发动机增压技术.ppt
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n3）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,
