发动机增压技术.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 发动机增压技术,3.1,增压技术和增压方式,3.1.1,增压技术,增压,利用增压器将空气或可燃混和气进行预压缩，再送入汽缸的过程。,增加充量,目的,提高发动机功率和改善经济性,内燃机功率：,提高内燃机功率的措施：,1,）增加汽缸排量,2,）增加转速,n,3,）增加平均有效压力,P,增压：,提高进气压力,中间冷却,进汽密度,增压度,增压后与增压前的内燃机功率之比,（,1.11.6,）,内燃机功率的增加程度,增压比,增压器后与增压器前的空气压力比,(,低增压：,3.5),增压 温度升高,中冷,中冷：,提高充气密度；降低内燃机排气温度；降低热负荷,3.1.2,增压方式,机械增压,废气涡轮增压,复合增压,气波增压,增压能量,（,1,）机械增压,优点：,结构紧凑，和内燃机容易,匹配，加速性能,好,缺点：,传动复杂，燃油消耗率高,增压比不高,（,2,）废气涡轮增压,废气涡轮增压的优缺点：,优点：,1,）提高功率,20%50%,2,）提高经济性能，机械效率和热效率,（油耗降低,5%10%,）,3,）降低排气噪声和烟度,缺点：,加速性能差、热负荷问题严重、对气温与气压敏感,（,3,）复合增压,1,）机械增压,+,涡轮增压,串联增压,高增压，改善低速转矩特性、加速性,并联增压,补充供气不足，多用于二冲程柴油机,（,2,）涡轮增压,+,谐振系统,涡轮增压器,稳压箱,谐振系统,谐振系统：,进气动态使谐振系统发生共振,惯性增压,谐振频率,希望得到最大转矩的转速定为产生共振的转速,提高转矩特性,原理：流体力学,涡轮增压,+,谐振系统 优缺点：,优点：,1,）结构简单,2,）改善转矩特性,3,）改善加速性能,4,）响应时间短,缺点：,1,）进气管尺寸大，不易布置,2,）,4,汽缸内燃机谐振效果较差,（,4,）气波增压,原理：,利用气体质点和压力波的反射特性传递能量,压缩波,+,膨胀波,优点：,结构简单，适应工况范围大，加速性、低速转矩性能好,缺点：,体积大，重量大，效率不高,3.2,涡轮增压系统,3.2.1,涡轮增压系统的基本类型,定压涡轮增压系统,排气能量利用方式不同,脉冲涡轮增压系统,排气管：稳定气压,利用排气脉冲能量,3.2.2,定压式和脉冲式涡轮增压系统的比较和选择,1,）定压式能量传递效率比较低,（增压比越高，两种系统的能量传递效率越相近）,2,）脉冲增压系统有利于汽缸扫气,（,扫气压力差,P,）,3,）脉冲增压系统对排气的压力变化灵敏，加速性能好，转矩特性也较好,4,）脉冲系统平均绝热效率比定压系统略低,撞击损失，局部进气损失,5,）脉冲系统尺寸较大，结构复杂,结论：,低增压的中小型发动机，高增压的车用柴油机,脉冲涡轮增压系统,（转矩特性、加速特性）,大型柴油机,定压涡轮增压,3.3,涡轮增压柴油机的特点和性能,3.3.1,涡轮增压柴油机的特点,机械负荷,最高燃烧压力,热负荷,活塞温度、涡轮前废气温度,涡轮增压柴油机：,保证其在较高机械负荷、热负荷条件下，能可靠耐久的工作,（,1,）主要参数的选取,A,、降低机械负荷，降低爆发压力，降低,压缩比,（,1214,）,B,、降低热负荷、改善经济性，加大,过量充气系数,（,2,）供油系统,柴油机增压度 供油量,改进,喷油泵,缩小供油持续角：,1,）增大柱塞直径,2,）增加供油速率,3,）提高喷射压力,4,）增大喷油孔直径,（,3,）配气机构,提高扫气能力 