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锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系
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第一部分 摘要：随着电子技术在汽车上的普遍应用，汽车电路图已成为汽车维修人员必备的技术资料。目前，大部分汽车都装备有较多的电子控制装置，其技术含量高，电路复杂，让人难以掌握。正确识读汽车电路图，也需要一定的技巧。电路图是了解汽车上种类电气系统工作时使用的重要资料，了解汽车电路的类型及特点，各车系的电路特点及表达方式，各系统电路图的识读方法、规律与技巧，指导读者如何正确识读、使用电路图有很重要的作用。 汽车电路实行单线制的并联电路，这是从总体上看的，在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的，每种电路都可以独立分列出来，化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。 关键词：电路 单行线制 系统 导线 各种车灯 目录：（1）全车线路的连接原则 （2）识读电路图的基本要求 （3）以东风EQ1090型载货汽车线路为例全车线路的认读 a.电源系统线b.起动系统线路c.点火系统线路 d.仪表系统线路e.照明与信号系统线路 (4)全车电路的导线 (5)识读图注意事项 论汽车电路的识读方法 在汽车上，往往一条线束包裹着十几支甚至几十支电线，密密麻麻令人难以分清它们的走向，加上电是看不见摸不着，因此汽车电路对于许多人来说，是很复杂的东西。但是任何事物都有它的规律性，汽车电路也不例外。 一般家庭用电是用交流电，实行双线制的并联电路，用电器起码有两根外接电源线。从汽车电路上看，从负载（用电器）引出的负极线（返回线路）都要直接连接到蓄电池负极接线柱上，如果都采用这样的接线方法，那么与蓄电池负极接线柱相连的导线会多达上百根。为了避免这种情况，设计者采用了车体的金属构架作为电路的负极，例如大梁等。因此，汽车电路与一般家庭用电则有明显不同：汽车电路全部是直流电，实行单线制的并联电路，用电器只要有一根外接电源线即可。 蓄电池负极和负载负极都连接到金属构架上，也就是称为“接地”。这样做就使负载引出的负极线能够就近连接，电流通过金属构架回流到蓄电池负极接线。随着塑料件等非金属材料在汽车上应用越来越多，现在很多汽车都采用公共接地网络线束来保证接地的可靠性，即将负载的负极线接到接地网络线束上，接地网络线束与蓄电池负极相连。 汽车电路实行单线制的并联电路，这是从总体上看的，在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的，每种电路都可以独立分列出来，化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。 灯光照明电路是指控制组合开关、前大灯和小灯的电路系统；信号电路是指控制组合开关、转弯灯和报警灯的电路系统；仪表电路是指点火开关、仪表板和传感器电路系统；启动电路是指点火开关、继电器、起动机电路系统；充电电路是指调节器、发电机和蓄电池电路系统。以上电路系统是必不可少的，构成全车电路的基本部分。辅助电路是指控制雨刮器、音响等电路系统。随着汽车用电装备的增加，例如电动座椅、电动门窗、电动天窗等，各种辅助电路将越来越多。 旧式汽车电路比较简单，一般情况下，它们的正极线(俗称火线)分别与保险丝盒相接，负极线(俗称地线)共用，重要节点有三个，保险丝盒、继电器和组合开关，绝大部分电路系统的一端接保险丝或开关，另一端联接继电器或用电设备。但在现代汽车的用电装置越来越多的情况下，线束将会越来越多，布线将会越来越复杂。随着汽车电子技术的发展，现代汽车电路已经与电子技术相结合，采用共用多路控制装置，而不是象旧式汽车那样通过单独的导线来传送。 使用多路控制装置，各用电负载发送的输入信号通过电控单元（ECU）转换成数字信号，数字信号从发送装置传输到接收装置，在接收装置转换成所需信号对有关元件进行控制。这样就需在保险丝、开关和用电设备之间的电路上添加一个多路控制装置（参阅广州雅阁后雾灯线路简图）。采用多路控制线路系统可。 第二部分 第二部分简要介绍了全车线路识读的原则、要求与方法以及电路用线的规格。主要针对其在东风EQ1090车型 汽车电路与电器系统应用情况作了概括性的阐述。其包括了电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等主要部分进行了说明。通过对东风EQ1090车型的系统学习，为以后接触到各类不同车型打下个坚实的基础。 一、全车线路的连接原则 全车线路按车辆结构形式、电器设备数量、安装位置、接线方法不同而各有不同，但其线路一般都以下几条原则： （1）汽车上各种电器设备的连接大多数都采用单线制； （2）汽车上装备的两个电源（发电机与蓄电池）必须并联连接； （3）各种用电设备采用并联连接，并由各自的开关控制； （4）电流表必须能够检测蓄电池充、放电电流的大小。因此，凡是蓄电池供电时，电流都要经过电流表与蓄电池构成的回路。但是，对于用电量大且工作时间较短的起动机电流则例外，即启动电流不经过电流表； （5）各型汽车均陪装保险装置，用以防止发生短路而烧坏用电设备。 了解上面的原则，对分析研究各种车型的电器线路以及正确判断电器故障很有帮助。 二、基本要求 一般来讲全车电路有三种形式，即：线路图、原理图、线束图。 (一)、识读电路图的基本要求 了解全车电路，首先要识读该车的线路图，因为线路图上的电器是用图形符号以及外形表示的，容易识别。此外，线路图上的电器设备的位置与实际车上的位置是对应的，容易认清主要设备在车上的实际位置，同时，也可对设备的功能获得感性认识。 识读电路图时，应按照用电设备的功用，识别主要用电设备的相对分布位置；识别用电设备的连接关系，初步了解单元回路的构成；了解导线的类型以及电流的走向。 （二）、识读原理图的基本要求 原理图是一图形符号方式，把全车用电设备、控制器、电源等按照一定顺序连接而成的。它的特点是将各单元回路依次排列，便于从原理上分析和认识汽车电路。 识读原理图时，应了解全车电路的组成，找出各单元回路的电流通路，分析回路的工作过程。 （三）、识读线束图的基本要求 线束图是用来说明导线在车辆上安装的指导图。图上每根导线所注名的颜色与标号就是实际车上导线的颜色和到端子的所印数字。按次数字将导线接在指定的相关电器设备的接线柱上，就完成了连接任务。即使不懂原理，也可以按次接线。 总上所述，掌握汽车全车线路（总线路），应按以下步骤进行： （1）对该车所使用的电气设备结构、原理有一定了解，知道他的规格。 （2）认真识读电路图，达到了解全车所使用电气设备的名称、数量和实际安排位置；设备所用的接线柱数量、名称等。 （3）识读原理图应了解主要电气设备的各接线柱和那些电器设备的接线柱相连；该设备分线走向；分线上开关、熔断器、继电器的作用；控制方式与过程。 （4）识读线束图应了解该车有多少线束，各线束名称及在车上的安装位置；每一束的分支同向哪个电器设备，每分支又有几根导线及他们的颜色与标号，连接在那些接线柱上；该车有那些插接器以及他们之间的连接情况。 （5）抓住典型电路，触类旁通。汽车电路中有许多部分是类似的，都是性质相同的基本回路，不同的只是个别情形。 三、全车线路的认读 下面以东风EQ1090型载货汽车线路为例，分析说明各电子系统电路的特点。东风EQ1090型载货汽车全车线路主要由电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等组成。 （一）电源系统线路 电源系统包括蓄电池、交流发电机以及调节器，东风EQ1090汽车配装电子式电压调节器，电源线路如图。其特点如下： （1）发电机与蓄电池并联，蓄电池的充放电电流由电流表指示。接线时应注意电流表的-端接蓄电池正极，电流表的+端与交流发电机‘电枢’接线柱A或B连接，用电设备的电流也由电流表+端引出，这样电流表才能正确指示蓄电池的充、放电电流值。 （2）蓄电池的负极经电源总开关控制。当发电机转速很低，输出电压没有达到规定电压时，由蓄电池向发电机供给磁场电流。 （二）起动系统线路 启动系统由蓄电池、启动机、启动机继电器（部分东风EQ1090型汽车配装复合继电器）组成，系统线路如图。 启动发动机时，将点火开关置于“启动”档位，启动继电器（或复合继电器）工作，接通起动机电磁开关电路，从而接通起动机与蓄电池之间得电路，蓄电池便向起动机供给400~600A大电流，起动机产生驱动转矩将发动机起动。 发动机起动后，如果驾驶员没有及时松开点火开关，那么由于交流发电机电压升高，其中性点电压达5V时，在复合继电器的作用下，起动机的电磁开关将自动释放，切断蓄电池与起动电动机之间的电路，起动机便会自动停止工作。 根据国家标准GB9420--88的规定，汽车用起动电动机电路的电压降（每百安的培的电压差）12V电器系统不得超过0.2V，24V电器系统不的超过0.4V。因此，连接启动电动机与蓄电池之间的电缆必须使用具有足够横截面积的专用电缆并连接牢固，防止出现接触不良现象。 （三）点火系统线路 点火系统包括点火线圈、分电器、点火开关与电源。系统线路如图，其特点： （1）在低压电路中串有点火开关，用来接通与切断初级绕组电流； （2）点火线圈有两个低压接线端子，其中‘-’或‘1’端子应当连接分电器低压接线端子，“+”或“15”端子上连接有两根导线，其中来自起动机电磁开关的蓝色导线，（注：个别车型因出厂年代不同其导线颜色有可能不同）应当连接电磁开关的附加电阻短路开关端子“15a”；白色导线来自点火开关，该导线为附加电阻（电阻值为1.7欧姆左右）所以不能用普通导线代替。起动发动机时，初级电流并不经过白色导线，而是由蓄电池经起动电磁开关与蓝色导线直接流入点火线圈，使附加电阻线被短路，从而减小低压电路电阻，增大低压电流，保证发动机能顺利起动。 （3）在高压电路中，由分电器至各火花塞的导线称为高压导线，连接时必须按照气缸点火顺序依次连接。 （四）仪表系统线路 仪表系统包括电流表、油压表、水温表、燃油表与之匹配的传感器，系统线路如图所示。其特点如下： （1）电流表串联在电源电路里，用来指示蓄电池充、放电电流的大小。其他几种仪表相互并联，并由点火开关控制。 （2）水温表与燃油表共用一只电源稳压器，其目的是当电源电压波动时起到稳压仪表电源的作用，保证水温表与燃油表读数准确。电源稳压器的输出电压为8.64V+/-0.15V。 报警装置有油压过低报警灯和气压过低蜂鸣器，分别由各自的报警开关控制。当机油压力低于50~90kpa时，油压过低报警开关触电闭合，油压过低指示灯电路接通而发亮，指示发动机主油道机油压力过低，应及时停车维修。东风EQ1090型汽车采用气压制动系统，当制动系统的气压下降到340~370kpa时，气压过低蜂鸣器鸣叫，以示警告。 （五）照明与信号系统线路 照明与信号系统包括全车所有照明灯、灯光信号与音响信号，系统线路如图所示。其特点如下： （1）前照灯为两灯制，并采用双丝灯泡； （2）前照灯外侧为前侧灯，采用单灯丝，其光轴与牵照灯光轴成20度夹角，即分别向左右偏斜20度。因此，在夜间行车时，如果前照灯与前侧灯同时点亮，那么汽车正前方与左右两侧的较大范围内都有较好的照明，即使在汽车急转弯时，也能照亮前方的路面，从而大大改善了汽车在弯道多、转弯急的道路上行驶时的照明条件； （3）前照灯、前下灯、前侧灯及尾灯均由手柄式车灯开关控制； （4）设有灯光保护线路； （5）制动信号灯不受车灯总开关控制，直接经熔断丝与电源连接，只要踩下制动踏板，制动邓开关就会接通制动灯电路使制动灯发亮； （6）转向信号灯受转向灯开关控制； （7）电喇叭由喇叭按钮和喇叭继电器控制
