第章发动机废气涡轮增压.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,09 十一月 2026,第章发动机废气涡轮增压,第七章 发动机废气涡轮增压,7.1 发动机增压的基本方法与原理,提高发动机的有效功率和平均有效压力的途径,（1）改变发动机的结构参数，如增加气缸数、增大气缸直径、活塞行程和减少行程数等；,（2）提高发动机转速或活塞平均速度；,（3）提高发动机的平均有效压力,。,发动机增压的概念和特点,所谓增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气缸的过程。,特点：,（1）尺寸减小，质量减轻,（2）摩擦损耗相对较小,（3）可将扭矩特性改进为低速高扭矩这对车用机非常有利,（4）可进行高原功率补偿补,（5）排放降低,（6）降低噪声。,（7）机械损失减少，经济性得到改善,（8）零部件的机械负荷和热负荷增加,几个概念：,增压度发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比,增压比是指增压后气体压力与增压前气体压力之比，简称压比,增压的结构形式及分类,机械式增压,1排气管 2气缸 3曲轴,4齿轮副 5压气机 6进气管,2废气涡轮增压,1排气管 2涡轮壳体 3涡轮 4转子轴,5压气机 6集气器 7进气管,3气波增压,1发动机,2转子,3带轮驱动,4高压排气,5高压空气,6低压空气,7低压排气,4复合式增压,和,组合式涡轮增压,7.2 废气涡轮增压器的基本结构和工作原理,1压气机蜗壳,2压气机叶轮,3密封套,4推力轴承,5挡油板,6隔热板,7卡环,8涡轮机叶轮,9涡轮机蜗壳,径流式涡轮,1.,燃气在涡轮机中的流动,2.涡轮机特性曲线,1）涡轮效率,2）膨胀比,3）气体流量,无量纲的相似流量,4）涡轮转速,涡轮机所发出的功率,涡轮机特性曲线是以相似流量为横坐标，以膨胀比为纵坐标，以相似转速为参变量的一组曲线，,涡轮机的阻塞,当转速一定时，相似流量随膨胀比的增大而增大，直到达到流量最大值，喷嘴环或涡轮叶片轮中某处气流速度已经达到了当地声速，即使再继续增大膨胀比，该处的气流速度仍维持当地声速，涡轮流量也不会再增加，这种现象称为涡轮机的阻塞现象，这时的流量称为阻塞流量。,离心式压气机的工作原理与特性,1,基本工作原理和主要参数,进气道 2工作轮 3扩压器 4出气蜗壳,压气机中气流参数的变化,压气机的主要参数,（,1,）增压比,（,2,）流经压气机的每秒质量流量,（,3,）压气机转速,（,4,）压气机的绝热效率,（,5,）压气机功率,的推导过程：,1kg,空气的绝热压缩功与实际压缩功之比,按理想情况，将,1kg,空气从压缩到，耗功最小的是绝热过程，所需的绝热压缩功为,由于实际压缩是多变过程，伴随着摩擦和流动损失，所以将,1kg,空气从压缩到消耗的实际压缩功为,故压气机的绝热效率,1）压气机的流量特性,压气机转速不变时，压气机的增压比和绝热效率,随空气流量的变化关系,2压气机特性曲线,2）压气机的喘振与堵塞,1）喘振现象,2）喘振原因,3）避免喘振,堵塞,3,）压气机通用特性,折合流量,折合转速,7.3废气涡轮增压的类型与废气能量的利用,废气涡轮增压的类型,1定压涡轮增压系统,2脉冲涡轮增压系统,废气能量的利用,1废气的最大可用能,图7.14 四冲程增压柴油机理论示功图,2影响脉冲能量利用的因素,1）排气门开启定时,2）排气门流通面积,3）排气门开启规律,4）排气管流通面积,5）排气管长度,6）涡轮当量流通面积,7.4,废气涡轮增压对发动机性能的影响,废气涡轮增压对发动机动力性和经济性的影响,增压前后发动机参数对比,说明,1）,过量空气系数在增压前后保持不变，则增压后的供油量将相应增大，以适应空气质量增加的需要，同时配气定时也要进行适当的调整，这样可以保证热效率基本不变或略有提高,2）,进气,密度的变化,机械效率变化（提高）,由于增压后平均指示压力提高，而平均机械损失压力基本保持不变（在转速相同的前提下），那么机械效率在增压后将是增加的,增压后充量系数,变化,车用增压柴油机经济性运行特点,指示功率和有效功率都得到提高,改善高负荷区的运行经济性,在低负荷区，涡轮增压器的能量转换较差，柴油机进、排气阻力及换气损失增加，增压对经济性没有明显的好处,改善废气涡轮增压发动机转矩特性的途径,保证发动机在低速时具有较高的增压压力和较高的转矩，而在高速时增压压力又不致过高，防止发动机热负荷过大和涡轮增压器超速,1排气旁通,2进气旁通,3可变截面涡轮,1）双蜗壳通道涡轮,2）可变蜗壳通道流通截面涡轮,3）变喷嘴环流通截面涡轮,废气涡轮增压对发动机其他性能的影响,1,降低排气污染和噪声,2,低速转矩性能变差,3,加速性能变差,4,起动与制动有一定困难,7.5 汽油机增压,汽油机增压的特点,1,爆燃,增压比一般比柴油机低得多，功率最高增加幅度为40%50,2,混合气的调节,电控汽油喷射技术的应用，为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍,3,热负荷,4,对增压器的特殊要求,汽油机涡轮增压的主要技术措施,1,降低压缩比,2,增压压力控制系统,3,减小增压后的“反应滞后”现象,4,燃料供给系统的调整,汽油机废气涡轮增压器的布置,图7.16 增压器配置方案,（a）后置式 （b）前置式 （c）中置式,F化油器 K压气机 T涡轮 D发动机,本章小结,发动机废气涡轮增压技术的成熟，使车用发动机的动力性、经济性与排放性能有了很大的改善,废气涡轮增压是车用发动机普遍应用的技术,废气涡轮增压改善了发动机性能，但在低速使须做改进,