较大的,气门叠开角,（,4,）进排气系统,脉冲涡轮增压系统：各缸排气不相重叠,注意事项：,排气管,热负荷大，易开裂，用耐热铸铁,进气管,容积大，减小进气压力脉动,空气滤清器,容积大，减小压气机进气压力损失,增压器安装位置,排气管短，隔开进排气的热量传递,（,5,）冷却增压空气,作用：,1,）提高柴油机功率,2,）降低柴油机热负荷,3,）降低排气温度,装置：,空气涡轮风扇,总结：,涡轮增压柴油机的特点,（,1,）主要参数的选取,（,2,）供油系统,（,3,）配气机构,（,4,）进排气系统,（,5,）冷却增压空气,？,3.3.2,涡轮增压柴油机的性能,总体：,1,）升功率高,2,）油耗较低,3,）排污较少,（,1,）经济性改善,高负荷区,明显改善,低负荷区,不明显,A,、利于常高速满载运行的长途运输重型载货汽车,B,、利于常处于中等、部分负荷的中型、轻型载货车辆,转速负荷特性：,减少机械损失、磨损,改善整机经济性能,提高可靠性及使用寿命,（,2,）降低排气污染和噪声,有害气体的排放减少,（,1/22/3,）,滞燃期缩短，减少噪声,（,3,）低速转矩性能变差,低速：,供气不足,（,4,）加速性能变差,气路连接,+,增压器惯性,+,加速过程限制供油,（烟度）,措施：,采用脉冲增压系统,（,5,）启动与制动有一定困难,1,）供气不足，压缩终点温度降低，着火与启动困难,2,）制动力不足,总结：涡轮增压柴油机的性能,（,1,）经济性改善,（,2,）降低排气污染和噪声,（,3,）低速转矩性能变差,（,4,）加速性能变差,（,5,）启动与制动有一定困难,3.4,涡轮增压汽油机,与增压柴油机的相比：,相同：,增压原理,不同：,（技术的实现上困难）,1,）增压后爆震趋势增大,2,）热负荷增大,3,）增压系统较为复杂,汽油机涡轮增压类型：,1,、,化油器,式汽油机涡轮增压型,2,、,电控汽油机,直接喷射涡轮增压型,3.4.1,汽油机涡轮增压的特点,1,、增压度较低,(,爆燃和热负荷,),2,、汽油机压缩比较低（,39,）,过量空气系数范围比较窄,（,0.851.05,）,3,、增压后热负荷偏高,4,、排气温度高,5,、速度范围宽，增压器与汽油机的匹配困难,增压器布置方案,前置方案 后置方案,自学内容：,1,、增压器前置方案与 后置方案的区别？,2,、各自的优缺点？,3.4.2,汽油机涡轮增压的主要技术措施,（,1,）降低压缩比,受爆燃限制,许用压缩比：,（,2,）增压压力控制系统,（低速增压压力不足；高速增压压力过高）,（,3,）减小增压后的“反应滞后,”,现象,脉冲涡轮增压；增压器前置、带旁通阀等措施,（,4,）燃料供给系统的调整,供油压力随增压压力变化调节,A,、增压汽油泵,B,、电动油泵,+,燃油压力调节阀,汽油机涡轮增压的主要技术措施,（,5,）点火提前角的调整,减小点火提前角以控制,爆燃,（,6,）火花塞,冷型火花塞 减小火花塞间隙,汽油机涡轮增压的主要技术措施,3.5,涡轮增压器及其调节,3.5.1,涡轮增压器,涡轮机,+,压气机,+,中间体,径向,轴流式,涡轮机,3.5.2,涡轮增压器的调节,目的：,保证发动机在低速时具有较高的增压压力和较高的转矩；高速时压力不至过高，防止发动机热负荷过高，涡轮增压器超速。,途径：,旁通放气,变截面涡轮,变截面压气机,（,1,）排气旁通,1,）减小进入涡轮,的排气及能量,2,）控制排气旁通阀的开、关,A,、增压工质控制,B,、排气背压和压气机入口处形成的真空度联合控制,（,2,）进气旁通,（,3,）可变截面涡轮,1,）双涡壳通道涡轮,2,）可变蜗壳通道流通截面涡轮,3,）变喷嘴环流通截面涡轮,