汽车、发动机维护保养基础知识之一 发动机出现故障八个主要要因 每个人都有一颗心脏，如果心脏停止跳动，生命也将随之消逝。汽车也不例外，发动机就是汽车的心脏，保养的好与坏直接影响着汽车的性能和它的使用寿命。为了让我们的爱车远离“心脏病”，就要像爱护自己的心脏一样爱护汽车的发动机。下面所介绍的导致车辆患“心脏病”的八大要因，或许会给让你有所受益。 要因一、不按期保养 通常人们总是喜欢在改装上投入很多钱，但却容易忽视按期给发动机做保养。据有经验的汽修师傅说：“在他们所经手维修的汽车中，车辆因发动机保养不良造成的故障占总故障50%之高。”可见发动机保养对延长车辆使用寿命能起到至关重要的作用。当然也会给你减少不必要的损失，要不怎么会有“以养代修”这个名词。 要因二、机油变质及机油滤芯不畅 不同等级的润滑油在使用过程中油质都会发生变化。车辆行驶一定里程之后，性能就会恶化，可能会给发动机带来种种的问题。为了避免这些故障的发生，应该结合使用条件定期给汽车换油，并使油量适中，一般以机油标尺上下限之间为好。机油从机油滤芯的细孔通过时，把油中的固体颗粒和黏稠物积存在滤清器中。如滤清器堵塞，机油则不能顺畅通过滤芯时，会胀破滤芯或打开安全阀，从旁通阀通过，仍把脏物带回润滑部位，促使发动机磨损加快，内部的污染加聚。因此机油滤芯的定期更换同样重要。 要因三、空气滤芯堵塞 发动机的进气系统主要由空气滤芯和进气道两部分组成。根据不同的使用情况，要定期清洁空气滤芯，可使用的方法有高压空气由里向外吹，把滤芯中的灰尘吹出。由于空气滤芯为纸质，所以吹的时候要注意空气的压力不能过高，以免损坏滤芯。空气滤芯在一般在清洗3次后就应更换新的，清洗周期可以由日常驾驶区域的空气质量而定。 要因四、进气管道过脏 如果车辆经常行驶于灰尘较多、空气质量较差的路况区域，就应该注意清洗进气管道，保证进气的畅通。进气管道对于发动机的正常工作非常重要，如果进气管道过脏，会导致充气效率的下降，从而使发动机不能在正常的输出功率范围内运转，加剧发动机的磨损和老化。 要因五、曲轴箱油泥过多 发动机在运转过程中，燃烧室内的高压未燃烧气体、酸、水分、硫和氮的氧化物经过活塞环与缸壁之间的间隙进入了曲轴箱中，使其与零件磨损产生的金属粉末混在一起，形成油泥。少量的油泥可在油中悬浮，当量大时从油中析出，堵塞滤清器和油孔，造成发动机润滑困难，从而加剧发动机的磨损。此外，机油在高温时氧化会生成漆膜和积炭粘结在活塞上，使发动机油耗增大、功率下降，严重时使活塞环卡死而拉缸。 要因六、燃油系统保养不善 燃油系统的保养包括更换汽油滤芯、清洗化油器或燃油喷嘴以及供油管路。燃油在通过油路供往燃烧室燃烧的过程中，不可避免地会形成胶质和积炭，在油道、化油器、喷油嘴和燃烧室中沉积下来，干扰燃油的流动，破坏正常空燃比，使燃油雾化不良，造成发动机喘抖、爆震、怠速不稳、加速不良等性能问题。使用燃油系统清洗剂清洗燃油系统，能够始终使发动机保持最佳状态。 要因七、水箱生锈、结垢 发动机水箱生锈、结垢是最常见的问题。锈迹和水垢会限制冷却液在冷却系统中的流动，降低散热的作用，导致发动机过热，甚至造成发动机的损坏。冷却液氧化还会形成酸性物质，腐蚀水箱中的金属部件，造成水箱破损、渗漏。定期使用水箱强力高效清洗剂清洗水箱，除去其中的锈迹和水垢，不但能保证发动机正常工作，而且可延长水箱和发动机的整体寿命。 要因八、冷却系统状况不良 人们对汽车发动机的养护，尤为重视的是润滑系统，很少重视冷却系统。殊不知汽车发动机最常见的故障，如活塞拉缸、爆震、缸体冲床内漏、产生的严重噪声、加速动力下降等等，都是由于汽车发动机的工作温度异常，压力过大，冷却系统状况不良而造成。冷却系统状况不良将直接导致发动机不能在正常的温度下工作，随之而来就会产生上述严重的故障现象。
汽轮机按新蒸汽参数分：1、低压汽轮机（1.18-1.47MPA）2、中压汽轮机（1.96-3.92MPA）3、高压汽轮机（5.58-9.81MPA）4、超高压汽轮机（11.77-13.75MPA）5、亚临界汽轮机（15.99-17.65MPA）6、超亚临界汽轮机（>22.16MPA）阻塞背压一般来说，汽机背压降低，相同发电量下汽机的进汽量就可减少，但这有个极限值，这个值就是汽轮机阻塞背压，汽机背压降低到比阻塞背压还低后，降低背压的结果是相同发电量下汽机的进汽量反而要增加。阻塞背压高的机组，在冬季水温低时可能汽机背压会低于汽轮机阻塞背压，造成热耗增加，这时可用减少循环水量等办法来提高汽机背压，因此阻塞背压越低越好
近五年来的教学改革解决的问题(1)根据市场需要,调整专业设置与人才培养模式通过市场调研和分析,国家急需现代汽车电子控制维修和技术服务人才,结合我校实际,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用性高级专门人才,要求学生理论与实践并重.从实施效果看,培养的人才适应市场要求,有理论,会实践,98%毕业生取得中级汽车修理等级证,12%毕业生取得高级汽车修理等级证,毕业生就业率达100%,很受用人单位欢迎.(2)优化课程体系和结构运用系统工程的理论和方法,对汽车各专业的课程设置进行统筹优化.如汽车发动机构造原理课程,国内长期分为《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》2门课程,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且前面所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,我们把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课程《汽车发动机构造与原理》,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,授课学时也从原来的150减少到90,节省学时40%.国内同行专家认为这是个很好的创新.同时我们把课程讲授安排时间也适当提前,满足了学生对专业课的求知欲,调动了学生的学习积极性,促进了相关学科的学习.(3)更新教学内容,编写配套的立体化教材根据汽车发动机构造与原理合二为一的要求,我们在多年试验教学基础上,编写出版了《汽车构造与原理 上册 发动机》,《汽车构造与原理实训》和《汽车构造与原理习题集》配套的课程新教材;并且根据地方院校特点,教材体系以应用为主线,理论紧密联系实际;教材内容删减了陈旧的化油器结构原理介绍,大量增加汽车近年来出现的新结构,新技术,新车型,新标准的介绍,如可变配气正时和气门升程电控系统(VTEC),新一代高压共轨电喷柴油机等.同时介绍了新型的燃料电池电动汽车,燃气汽车及直喷汽油机等,这与2004年6月我国新颁布的"汽车产业发展政策"所提倡的方向是相吻合的,说明教材具有前瞻性.全书以现代轿车为主线,突出了汽车电子控制技术的介绍,紧跟时代步伐,与时俱进,实用性强;教材配套多媒体光盘,已经由机械工业出版社在全国出版发行,其中《汽车构造与原理 上册 发动机》2年已经进行第二次印刷,发行8000册,在国内产生了一定的影响,受到学生和同行专家好评.(4)以学生为中心,多种教学方式,方法和手段结合传统课程教学重理论,轻实践,重课堂,轻现场,重教师教,轻学生学,教学形式单一.根据理论联系实际和以学生为中心的原则,在《发动机构造与原理》课程教学中,我们创造性地采用了"三位一体"(拆装实训,现场教学与多媒体课堂教学三位一体),"合作实践学习"(学生组成一个实践学习小组,灵活自主学习),灵活多变的教学方法(启发式,探究式,讨论式,现场实物教学,指导发现学习,因材施教等)和现代教学手段(课堂多媒体,课程网站等)相结合,使课堂与现场,课内与课外,理论与实践有机融合,教与学互动,学生个个动手,有效地激发了学生的学习兴趣和热情,提高了教学效果.同学之间相互学习,相互帮助,培养了团队精神.课后学生登录课程网站,扩展知识,与教师直接网上QQ(课程网站每天晚上有老师值班),及时答疑,加强师生感情.《汽车发动机构造与原理》课程网站自2003年9月开通自今2年多,进行了5次改版,开辟有10多个栏目,有大量的教学资源供学生浏览学习,"汽车动态" 栏目不断更新,使学生及时了解到汽车新技术,新结构,新信息,已经有7100多人次学生登录,起到了积极作用.(5)建设开放型实验室,加强校外实习基地建设针对大学生动手与创新能力较差的弱点,我们大力加强实践性教学,在培养目标中明确提出要求学生取得中级汽车维修等级证;调整实践教学内容和时间,如《汽车发动机构造与原理》课程的实践教学时间安排占总学时50%,每个学生都可以初步独立拆装一台发动机.毕业时98%的学生取得中级汽车维修等级证,12%的学生取得高级汽车维修等级证.为了提供学生更多的实践机会,实验室全天候向学生开放,只要学生有时间,随时可以来实验室拆装发动机.为了满足学生要求,实验室星期六继续向学生开放,实验员和老师轮流值班.我们还大力增加新教学设备,新增现代电喷汽车发动机20台,保证《汽车发动机构造与原理》课程拆装实训时每5个学生有1台发动机;还自行制作了拆装台,解剖教具等多项教学设备.在韶关市和珠三角建立了5家实训和实习基地,聘请了6名技师兼任学生实习指导.聘请相关厂领导和有关部门一起组成专业指导委员会,定期研讨我们的教学改革.教师每年不少于15天到工厂实践学习,提高自己的实践水平.(6)改革课程考核方法和制度针对传统课程重理论,轻实践,重识记,轻应用,重期末,轻平时,重课堂闭卷笔试,轻现场动手口试,重分数,轻能力等考试弊端,我们采取了"基础理论+实践操作+创新能力",注重平时的多种考试考查相结合的方法.