《增压技术》PPT课件.ppt
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1、叶轮机械与增压技术,许俊峰,1,2,2,2,教材与参考书,朱大鑫 编著,涡轮增压与涡轮增压器,机械工业出版社,1992陆家祥 主编,柴油机涡轮增压技术,机械工业出版社,1999.9,教材:车辆发动机废气涡轮增压,霍尼韦尔(Honeywell)增压器博格华纳(BorgWarner)增压器,参考书:,3,课程主要内容提纲:一、绪论(国内外内燃机增压技术现状及发展趋势)二、离心式压气机原理及设计三、径流式涡轮原理及设计,4,课程主要内容提纲:四、排气能量的利用五、发动机与废气涡轮增压器匹配六、涡轮增压系统,5,第一章 涡轮增压技术概述,涡轮增压技术,6,什么是发动机增压,增压 charge,boos
2、t,supercharge,turbocharge机械增压 supercharge涡轮增压 turbocharge,7,Nl:kW/L;Hu:低热值;:过量空气系数;lo:1kg燃料完全燃烧所需理论空气量kg/kg;:冲程;i:指示热效率;v:容积效率;m:机械效率;s:进气管中充量密度,提高进气充量密度,可以通过提高进气压力和降低温度实现,把提高内燃机进气密度(量)的办法称为增压增压的实质是增大充量密度,为什么增压,常数,1.0,8,增压术语,压气机出口压力称为增压压力,一般用pb表示。它与压气机结构、尺寸、转速及效率等因素有关。通常 pb 0.17 Mpa 低增压0.17 Mpapb 0.
3、25 Mpa 中增压0.25 Mpapb 0.35 Mpa 高增压pb 0.35 Mpa 超高增压,1)增压压力2)压比,压气机出口压力pb与进口压力pa之比,称为增压比,一般用b表示。即:b=pb/pa 用滞止压力表示的压比,称为滞止压比,用b*表示,即:b*=pb*/pa*,9,增压的基本方式,按工作的原理分:容积式、离心式按驱动方式分:机械增压和废气涡轮增压,增压,容积式,离心式,机械增压,废气涡轮增压,罗茨增压,气波增压,复合增压,单级增压,多级增压,10,增压的基本方式,罗茨容积式,11,增压的基本方式,罗茨容积式,特点:匹配简单可靠。对往复活塞式内燃机,各工况增压效果基本相同,与发
4、动机工况无关冲击和噪声大,增压压力低密封困难;运动件多,可靠性差,12,增压的基本方式,气波增压,13,增压的基本方式,离心式,特点:转速高增压压力高体积小,14,增压的基本方式,由发动机经传动系驱动,称为机械增压,特点:经传动系驱动,安装受限降低机械效率m,15,增压的基本方式,由废气经涡轮机驱动,称为废气涡轮增压,16,增压的基本方式,由废气经涡轮机驱动,称为废气涡轮增压,17,增压的基本方式,两级增压系统组成,18,机械复合增压技术,低速时使用机械增压高速时使用涡轮增压完美结合了机械增压和涡轮增压的优点,但是结构复杂,增压的基本方式,19,涡轮增压的优点(1),6升V8发动机自然吸气22
5、0马力,2.5升L4发动机涡轮增压220马力,295公斤 114公斤,20,涡轮增压器的自我补偿能力,涡轮增压发动机的高原性能要远远优于自然吸气发动机。功率下降幅度小,油耗低,涡轮增压的优点(2),21,采用涡轮增压后由于机械效率的提高,发动机燃油经济性大幅改善。在同等功率下,涡轮增压发动机的噪声小,这主要是因为发动机体积小,发射噪声的表面积小,同时涡轮也有消声的作用。,涡轮增压的优点(3),22,涡轮增压的优点(4),对于柴油机来说,采用涡轮增压可使燃烧更为充分,CO、HC及PM的排放降低,采用增压中冷可降低NOX排放。采用涡轮增压可通过采用不同的增压度及增压中冷等措施使同一发动机形成不同的
6、功率系列,这样使得发动机公司更容易满足不同客户的要求。,23,涡轮增压的应用(1),国际上几乎所有柴油机都使用涡轮增压技术,一方面追求高的升功率,另一方面追求良好的经济性,同时越来越严格的排放法规也使涡轮增压技术成为必需。中国目前几乎所有重型柴油机都使用涡轮增技术,小型农用柴油机从成本的角度考虑一般不使用。,24,涡轮增压的应用(2),重型车几乎都采用涡轮增压柴油机。,25,涡轮增压的应用(3),全球最省油的车,大众3L Lupo TDI。绕地球一圈实测油耗百公里2.7升。发动机为1.2升3缸柴油机,功率为45KW。采用技术:涡轮增压直接喷射,26,涡轮增压的应用(4),汽油机上涡轮增压不如柴
7、油机那么普遍,主要是受汽油机热负荷的限制,但是近年来随着汽油机电控技术的发展也有很多应用,如国内常见的大众1.4T,PASSAT 1.8T,Audi A6 2.0T。在天然气发动机上应用增压技术,可使天然气发动机功率下降的问题得到解决。公交大巴采用的康明斯天然气发动机就是增压中冷,27,涡轮增压的基本原理(1),涡轮增压器由压气机、涡轮和中间体组成,涡轮增压器长什么样(1),28,涡轮增压的基本原理(1),有的增压器还带有放气阀,涡轮增压器长什么样(2),29,可变几何涡轮增压,涡轮增压的基本原理(1),有的增压器还带有可变几何喷嘴机构,涡轮增压器长什么样c,30,涡轮增压的基本原理(2),压
8、气机进口接空滤,出口接进气总管。涡轮串接在排气管上,增压器装在哪a,31,涡轮增压的基本原理(2),在一12缸柴油机计算模型中,增压器所处的位置。,增压器装在哪b,32,涡轮增压的基本原理(3),气体在发动机-增压器系统中的流动过程。,增压器怎么工作a,33,涡轮增压的基本原理(3),涡轮增压器的内部流动过程。,增压器怎么工作b,34,认识涡轮增压的基本结构(1),组成要素,能量源,增压泵,性能增强,35,认识涡轮增压的基本结构(2),压气机:压缩空气,提高密度涡轮:提供压气机所需的能力中间体:支撑、润滑、密封,36,认识涡轮增压的基本结构(3),带放气阀的涡轮增压器,37,认识涡轮增压的基本
9、结构(4),带水冷套的涡轮增压器,一般用于天然气发动机或汽油机。,38,带水冷的中间体,用于汽油机增压,认识涡轮增压的基本结构(5),39,认识涡轮增压的基本结构(6),40,认识涡轮增压的基本结构(7),采用浮动轴承是其结构上的重要特点之一浮动轴承的主要特点是:轴承内外都有一定的间隙,当轴旋转时,通过润滑油的摩擦力作用带动浮动轴承旋转,其旋转速度较轴要慢些。浮动轴承在两层油膜中可自动定心,同时两层油膜可以较好地吸收转子部件的振动。有两对液体摩擦副,轴和轴承的相对滑动速度较小,机械摩擦损失和发热量大大减小。国外有厂商现在开始发展不转的浮动轴承,滚动轴承以及空气轴承等。,41,认识涡轮增压的基本
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