口,与空气形成均匀的预混合气体,然后进入气缸,通过火花点燃,形成火焰传播,称为预混合燃烧。由于汽油特性和爆震的限制,汽油发动机只能使用较低的压缩比,导致热效率比柴油发动机低得多。在部分负载条件下,节流阀有节流损失。

   当活塞被压缩到接近上止点时,柴油发动机依靠高温使燃油喷雾自燃。大多数燃料和空气混合燃烧。燃烧速率由燃料和空气的扩散和混合速率控制,所以这被称为喷雾扩散燃烧。e。扩散火焰壳的高温富氧区域产生大量氮氧化物,由于缺氧,高温过浓区域产生大量烟灰颗粒。

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  30多年来,人们希望柴油发动机和汽油发动机能够相互学习,也就是说,柴油发动机使用预混合稀薄燃烧尽可能减少碳烟和氮氧化物,而汽油发动机使用柴油发动机的压缩燃烧(以提高压缩比)。汽油发动机的缸内直接喷射燃烧和柴油发动机的多级喷射燃烧就是基于这一理念的产品。。。缸内直喷汽油机具有显著的节油效果。第一台商用GDI汽油发动机于1996年在日本启动,使用稀薄分层充气燃烧(类似于传统柴油发动机弹簧)。20世纪70年代末,国内外几乎同时提出了内燃机均质压燃燃烧的思想。e。为了实现均匀混合和压缩点火。它集中了传统柴油发动机的“压缩点火”和传统汽油发动机的“均匀燃料-空气混合物”的优点,使柴油发动机和汽油发动机实现了燃烧的统一。然而,由于当时内燃机的电子控制技术刚刚发展起来,很难有效地控制这种燃烧方式,因此在过去的20年里,它的发展缓慢。

   这种燃烧模式主要由化学反应动力学控制,因此很难控制其点火时间和燃烧反应速度。汽油发动机燃料挥发性好,易于形成均匀的混合物。

   柴油自燃温度低,易于压缩点火,但由于其高粘度和低挥发性,点火前很难与空气形成均匀的混合物。其次,这种燃烧模式只能在狭窄的操作范围内操作。过稀混合气或高辛烷值燃料在低负荷和怠速条件下容易“失火”,而“爆震燃烧”(特别是高十六烷值燃料)在高负荷条件下容易发生。。。内燃机技术的发展方向和形式。以柴油系统为例。从20世纪20年代到70年代的半个世纪里,柴油机燃油喷射系统总是在机械、液压和气压的作用下自动控制,其中机械调速器是应用最广泛的。人们已经尽了最大努力增加许多设备来扩展控制功能,如预喷射、启动浓缩、正负校正、喷射正时随转速(负载)的自动变化、加压补偿和大气压补偿,但是控制精度差,不能实现多级喷射,喷射正时和压力不能根据工况的变化灵活控制。自20世纪70年代以来,随着电子和计算机技术的发展,柴油燃料系统已经进入电子控制时代,至今已经经历了三代。第一代采用“位置控制”,保留了传统喷油系统(柱塞泵等)的基本组成和结构。 ),并用电子调速器取代机械调速器。 第二代使用“时间控制”。在第一代的基础上,高速电磁阀用于控制喷射正时和喷射量,但是喷射压力不能灵活。第三代采用“时间-压力控制”,即。e。

   因此,技术的发展方向是新技术辩证地否定旧技术。e。我们也应该大胆探索,避免教条主义,肯定一切。一项技术只有在累积改进(数量变化)之后,当其功能达到极限时,才能被另一项新技术(质量变化)取代,而这种质量变化通常需要一定的外部条件。替换没有在一天内完成。共轨技术已广泛应用于汽车柴油发动机,但尚未应用于农业机械、工程机械等。一些用户甚至用传统的机械燃油喷射系统代替共轨燃油喷射系统,因为它不够强劲,无法工作。。。内燃机技术由于各种矛盾运动而发展,因此内燃机研究在某种程度上是矛盾的妥协或解决。例如,二甲醚是一种无毒的含氧燃料,它。乔齐欣是上海交通大学机械动力工程学院内燃机研究所的教授和博士生导师。1985年,他毕业于山东大学内燃机专业。

   1990年,他毕业于山东大学,获得内燃机硕士学位

   1990年至1993年,他在山东轻工业学院硅酸盐工程系任教。1998年,他毕业于大连理工大学内燃机专业。1999年,上海交通大学动力工程和工程热物理博士后离开了车站,留在了学校。2010年至2011年,他访问并在美国普渡大学机械工程学院学习,并从事流场的激光测试研究。2012年至2013年,他在浙江海洋开发研究院担任临时职位。。。研究方向是:内燃机燃烧、汽车性能和替代燃料;内燃机设计、试验和电子控制:计算流体动力学语言。他主持或完成了许多项目,如973,863、国家自然科学基金、上海科学技术发展基金、上海博士后基金、上海联盟计划和高等院校博士项目基金。他获得辽宁省教育委员会科技进步二等奖、上海市科技进步一等奖和二等奖、上海国际汽车城创新人才一等奖、上海市教学成果三等奖、中国机械工业技术进步一等奖、国家科技进步二等奖、上海市优秀发明评选一等奖。e。兼职社会工作: ILASS -中国秘书长、中国二甲醚协会秘书长、上海船舶工程学会海洋工程学术委员会副主任、中国内燃机学会中小功率柴油机分会会员、中国内燃机学会油和清洁燃料分会会员。作者:。乔·齐欣。 。。。。。

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