考试内容多元化,综合化,增加实践能力,创新能力和综合能力的考查内容;考试形式多样化,除了理论笔试外,还有现场拆装操作考试和口试,小制作,小创造考试;考试时间分散化,除传统的期末理论笔试外,平时的学习情况,动手能力,创造革新占总成绩的45%,淡化了传统的期末笔试.使学生感到期末考试压力减轻了,而平时却更加重视和努力,真刀真枪,学得扎实.(7)完善课程管理制度通过长期积累,建立了一套较为完整的课程管理制度,形成以院系领导下的学科带头人负责制.课程组统一课程标准,统一教材,统一教学模式,统一出卷阅卷和评分,用试题考试题在题库中随机抽取,实行教考分离.定时进行教学研讨,相互听课每学期不少于3次.课程网站每天晚上定时由主讲老师值班,回答学生问题.课程建设任务落实到人,实行奖励机制,鼓励课件的深入制作.3-4师资培养近五年培养青年教师的措施与成效:1.积极推进中青年教师培养计划根据课程教学安排,有计划安排年轻老师学习提高.现已有1名年轻教师(王斌)在华南理工大学车辆工程专业攻读博士,1名年轻教师(李锦)在上海同济大学汽车专业攻读硕士,1名实验员(谢锐波)在职进行本科学习.计划未来三年,争取再培养博士1至 2名,汽车维修技师2人.2.积极倡导培养双师型教师根据《汽车发动机构造与原理》是一门实践性强的特点,要求年轻主讲教师每年有15天左右到汽车修理厂等生产一线实践,使书本理论紧密联系实际.如王斌老师,硕士毕业后,先到汽车维修厂进行了为期半年的实践备课,有效提高了讲课效果,很受学生欢迎,2004年被评为韶关学院十佳授课教师.鼓励教师参加各种形式的培训,进修提高,成为双师型教师.课程组教师已有2人获得广东省汽车维修高级考评员资格,2人获得劳动部汽车维修专项技能讲师的资格,1人获得汽车维修高级工,目前有2人在考国家汽车维修技师,1人在考国家汽车维修高级技师,预计6月份可以获取资格证书,为该课程的理论与实践教学奠定了较好基础.3.组织青年教师积极参加教学和科研活动在老教授蔡兴旺的带领下,课程组全体教师都不同程度参加了教学研究和科学研究课题,5年来课程组已经申请到教学研究课题9项(其中省教育厅1项),科学研究课题9项(其中省基金1项,教育厅1项,韶关市4项,学校3项),有60多人次参加研究,提高了青年教师的理论和实际工作水平和能力.4.课程描述4-1 本课程校内发展的主要历史沿革韶关学院于1995年开设汽车设计制造专业,经历了专科,高职,本科等阶段,专业培养目标也从汽车设计转向汽车运用,维修和商务等汽车后服务,现已开设汽车交通运输,汽车技术服务与商务,汽车检测与维修,汽车电子控制技术等专业及方向,但不管是什么汽车专业,都必须开始汽车构造与原理课程这门专业基础课程.受前苏联的影响,我国各汽车院校,专业的该课程体系基本是采用《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》两门课制,直至目前,大部分院校仍采用该体系.我们长期的教学实践证明,将汽车构造与原理分开讲授,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且先前所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,从2002年开始,我们就把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课《汽车发动机构造与原理》进行讲授,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,学时也从最初的150减少到90,节省学时40%,国内同行专家认为这是个很好的创新.在多年编写补充教材和讲义的基础上,我们编写了《汽车构造与原理 上册 发动机》教材,于2004年8月由机械工业出版社正式出版,2005年进行第二次印刷,已经出版发行8000册,受到国内同行的认可.为了提高学生的实践能力,根据教学需要,我们于2005年又编写了《汽车构造与原理实训》教材,于2006年3月由机械工业出版社出版发行.同时,为了促进学生学习思考,我们又编写了《汽车构造与原理习题集》教材,今年6月由机械工业出版社出版发行,形成了课程的配套教材.2003年,我们开始进行了课程网站的建设,制作了大量的多媒体课件,收集了大量的课程资源,在网站上为学生答疑,并且被学校推荐参加首届广东省精品课程评选.在课程建设中,我们相继申请了《汽车发动机构造与原理课程改革与实践》,《汽车发动机构造与原理课件》,《汽车发动机常见故障诊断CAI研究》,《汽车应用类专业实践环节教学的探索与实践》等配套的教学研究课题,在学校的经费等支持下,进行了大量研究,课程改革逐步深入,取得了一定的成绩.我们的课程建设还在进行中,将随着历史的发展而发展.4-2 理论(含实践)课教学内容4-2-1 结合本校的办学定位,人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标1. 学校的办学定位,人才培养目标和生源情况韶关学院是经教育部批准组建的一所省属综合性普通本科高校,有本科专业32个,涵盖文,理,工,农,法,医,经济,教育,管理等9大学科门类;现有教职员工1487人,其中正高82人;全日制普通学生15078人,成人教育学生10047人.2006年面向全国19个省(自治区,直辖市)招生.在47年的办学历程中,作为粤北地区唯一的一所本科高校,韶关学院形成了具有自身特色的综合性学科格局,已成为粤北乃至粤,湘,赣"红三角"地区人才培养和知识,技术创新的重要基地.根据中共中央政治局委员,广东省委书记张德江2003年7月来我校视察时提出:"要把韶关学院办好,要建设一流的校园,保证一流的质量,培养一流的人才"的要求,目前,学校正以"三个一流"作为办学目标,坚持严谨治教,严谨治学,以"立志,崇德,勤学,创新"为校训,努力营造良好的育人环境,为地方经济建设和社会发展培养更多的优秀人才,为把韶关学院建设成有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校而奋斗.2. 本课程在专业培养目标中的定位与课程目标根据学校建设有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校的总体部署,我们通过市场调研和分析,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用型高级专门人才(见专业培养计划),要求学生理论与实践并重.《汽车发动机构造与原理》是汽车类各专业的一门公共专业基础课,其教学质量如何,直接影响到后续的"汽车运用","汽车修理","汽车商务"等专业课的教学;同时,该课程又是基础课程的实际应用,牵涉学习过的制图,机械基础,普通物理学,电工电子学等众多课程,对巩固深化所学知识具有十分重要意义,所以该课程是汽车类各专业承上启下的一门轴心课程.根据专业培养计划和学校要求,我们制定了该门课程的课程标准,提出该课程的目标是:要求学生知道课程的性质,地位,研究对象,方法和学科发展动态,比较系统地掌握汽车发动机的总体结构,基本工作原理,分类以及各组成系统的作用,结构和工作原理,理解汽车发动机的主要性能指标及评价,并初步学会汽车发动机的拆卸,安装和主要调整, 培养和加强学生的理论联系实际的学习方法和作风,培养学生提出问题以及独立分析问题与解决问题的能力和创新能力,善于运用学过的基础知识分析专业课中问题.在具体实施课程培养目标中,我们始终抓住培养汽车运用型高级技术人才为主线,如在教材编写中,在课程讲授中,都是使理论紧密联系实际,目标明确,学生学了就能够用,激发了学生的学习积极性,通过本课程的学习,100%的学生都能够初步独立拆装一台汽车发动机,对其结构原理有比较清晰的理解,为后续的课程学习奠定了良好的基础,再经过汽车修理课程的学习,98%的学生都取得了国家劳动部颁发的中级汽车修理等级证书,12%的学生取得了高级汽车修理等级证书.4-2-2 知识模块顺序及对应的学时《汽车发动机构造与原理》课程将汽车的构造与理论有机融合,以应用为主线,以现代轿车为典型车型,系统地介绍了现代汽车发动机的总体结构,基本工作原理和各总成,部件的结构与工作原理,突出了现代汽车电子控制技术和新车型,新结构,新技术新标准的介绍.具体教学内容和学时不同的专业有所不同,以交通运输专业的汽车技术服务与商务专业方向为例,其知识模块由10章和发动机拆装及实操考试组成, 总学时90,融理论教学与实践教学为一体
一、项目提出的背景1．1 汽轮机'>300MW汽轮机电液控制系统 洛阳首阳山电厂二期2x汽轮机'>300MW汽轮机为日立公司TCDF-33．5亚临界压力、中间再热、双缸双排汽、冲动、凝汽式汽轮机，于1995年12月和1996年3月投产。汽轮机调节系统为数字电液调节(D—EHG)，采用低压汽轮机油电液调节。执行机构的设置为1个高压油动机带动4个高压调速汽门，2个中压油动机带动2个中压调速汽门。每个油动机由一个电液伺服阀控制，1台汽轮机的3个油动机(CV、左右侧ICV)的电液伺服阀均为日本制造的Abex415型电液伺服阀。控制油和润滑油均采用同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油，在控制油路上安装一精密滤网(精度为51μm)。1．2 存在问题 首阳LU电厂3、4号机组从1995年试运开始，机组启动冲转过程中经常出现油动机突然不动的现象，经检查控制系统正常，信号传输正常，均为伺服阀故障所致，伺服阀更换后调节系统恢复正常。机组在带负荷稳定运行和中压调节门活动试验日寸，也出现油动机不动的情况及油动机全开或全关的现象， 检查均为伺服阀故障。 伺服阀出现故障必须进行更换，而这种调节系统设计形式伺服阀无法隔离，只能被迫停机更换。首阳山电厂3、4号机组由于伺服阀原因造成的停机：2000年分别为8次、5次，2001年分别为1次、2次；截止到2002年6月仅3号机组由于伺服阀原因造成的停机就达4次。对拆下来的故障伺服阀进行检查，发现其内部滤芯堵塞、喷嘴堵塞、滑阀卡涩。伺服阀内部滤芯堵塞引起伺服阀前置级控制压力过低，不能控制伺眼阀的第2级滑阀运动，致使油动机拒动(对控制信号不响应)；喷嘴堵塞油动机关闭；伺服阀卡涩，使油动机保持在全开或全关位置。油质污染是造成上述故障的主要原因，油质污染造成伺阀卡涩的故障占伺服阀故障的85％[1]。1．3 油质状况及防止伺服阀卡涩的措施 由于3、4号机组试运时就经常发生伺服阀卡涩，移交生产后首阳山电厂对油质就非常重视，1996年成立了滤油班加强滤油管理，提高油质清洁度。伺服阀卡涩频率比试运时降低了许多，但次数还比较多。 日立《汽轮机维护手册》标明，伺服阀可在等于或低于NASl638第7级污染程度的油质中良好工作。二期油系统管路设计为套管形式，滤网后向伺服阀供油的控制油管位于润滑油回油管中无法取样监测，只能监视润滑油的清洁度。根据旧的《电厂用运行中汽轮机油质量标准》[2]中对油中机械杂质的要求是外观目视无杂质，1996年至今，每周化验3、4号机润滑油，油样透明、无杂质(有一段时间含少量水分，极少检查有杂质)。新的《电厂用运行中汽轮机油质量标准》[3]除要求外观目视油中无机械杂质外，对油质提出了更高要求：250MW及以上机组要求测试颗粒度，参考国外标准极限值NASl638规定8-9级或MOOG规定6级；有的汽轮机'>300MW汽轮机润滑系统和调速系统共用一个油箱，也用矿物汽轮机油，此时油中颗粒度指标应按制造厂提供的指标，测试周期为每6个月1次。2001年对3、4号机组汽轮机油取样讲行颗粒度分析，运行油颗粒度均合格(见表1)。 伺服阀卡涩引起停机，对机组安全性影响非常大，且伺服阀卡涩引起机组非计划停运影响电厂的经济性。首阳山电厂采取了以下临时措施： (1)定期更换伺服阀，超过3个月后遇到机组停机进行更换；(2)定期切换控制油滤芯，并对其清洗；(3)滤油机连续运行时提高油质清洁度；(4)加强油质检验。 从运行看，因伺服阀卡涩引起停机次数有所减少。但尚无从根本上解决问题，为此经分析、研究提出一系列改造设想，如“采用独立的控制油源”、“不停机更换伺服阀”等，但由于系统改造量大、改造费用高或技术上不可行而均放弃。经多方分析、调研，提出将伺服阀改型，选用抗污染性能较强的DDV阀的方案。二、Abex415型电液伺服阀2．1 工作原理 电液伺服阀是电液转换元件，又是功率放大元件，它把微小的电气信号转换成大功率的液压能输出，控制调速汽门的阀位。它的性能优劣对电液调节系统影响很大，是电液调节系统的核心和关键。该伺服阀为射流管式力反馈二级电液伺服阀，为四通阀门，其作用是控制进出液压系统的油量，使其与输入的电信号成比例，主要由阀体、转距电动机(线圈、电枢)、永久性磁铁、第1级射流管、压力反馈弹簧、第2级滑阀、“O”形环、外壳等组成(见图1)。 其工作原理：少量液压油从油源流经滤网，然后流经连接在力矩马达转子上的软管，最后从喷油嘴流出。从喷嘴出来的油喷到2根集油管上，2根油管分别连于滑阀的两端。无偏移时，每个集油管产生约二分之一的管道压力，因而无差压产生，所以滑阀平衡。电流流过力矩马达时即产生一定力矩，使力矩马达的转子转动一个小角度。若转子为反时针转动，则喷油管向右移动，引起更多的油喷到右边的集油管上，即产生压力，而左边集油管产生较小的压力。这样滑阀上出现压差，引起滑阀向左移动。滑阀一直向左移动直到回位弹簧产生的反力与力矩马达产生的力相等为止。这时滑阀处于一新的平衡位置。第2级电流成正比。如电流极性相反，则滑阀移到另一侧。2．2 主要特点 (1)该阀为射流管式力反馈二级放大电液伺服阀；(2)低滞环，高分辨率；(3)灵敏度高，线性好且控制精度高；(4)控制油采用润滑油同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油，对油质要求高且抗污染能力差。 2．3 主要技术规范 伺服阀的型号、。 三、DDV伺服阀技术介绍3.1 工作原理 DDV伺服阀由集成块电子线路、直线马达、阀芯、阀套等几部分构成(见图2)。其工作原理为：一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上，电子线路在直线马达产生一个脉宽调制(PWM)电流，震荡器使阀芯位置传感器(LVDT)励磁。经解调后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较，阀芯位置控制器产生一个电流输出给力矩马达，力矩马达驱动阀芯，一直使阀芯移动到指令位置。阀芯的位置与指令信号大小成正比。伺服阀的实际流量Q是阀芯位置与通过阀芯计量边的压力降的函数。 永磁直线马达结构。其工作原理：直线马达是一个永磁的差动马达，永磁提供部分所需的磁力，直线马达所需的电流明显低于同量级的比例电磁线圈所需的电流。直线马达具有中性的中位，因为它一偏离中位就会产生力和行程，力和行程与电流成正比，，自线马达在向外伸出的过程巾必须克服高刚度弹簧所产生的对中力与外部的附加力(即液动力及由污染引起的摩擦力)。在直线马达返回中位时，对中弹簧力是和马达产生的力同方向的，等于给阀芯提供了附加的驱动力，因此使DDV伺服阀对污染的敏感性大为降低。直线马达借助对，卜弹簧回中，不需外加电流。停电、电缆损坏或紧急停机情况下，伺服阀均能自行回中，无需外力推动。3．2 主要特点 DDV阀是MOOG公司最新研制成功的新型电液伺服阀，目前已由MOOGGmbH(德国)公司进行批量生产。它是一种直接驱动式伺服阀，用集成电路实现阀芯位置的闭环控制。阀芯的驱动装置是永磁直线力马达，对中弹簧使阀芯保持在中位，直线力马达克服弹簧的对中力使阀芯在2个方向都可偏离中位，平衡在一个新的位置，这样就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产：生力的不足之处。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制(PWM)驱动电子线路固化为一块集成块，用特殊的连接技术固定在伺服阀内，因此该伺服阀无需配套电子装置就能对其进行控制。 DDV阀与“射流管式伺服阀”(或“双喷嘴力反馈两级伺服阀”)相比，其最大特点是：(1)无液压前置级；(2)用大功率的直线力马达替代丁小功率的力矩马达；(3)用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置一力反馈杆与弹簧管；(4)低的滞环，高的分辨率；(5)保持了带前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标；(6)对控制油质抗污染能力大大提高；(7)降低运行维护成本。3．3 主要技术参数 DDV伺服阀的型号、参数 四、技术改造方案及设备安装调试 通过技术改造实现的目标：(1)彻底解决伺服阀卡涩；(2)不改变调节系统的调节特性；(3)具有高的可靠性、安全性；(4)改造量小。 改造方案：(1)将汽轮机的CV、左右侧ICV伺服阀均改为DDV型伺服阀。(2)机械方面：因2种伺服阀形状、开孔尺寸及安装尺寸不同，在伺服阀与执行器间加装连接用的油路集成块，并在集成块上安装进油滤网。(3)热工方面：安装电源及信号转换箱，接受HITASS的D-EHG控制信号(±8mA)和2路220V交流电源(一路UPS，一路保安段)，将控制信号(±8mA)变为电压信号(±10V)作为DDV的控制信号，交流220V转换为直流24V作为DDV的电源。 通过静止试验表明，调节系统静态特性达到与改型前试验数值基本一致，表明伺服阀改为DDV阀后，整个控制系统调节方法、调节性能无变化。改型前后静态试验数据 为检验伺服阀改为DDV阀后是否安全，能否保证失电状况下执行器关闭，进行了失电试验：加一开启信号，执行器开启；就地拔去信号接头，执行器自行关闭。五、运行实践及经济分析 4号机组自2001年9月运行至今，机组启停多次，调节系统可靠稳定，没有发生一次因伺服阀卡涩而造成机组的非计划停运。 技术改造后对机组安全、经济方面的影响。安全性：避免了伺服阀卡涩，极大地提高了机组的安全性、可靠性且机组非计划停运次数大大减少；经济性：技术改造除增加发电量外，每年约可节约费用74万元。技术改造费为每台机20万元，2台机组共40万元。1台机组1年就可收回2台机组的全部投资，经济效益显著。六、结 论 实际运行情况表明：该项技术改造在于汽轮机电液控制系统与润滑油系统同用一个油源，提高了适用性及抗污染能力，解决了电液伺服阀卡涩问题，大大减少了机组非计划停运次数，有明显的经济效益。可在同类日立00MW汽轮机的电液控制系统推广、实施。 目前国内机组电液控制系统工作液采用磷酸酯抗燃油的较多，而磷酸酯抗燃油与透平油相比理化性能要求严格、价格昂贵且维护复杂，尤其是磷酸酯抗燃油废液目前不能处理，其污染等同核污染，对人体健康有一定的危害。考虑到这些因素，机组电液控制系统工作液由抗燃油向汽轮机油系统发展是大趋势。 虽然DDV阀对油质污染的敏感性大为降低，但油质清洁度下降，会降低伺服阀计量边使用寿命，所以加强油质化学监督一点也不能放松。同时建议机组进行一次甩负荷试验，以进一步检验DDV阀的甩负荷特性。
一、汽车空调的技术发展自上世纪20年代汽车空调诞生以来，汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调的技术发展经历了由低级到高级，由单一到多功能的五个阶段。(1)第一阶段，单一取暖：1925年，美国首次采用了加热器对汽车冷却液进行加热取暖的方法，直至1927年这种单一的供热系统才有了质的突破，那时的汽车供热系统初步具备了加热器、鼓风机和空气滤清器等现代空调结构必备的雏形，这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。目前，这种单一的供热系统仍在寒冷的北欧、亚洲北部地区使用(2)第二阶段，单一制冷：1939年，美国通用汽车帕克公司首次在轿车上安装机械制冷降温空调器，这种单一的制冷系统直到1957年在欧洲出现，并被采用。目前，这种单一的制冷系统仍在亚热带和热带地区使用。(3)第三阶段，冷暖一体化：1954年，美国通用汽车公司首次在轿车上安装冷暖型一体化的空调器，使得汽车空调具备了调节车内温度、湿度的功能。目前，这种冷暖一体化的空调系统仍在一些中、低档轿车上使用。(4)第四阶段，自动控制的汽车空调：1964年，美国通用汽车公司1964年首次在轿车上安装自动控制的汽车空调，这种自动控制的汽车空调通过各种传感器反馈的信息自动调节车内温度和空气质量，以此提高车内舒适性。这种自动控制的汽车空调直到1972年才在欧洲出现，并在高级轿车上安装自动空调。(5)第五阶段，微机控制的汽车空调：1977年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，并于1977年研制成功安装于汽车上，这种由微机控制的汽车空调系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能，极大程度的提高了汽车空调的稳定性和舒适性。目前，这种由微机控制的汽车空调通常安装在豪华轿车上。二、汽车车空调的特点(1)汽车空调的安装：汽车空调安装在汽车上，在汽车行驶的过程中，汽车空调承受着剧烈、频繁的振动和冲击，管道连接处容易松动，因此这些地方容易伴随发生制冷剂的泄漏故障。(2)汽车空调的动力：通常汽车空调的动力来源于汽车发动机，汽车空调系统影响着汽车的动力性和经济性，因此，发动机的输出功率也由此减少10% ~12%，耗油量平均增加10% ~20%。(3)汽车空调的取暖方式：汽车空调的供暖方式一般有两种，一种是利用汽车发动机冷却液取暖，另一种是采用电子取暖装置。(4)汽车空调的制冷、制热能力强：由于夏天车内成员密度大，冬天人体所需的热量大，汽车空调的制冷和制热能力也因此设计的比较大。(5)汽车空调系统受汽车本身结构的影响：汽车空调的各零部件形状和安装位置局限性较大，加上汽车本身结构的紧凑，这给汽车空调系统的检修带来了诸多不便。(6)汽车空调系统的工况受汽车发动机的影响：汽车空调系统的制冷剂流量变化大，而发动机工况变化又频繁，因此，汽车空调系统的制冷效果也由此受其影响。三、汽车空调系统的主要结构1、压缩机汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，它维持着制冷剂在汽车空调系统中的循环流动，因其对低温低压的气态制冷剂进行升温和加压，使得制冷剂大于冷凝器外的大气温度和压力，最终被冷凝器放热形成液态制冷剂。汽车空调压缩机的工作原理与普通空气压缩机类似，根据工作方式的不同，压缩机通常可分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向**式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。2、膨胀阀膨胀阀是汽车空调制冷系统的重要组成部件，它能将液态制冷剂转化为雾状制冷剂，有节流降压、调节和控制流量的作用。常用的膨胀阀有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀和H型膨胀阀等。3、蒸发器蒸发器是一种换热装置，属于直接风冷式结构，外形近似冷凝器。在空调制冷系统工作时，它能在低压的雾状制冷剂通过蒸发器时，吸收蒸发器空气周围的热量，降低车内的温度，同时将低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，让其继续在压缩机中循环。4、热水阀热水阀安装在发动机与加热器之间的进水管中，是用来控制加热器的热水管道。根据控制方式不同，热水阀通常可分为两种，一种是拉绳控制阀，另一种是中控控制阀5、冷凝器冷凝器主要由管道、框架和散热片组成，通常安装在汽车的前部、侧部或底部，其主要作用是将压缩机出来的高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压的液态制冷剂，常用的冷凝器有管带式和管片式两种。6、冷凝风扇冷凝风扇是辅助冷凝器进行散热的一种装置，其装在冷凝器上，用电驱动后能产生气流，内置的扇子通电后，会转化成自然风进而达到冷却的效果。7、储液干燥器储液干燥器全名为储液干燥过滤器，它安装在冷凝器和膨胀阀之间，它主要有储存制冷剂，干燥制冷剂中的水分，过滤制冷剂中的杂质这三方面的作用。
有点长，但是很中用：一、汽车空调的技术发展自上世纪20年代汽车空调诞生以来，汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调的技术发展经历了由低级到高级，由单一到多功能的五个阶段。(1)第一阶段，单一取暖：1925年，美国首次采用了加热器对汽车冷却液进行加热取暖的方法，直至1927年这种单一的供热系统才有了质的突破，那时的汽车供热系统初步具备了加热器、鼓风机和空气滤清器等现代空调结构必备的雏形，这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。目前，这种单一的供热系统仍在寒冷的北欧、亚洲北部地区使用 (2)第二阶段，单一制冷：1939年，美国通用汽车帕克公司首次在轿车上安装机械制冷降温空调器，这种单一的制冷系统直到1957年在欧洲出现，并被采用。目前，这种单一的制冷系统仍在亚热带和热带地区使用。(3)第三阶段，冷暖一体化：1954年，美国通用汽车公司首次在轿车上安装冷暖型一体化的空调器，使得汽车空调具备了调节车内温度、湿度的功能。目前，这种冷暖一体化的空调系统仍在一些中、低档轿车上使用。(4)第四阶段，自动控制的汽车空调：1964年，美国通用汽车公司1964年首次在轿车上安装自动控制的汽车空调，这种自动控制的汽车空调通过各种传感器反馈的信息自动调节车内温度和空气质量，以此提高车内舒适性。这种自动控制的汽车空调直到1972年才在欧洲出现，并在高级轿车上安装自动空调。(5)第五阶段，微机控制的汽车空调：1977年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，并于1977年研制成功安装于汽车上，这种由微机控制的汽车空调系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能，极大程度的提高了汽车空调的稳定性和舒适性。目前，这种由微机控制的汽车空调通常安装在豪华轿车上。二、汽车车空调的特点(1)汽车空调的安装：汽车空调安装在汽车上，在汽车行驶的过程中，汽车空调承受着剧烈、频繁的振动和冲击，管道连接处容易松动，因此这些地方容易伴随发生制冷剂的泄漏故障。(2)汽车空调的动力：通常汽车空调的动力来源于汽车发动机，汽车空调系统影响着汽车的动力性和经济性，因此，发动机的输出功率也由此减少10% ~12%，耗油量平均增加10% ~20%。(3)汽车空调的取暖方式：汽车空调的供暖方式一般有两种，一种是利用汽车发动机冷却液取暖，另一种是采用电子取暖装置。(4)汽车空调的制冷、制热能力强：由于夏天车内成员密度大，冬天人体所需的热量大，汽车空调的制冷和制热能力也因此设计的比较大。(5)汽车空调系统受汽车本身结构的影响：汽车空调的各零部件形状和安装位置局限性较大，加上汽车本身结构的紧凑，这给汽车空调系统的检修带来了诸多不便。(6)汽车空调系统的工况受汽车发动机的影响：汽车空调系统的制冷剂流量变化大，而发动机工况变化又频繁，因此，汽车空调系统的制冷效果也由此受其影响。三、汽车空调系统的主要结构1、压缩机 汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，它维持着制冷剂在汽车空调系统中的循环流动，因其对低温低压的气态制冷剂进行升温和加压，使得制冷剂大于冷凝器外的大气温度和压力，最终被冷凝器放热形成液态制冷剂。汽车空调压缩机的工作原理与普通空气压缩机类似，根据工作方式的不同，压缩机通常可分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向**式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。2、膨胀阀 膨胀阀是汽车空调制冷系统的重要组成部件，它能将液态制冷剂转化为雾状制冷剂，有节流降压、调节和控制流量的作用。常用的膨胀阀有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀和H型膨胀阀等。3、蒸发器 蒸发器是一种换热装置，属于直接风冷式结构，外形近似冷凝器。在空调制冷系统工作时，它能在低压的雾状制冷剂通过蒸发器时，吸收蒸发器空气周围的热量，降低车内的温度，同时将低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，让其继续在压缩机中循环。4、热水阀 热水阀安装在发动机与加热器之间的进水管中，是用来控制加热器的热水管道。根据控制方式不同，热水阀通常可分为两种，一种是拉绳控制阀，另一种是中控控制阀5、冷凝器 冷凝器主要由管道、框架和散热片组成，通常安装在汽车的前部、侧部或底部，其主要作用是将压缩机出来的高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压的液态制冷剂，常用的冷凝器有管带式和管片式两种。6、冷凝风扇 冷凝风扇是辅助冷凝器进行散热的一种装置，其装在冷凝器上，用电驱动后能产生气流，内置的扇子通电后，会转化成自然风进而达到冷却的效果。7、储液干燥器 储液干燥器全名为储液干燥过滤器，它安装在冷凝器和膨胀阀之间，它主要有储存制冷剂，干燥制冷剂中的水分，过滤制冷剂中的杂质这三方面的作用。四、汽车空调的工作原理1、汽车空调制冷系统的工作原理汽车空调制冷系统工作时，发动机驱动空调压缩机工作，在空调压缩机的作用下，来自蒸发器的低温低压的气态制冷剂被压缩成高温高压的气态制冷剂（温度约70℃）。高温高压的气态制冷剂排出压缩机后进入冷凝器，经过冷凝器的冷凝，高温高压的气态制冷剂变成了高温高压的液态制冷剂（温度约50℃）。高温高压的液态制冷剂进入膨胀阀后，压力和温度都急剧下降，但体积增大，最终制冷剂以雾状形式进入蒸发器。雾状制冷剂进入蒸发器后，因制冷剂的沸点低于蒸发器内的温度，雾状制冷剂又迅速蒸发成了气态制冷剂。在蒸发的过程中，由于吸收了蒸发器表面大量的热量，使得蒸发器表面温度急剧下降，最后使得低温低压的气态制冷剂又进入了空调压缩机进而进行下一次的空调制冷循环。2、汽车空调采暖系统的工作原理汽车空调采暖系统工作时，发动机冷却液温度已达到80℃，这时冷却系统中的节温器主阀门已经开启，使得冷却液进行大循环。节温器和加热器之间装有一个热水阀，需要采暖的时候，需要打开热水阀，这样从发动机水套中出来的热水流经节温器主阀门后，一部分流到供暖系统的加热器，另一部分流到散热器中散热。进入散热器内的热水向周围的空气传热，在鼓风机的作用下，车厢内或车厢外新鲜空气经过加热器后，冷空气变成了热空气，热空气经过通风管道的不同出风口被送入车内。从加热器流出的冷却水，由水泵吸入发动机的水套内，由此就完成了一次采暖循环。五、汽车空调系统的故障诊断与分析1、汽车空调检修的基本工具：温度测量仪表、湿度测量仪表、维修专用成套设备（包括歧管压力表组、漏气测试器、制冷剂罐注入阀、制冷剂管割刀、管夹和扩口工具等）、真空泵、制冷剂注入阀、空调系统检修专用阀、检漏仪等。2、汽车空调的常用的诊断方法 观察法：诊断汽车空调系统，可以先观看干燥过滤器视镜中制冷剂的流动情况，若流动的制冷剂中带有气泡，说明制冷剂不足，需添加制冷剂至适量。若视镜是透明状的，说明制冷剂添加过量了，需放出过量的制冷剂至适量。若视镜中偶尔能看到少量气泡，说明制冷剂适量。聆听法：诊断汽车空调系统，可以通过耳朵聆听空调系统中的异响，通过异响声源判断发生故障的部位。若听到空调压缩机有刺耳的噪音，说明空调压缩机电磁离合器磁力线圈老化，因而导致电磁力不足，离合片磨损间距过大而发出异响或者是因空调压缩机皮带松紧不当而引起异响。若压缩机在运转过程中能听到液击声，说明制冷剂添加过量了，需放出过量的制冷剂至适量，或者膨胀阀开度过大。仪器诊断法：诊断汽车空调系统，可以用空调专用检漏仪检查空调系统各管道接口处是否遗漏制冷剂。压力诊断法：诊断汽车空调系统，可以用歧管压力表分别接在充注阀上，然后打开风速开关，温控开关至最高档，并保持发动机转速为2000r/min，若高压端的压力均在1.30至1.60MPa之间，低压端压力均在0.115至0.22Mpa之间，说明空调系统正常，反之说明空调系统有故障。六、汽车空调的常见故障 1、故障现象：丰田卡罗拉开空调，空调系统不工作，空调压缩机不吸合。案例分析：制冷剂泄漏检修方法：检查空调系统管路的接口处，找出泄漏制冷剂的零部件，更换损坏的零部件后，然后对汽车空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。2、故障现象：大众桑塔纳开空调，空调系统不制冷，空调压缩机吸合，但高压压力没有变化，低压压力过低。案例分析：膨胀阀堵塞，制冷剂无法循环。检修方法：更换膨胀阀，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。3、故障现象：本田飞度开空调，空调系统制冷效果不佳，高压压力和低压压力均偏高。案例分析：空调压缩机润滑油加注过多或制冷剂加注过多。检修方法：重新回收加多的空调压缩机润滑油或过多的制冷剂至适量，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，故障即可排除。4、故障现象：日产天籁开空调，空调系统工作正常，但工作一段时间后，制冷效果不佳，高压压力和低压压力均偏低。案例分析：汽车空调管道接口处轻微泄漏制冷剂。检修方法：重新将各管道接口处拧紧，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。5、故障现象：大众捷达开空调，空调系统制冷效果不佳，出风口温度过高，低压压力偏高，且空调压缩机还伴有碰击声。案例分析：膨胀阀损坏。检修方法：更换膨胀阀，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。6、故障现象：别克君威开空调，空调系统高、低压压力偏高，压缩机排气管温度过高。案例分析：空调系统管内混有空气。检修方法：重新回收空调制冷剂，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。7、故障现象：宝马730Li开暖气，空调系统不采暖。案例分析：热水阀损坏。检修方法：更换热水阀，故障即可排除。8、故障现象：奔驰S500开暖气，空调系统采暖温度偏低。案例分析：节温器损坏或节温器被拆除。检修方法：检查节温器的使用情况或重新安装节温器。七、总结随着我国汽车工业的高速发展，汽车空调级大地改善了汽车的乘坐环境，提高了汽车的舒适度。随着汽车空调系统的完善，对汽车空调的维修人员的技术要求日显苛刻。本文系统地介绍了汽车空调系统的结构、工作原理和检修方法，内容包括汽车空调系统的技术发展和基础知识，以及制冷系统、采暖系统的组成和原理，希望能帮助学**动手解决常见空调故障的汽车空调维修人员。
下面我们就一起看一下汽车空调不制冷的原因及解决方法。1、制冷剂泄漏.(表现为内外机都工作,压缩机也工作,但就是没效果)；2、压缩机电容损坏或不良,导致压缩机不工作.(现象和上面差不多,但压缩机不转,且过热)；3、室温感温头阻值变值,导致空调外机不工作.(现象和空调达到设定温度后停机一样)；4、遥控器不良或空调接收器不良.(表现为开机空调无反映,或时灵时不灵)；5、四通阀(单冷机无此故障)或压缩机高低压串气,空调工作但无效果.(现象和第一种一样)；6、空调内机或外机控制板故障致使空调不制冷.(表现为开机无反映或空调乱动做)；7、空调电源零火线接反.(少数空调会出现此故障,一般是在装机的时候)；8、内机或外机风扇损坏(电容坏的较多), (外机风扇坏表现为排温过高或高压过高保护.内机风扇坏则表现为,内机结霜,外机一直工作,且内机会结露)。9、其它方面的原因 诸如电源、电压过低使压缩机电离合器吸力下降或电离合器压板与皮带盘间有油污等现象，均会导致出现类似驱动带过松的“打滑”现象。倘若蒸发器表面结霜，吹风电机转速下降等问题，也会造成制冷量不足。当然，倘若压缩机磨损或阀门关闭不严，也会造成空调制冷量不足。 空调制冷系统出现的制冷不足、制冷效果变差等故障，一般是由于制冷密封性出现问题较为多见。因为现在轿车所用的制冷剂渗透性强。所以对系统的密封性要求也相应较高，在制冷工作管道或工作阀稍有泄漏就会造成的制冷不足的故障现象。
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关于汽车发动机的探讨学生姓名： X X 学号：xxxxxxxxxxx入学时间： 2004 年 9 月指导老师： x x 职称： 讲师 学 校： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 目 录第一节 发动机的分类……………………………………………3第二节 发动机的总体构造………………………………………4第三节 四冲程发动机的工作原理………………………………6第四节 二冲程发动机的工作原理………………………………10第五节 发动机的主要性能指标与特性…………………………13致谢…………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………171关于汽车发动机的探讨内容提要：目前汽车普遍采用的是往复活塞式内燃机，发动机是汽车的心脏，它以其热效率高、结构紧凑、机动性强、运动维护简便的优点著称于世。本文针对发动机作出详细的讲解，包括发动机的分类、发动机的结构、发动机的工作原理，并据此分析汽车发动机的性能及主要指标。关键词：汽油机 柴油机 二冲程 四冲程 性能指标 特性2第一节 发动机的分类 发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机，称为热力发动机(简称热机)，其中的热能是由燃料燃烧所产生的。内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机，如蒸汽机、汽轮机或燃气轮机等，其特点是燃料在机器外部燃烧以加热水，产生高温、高压的水蒸气，输送至机器内部，使所含的热能转变为机械能。 内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、质量小、便于移动、起动性能好等优点，因此广泛应用于飞机、船舶以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是内燃机一般要求使用石油燃料，且排出的废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染的问题，目前国内外正致力于排气净化以及其他新能源发动机的研究开发工作。 根据车用内燃机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛，是本文的主要讨论对象。汽车发动机(指汽车用活塞式内燃机)可以根据不同的特征分类： (1)按着火方式分类 可分为压燃式与点燃式发动机。压燃式发动机为压缩气缸内的空气或可燃混合气，产生高温，引起燃料着火的内燃机；点燃式发动机是将压缩气缸内的可燃混合气，用点火器点火燃烧的内燃机。 (2)按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。 (3)按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式发动机；以空气为冷却介质的称作风冷式发动机。(4)按进气状态分类可分为非增压(或自然吸气)和增压发动机。非增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气未经压气机压缩的发动机，仅带扫气泵而不带增压器的二冲程发动机亦属此类；增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内压缩，藉以增大充量密度的发动机。3 (5)按冲程数分类 可分为二冲程和四冲程发动机。在发动机内，每一次将热能转变为机械能，都必须经过吸人新鲜充量(空气或可燃混合气)、压缩(当新鲜充量为空气时还要输入燃料)，使之发火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排出气缸这样一系列连续过程，称为一个工作循环。对于往复活塞式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。凡活塞往复四个单程(或曲轴旋转两转)完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复两个单程(或曲轴旋转一转)完成一个工作循环的称为二冲程发动机。 (6)按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机；根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的发动机，分别称为立式、斜置式与卧式发动机；多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式(气缸呈一列布置)、对置式(气缸呈两列布置，且两列气缸之间的中心线呈180。)和V形(气缸呈曲列布首，且两列气缸之问夹角为V形)等发动机。第二节 发动机的总体构造 发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。现代汽车发动机的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的。我们可以通过一些典型汽车发动机的结构实例来分析发动机的总体构造。下面以CA1014系列轻型货车用的CA488Q型汽油发动机为例，介绍四冲程剐机的一般构造(图1-1)。(1) 机体组 CA488Q型发动机的机体组包括气缸盖14、气缸体7及油底壳37。有的发动机将气缸体分铸成上下两部分，上部称为气缸体，下部称为曲轴箱。机体组的作用足作为发动机各机构、各系统的装配基体，而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温、高压的机件。在进行结构分析时，常把机体组列入曲柄连杆机构。(2) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞13、连杆10、带有飞轮28的曲轴5等。它是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构。(3) 配气机构 配气机构包括进气门19、排气门15、摇臂45、气门间隙调节器46、凸轮轴25以及凸轮轴定时带轮20(由曲轴定时带轮6驱动)等。其作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排除废气。4 图2-1 解放CA488Q型汽油机的构造5(4) 供给系统 供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器38、空气滤清器、进气管39、排气管53、排气消声器等。其作用是把汽油和空气混合为成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。 (5) 点火系统 点火系统的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。其中包括供给低压电流的蓄电池和发电机以及分电器、点火线圈与火花塞等。 （6） 冷却系统 冷却系统主要包括水泵、散热器、风扇22、分水管以及气缸体和气缸盖里铸出的空腔——水套等。其功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。 (7) 润滑系统 润滑系统包括机油泵50、机油集滤器51、限压阀、润滑油道、机油滤清器等，其功用是将润滑油供给作相对运动的零件，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。 (8) 起动系统 包括起动机及其附属装置，用以使静止的发动机起动并转入自行运转。 车用汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。第三节 四程发动机的工作原理一、四冲程汽油机工作原理 现代汽油发动机的构造如图3-1所示。气缸内装有活塞10，活塞通过活塞销、连杆11与曲轴12相连接。活塞存气缸内作往复运动，通过连杆推动 曲轴转动。为了吸入新鲜充量和排除废气，设有进、排气系统等。图3-2所示为发动机示意图。活塞往复运动时，其顶面从一个方向转为相反方向的转变点的位置称为止点。活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点，称为上止点(TDC——Top Dead Center)；活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点称为下止点(BDC——Bottom Dead Centel)，活塞运行的上、下两个止点之间的距离s称为活塞行程。曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的垂直距离月称为曲柄半径。对于气缸中心线与曲轴中心线相交的发动机，活塞行程5等于曲柄半径R的两倍。6四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气行程、压缩冲程、作功行程、和排气行程。（1） 进气行程 汽油机将空气与燃料先在气缸的外部的化油器中、节气门体处或进气道内进行混合，形成可燃混合气后被吸入气缸。进气过程中进气门开启，节气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积变大，从气缸内的压力将到大气压以下，即在气缸内形成真空度。这样可眼燃混合气便经进气门被吸入气缸。由于进气系统的阻力，进气终了时气缸内的气体压力约为0.075～0.09Mpa。 (2) 压缩行程 为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小，密度加大，温度升高，故需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。活塞到达上止点时压缩终了，此时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间，即燃烧室中。可燃混合气压力升高到0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。7现代汽油发动机的压缩比一般为6～9(轿车有的达到9～11)。如一汽一大众捷达轿车EA827型1.6L发动机的压缩比为8.5，而EA113型1.6L发动机的压缩比为9.3。 压缩比越大，在压缩终了时混合气压力和温度越高，燃烧速度增快，因而发动机发出的功率增大，热效率提高，经济性越好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常的燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁而时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时，甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。表面点火是由于燃烧室内炽热表面(如排气门头，火花塞电极，积炭)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧现象。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声(较沉闷)，产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加，寿命降低。因此，在提高发动机压缩比的同时，必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外，发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。(3) 作功行程 在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸体(或气缸盖)上的火化塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，放出大量的热能，其压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力p，约为3～5MPa，相应温度则为2200～2800K。高温、高压燃气推动活塞从上止点向F止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。(4) 排气行程 可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个工作循环。当膨胀接近终了时，排气门丌启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，这一8部分留下的废气称为残余废气。综上所述，四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期问活塞在上、下止点问往复移动了四个行程，曲轴旋转了两周。二、四冲程柴油机工作原理现代柴油发动机的构造如图3-3所示。四冲程柴油机(压燃式发动机)的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及着火方式都与汽油机不同。柴油机在进气行程吸人的是纯空气。存压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷人气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，这种发动机的可燃混合气是在气缸内部形成的。由于柴油机的压缩比高(一般为16～22)，所以压缩终了时气缸内的空气压力可达3.5～4.5MPa，同时温度高达750～1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此，柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合便立即自行发火燃烧。气缸内气压急剧上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动帅轴旋转而作功。废气同样经排气管排人大气中。柴油机与汽油机比较，各有特点。汽油机具有转速高(目前轿车汽油机最高9转速达5000～6000r／min，货车汽油机转速达4000r／min左右)、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点，故存轿车和轻型货车及越野车上得到广泛的应用；其不足之处是燃油消耗率高，燃油经济性差。柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低20％～30％左右，且柴油价格较低，所以燃油经济性好。一般装载质量为5t以上的货车大都采用柴油机；其缺点是转速较汽油机低(一般最高转速在2500～3000r／min左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服，其应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外有的轿车也采用柴油机，其最高转速可达5000r／min。由此可见，四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的辅助行程。因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，作功行程时．曲轴的转速比其他三个行程内的曲轴转速要高，所以曲轴转速是不均匀的，因而发动机运转就不平稳。为了解决这个问题，飞轮必须做成具有很大的转动惯量，而这样做将使整个发动机质量和尺寸增加。显然，单缸发动机工作振动大。采用多缸发动机可以弥补上述缺点。因此，现在汽车上基本不用单缸发动机。用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如，在4气缸发动机内，曲轴每转半周便有一个气缸在作功；在8缸发动机内，曲轴每转1／4周便有一个作功行程。气缸数越多，发动机的工作越平稳。但发动机气缸数增多，一般将使其结构复杂，尺寸及质量增加。第四节 二冲程发动机的工作原理一、二冲程汽油机工作原理二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间完成的。发动机气缸上有三个孔，这三个孔可分别在一定的时刻为活塞所关闭。进气孔与化油器相连通，可燃混合气经进气孔流入曲轴箱，继而可经扫气孔进入气缸内，而废气则可经过与排气管连通的排气孔被排出。10活塞向上移动，到活塞将三孔都关闭时，开始压缩在上一循环即已吸入缸内的可燃混合气，同时在活塞下面的曲轴箱内形成真空度(这种发动机的曲轴箱必须足密封的)。当活塞继续上行时，进气孔开启，在大气压力作用下，可燃混合气便自化油器流入曲轴箱。活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的混合气。高温、高压气体膨胀迫使活塞向下移动。进气孔逐渐被关闭，流人曲轴箱的混合气则因活塞的下移而被预先压缩。当活塞接近下止点时，排气孔开启，废气经过排气孔、排气管、消声器流到大气中。受到预压的新鲜混合气便自曲轴箱经扫气孔流入缸内，并扫除废气。废气从气缸内被新鲜混合气扫除并取代的过程，称为气缸的换气过程。由上述可知，在二冲程发动机内，一个工作循环所包含的两个行程是： (1) 第一行程 活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 (2) 第二行程 活塞自上止点向下移动，活塞上方进行着作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。 为了防止新鲜混合气大量与废气混合并随废气一起排出气缸而造成浪费，活塞顶做成特殊的形状，使新鲜混合气的气流被引向上部。这样还可以利用新鲜混合气来扫除废气，使排气更为彻底。但是在二冲程发动机中，要完全避免可燃混合气的损失是很困难的。 图4-1为二冲程发动机示功图。它的工作循环如下：活塞由下止点向上止点运动，当将排气孔(a点)关闭时，压缩过程开始。到上止点前开始点火燃烧，缸内压力迅速增高，叮段即燃烧过程。接着活塞下行膨胀作功，一直到6点，排气孔被打开，开始排气。此时，缸内压力较高，一般为0．3～0．6MPa，11故废气以声速从缸内排出，压力迅速下降。当活塞继续下移将换气孔打开，曲轴箱内的新鲜可燃混合气进入气缸。这段时问里的排气称为自由排气。排气一直延续到活塞下行到下止点后再向上将排气孔关闭为止。示功图bda曲线为二冲程发动机的换气过程，大约占130度～150度曲轴转角。接着活塞继续向上，便重复压缩过程，进行新的循环。 二冲程化油器式发动机与四冲程化油器式发动机相比较，其主要优点如下： 1)曲轴每转—周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。 2)由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 3)由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。 4)使用方便。因为附属机构少，所以易受磨损和经常需要修里理的运动部件数量也比较少。 由于构造上的原因，二冲程发动机的最大缺点是不易将废气自气缸内排除得较干净，并且在换气时减少了有效工作行程。因此，在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的2倍，只等于1.5～1.6倍；而且在换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出，因此二冲程发动机不如四冲程发动机经济。 由于上述缺点，二冲程化油器式发动机存汽车上较少被采用。但这种发动机的制造费用低廉，构造简单，质量小，所以在摩托车上广泛应用。二冲程发动机可以通过减少扫气损失来改善燃油经济性差的缺点，因此电控喷射的二冲程发动机在汽车上得到了发展。二、二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机的工作过程和二冲程化油器式发动机的工作过程相似。所不同的是进入柴油机气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。空气由扫气泵提高压力以后，经过装在气缸外部的空气室和气缸壁(或气缸套)上的许多小孔进入气缸内，废气经由气缸盖上的排气门排出。在第一行程中，活塞自下止点向上止点移动。行程开始前不久，进气孔和排12气门均已开启，利用自扫气泵流出的空气(压力约为0.12～0.14MPa)使气缸换气。当活塞继续向上移动，进气孔被遮盖，排气门也被关闭，空气受到压缩。当活塞接近上止点时，气缸内的压力增到3MPa，温度约升至850～1000K，燃油在高压(约17～20Mpa)下喷入气缸内，致使燃油自行着火燃烧，使气缸内压力增高。在第二行程中，活塞受燃烧气体膨胀作用自上止点向下止点移动而作功。活寒卜行2／3行程时排气门开启，排出废气，此后气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气。换气一直继续到活塞向上移动1／3行程的距离，直到进气孔完全被遮盖为止。这种形式的发动机称为气门—窗孔直流扫气柴油机。与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机的优缺点与上面讨论二冲程汽油机时所指出的优缺点基本相同，但由于二冲程柴油机用纯空气扫除废气，没有燃料损失，故经济件较高。第五节 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标有动力性能指标（有效转矩、有效功率、转速等）、经济性能指标(燃油消耗率)和运转性能指标(排气品质、噪声和起动性能等)。一、动力性能指标（1）有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩称为有效转矩。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。（2）有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机曲轴转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随曲轴转速的不同而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况，称为标定工况。标定功率是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。同一种型号的发动机，当其用途不同时，其标定功率值并不相同。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定，汽车13发动机应能在标定工况下连续运行300～1000h。二、经济性能指标发动机每发出1 kw有效功率，在1h内所消耗的燃油质量(以g为单位)，称为燃油消耗率。 发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机特性。三、运转性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等。由于这些性能不仅与使用者利益相关，更关系到人类的健康，因此必须指定共同遵守的统一标准，并给予严格控制。（1）排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质，它对大气的污染已形成公害。为此，各国采取了许多对策，并制定相应的控制法规。发动机排出的有害排放物，主要有氮氧化合物，碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排气颗粒。（2）噪声噪声会刺激神经，使人心情烦躁，反应迟钝，甚至造成耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病，因此，也必须用法规形式进行限制。汽车是城市中主要的噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。在我国制定的汽车加速行驶车外噪声限值标准(GBl495--2002)中，对不同分类的汽车以及同一分类中不同总质量及发动机不同额定功率的汽车，详细制定了噪声限值。（3）起动性能起动性能好的发动机在一定温度下能可靠地发动，起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。发动机起动性能的好坏除与发动机结构有关外，还与发动机工作过程相联系，它直接影响汽车机动性、操作者的安全和劳动强度。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机时，15s以内发动机要能自行运转。四、发动机的速度特性当燃料供给调节机构位置固定不变时，发动机性能参数(有效转矩、功率、燃油消耗率等)随转速改变而变化的曲线，称为速度特性曲线。14如果改变燃料供给调节机构的位置又可得到另外一组特性曲线，则当燃料供给调节机构位置达到最大时，所得到的是总功率特性，也称发动机外特性；而把燃料供给调节机构其他位置下得到的特性称为部分速度特性。外特性曲线下标出的发动机最大功率和最大有效转矩及其相应的转速，是表示发动机性能的重要指标。要联系汽车使用条件，诸如道路情况所要求克服的阻力数值、最高车速等，来分析发动机外特性曲线是否符合要求。五、发动机工作状况发动机运转状态或工作状态(简称发动机工况)常以功率和转速来表征，有时也用负荷与转速来表征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。15致 谢本论文的设计历时三个多月的时间。在此我要向我的讲师x老师表示最诚挚的感谢。从课题的设计方案、课题的编辑到论文的撰写和修改的各个阶段，都得到了钱老师的认真指导、严格要求。钱老师渊博的学识、严谨的治学精神以及平易近人的态度，使我在学习知识的同时，如浴春风。在整个课题的研究和设计过程中，也得到了同组的其它同学的支持和帮助，大家一起克服了一个又一个难题，在此表示感谢。在大学四年的学习过程中，我的学识有了长进，能力有了提高。为此我要感谢我的家人,以及所有教导过我的老师和长辈们，是他们鼓励着我前进。另外我要感谢我的朋友和同学，使我每天都轻松、愉快。16【参考文献】1、陈家瑞 《汽车构造 上 》 机械工业出版社2、陈家瑞 《汽车构造 下 》 机械工业出版社3、扶爱民 《汽车运用基础》 电子工业出版社4、扶爱民 《汽车发动机构造与维护》 电子工业出版社5、巫安达 乔国荣 《汽车维护技术》 高等教育出版社6、凌凯汽车资料编写组 《汽车原理》 北京邮电大学出版社17