《车辆发动机废气涡轮增压》第七章

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1、1第七章涡轮增压系统涡轮增压技术2涡轮增压系统?增压系统的发展?实现高增压的增压系统改善低速工况性能的增压系统点燃式发动机增压3增压系统的发展在内燃机增压技术发展史上，首先出现定压增压系统，由子排气能量利用程度不高、增压器效率低等原因，没有获得成功。1925年，Büchi博士根据各缸发火顺序将排气管分歧，在进、排气门叠开期内实现了扫气，使脉冲增压系统获得成功。在不断追求高平均有效压力的低工况性能的发展史中，出现了多种增压系统。---(1)4增压系统的发展---(2)四冲程柴油机对增压系统的设计要求：1）在最大

2、爆发压力和最高缸内温度许可范围内，力求提高平均有效压力；2）起动及低工况性能好；3）瞬态特性好；4）排气能量利用率高；5）涡轮增压器总效率高；6）各缸工作过程均匀；7）制造成本低；8）便于系列化。5增压系统的发展随着车用发动机排放法规更加严格，迫使各汽车制造企业和发动机生产企业采用了不少先进技术来满足日益提高的排放法规。目前车用发动机主要采用单级涡轮增压、变几何涡轮增压，机械+涡轮并联的复合增压，可控两级涡轮增压应用的逐渐增多，电动辅助增压系统等的研究是当前的热点。---(3)6增压系统的发展为了提高柴油机的平均

3、有效压力，必须提高增压压力，但受到最大爆发压力及最高温度的限制，因此采用高增压，甚至超高增压方式而又不使最大爆发压力及最高燃烧温度过高的低压缩比高压比增压系统、可变压缩比VCR增压系统、Miller米勒系统、Hyperbar超高增压系统、气缸充量转换系统、二级增压系统等陆续问世。---(4)7增压系统的发展在平均有效压力不断提高的同时，发动机低工况性能的改善难度显得更大，因而谐振复合增压系统、高工况放气系统，可变截面涡轮系统、相继涡轮增压(STC)系统、补燃系统、可控两级涡轮增压系统，二次进气系统、顾氏系统、扫气

4、旁通增压系统，自动变进排气供油定时(AVIEIT）系统等相继出现。---(5)8高增压比涡轮增压系统?米勒系统可变压缩比高增压系统Hyperbar增压系统二级涡轮增压系统9高增压的增压系统---米勒系统(1)柴油机进一步提高平均有效压力会受到最高爆发压力的限制，在低速运行时，充气量严重不足。对米勒系统，在进气下止点前提前关闭进气门中止进气，使空气在气缸中膨胀以获得进一步冷却进气门的关闭时刻可以自动控制，使发动机实际压缩比适应变负荷的需要，既可防止高负荷时爆发压力过高，又可满足起动及低负荷时充量的要求。10高增压的

5、增压系统---米勒系统(2)米勒系统技术特点：1）只改变进气门开闭时刻，从而改变实际压缩比，而排气门定时不变，即膨胀比不变。大负荷时膨胀比大于压缩比；2）进气门定时变化使开、闭时间共同提前或延后，相应气门重叠角也发生变化。高负荷时、进气门提前开、提前关，重叠角增大，有利于扫气，并降低热负荷；低负荷时，进气门延后关，多进气；3）启动及低负荷时，采用高压缩比，改善了部分负荷性能；高增压时，采用低有效压缩比，限制了最高爆发压力的过分增大，以确保发动机的可靠性；4）米勒系统中，在进气过程中由于缸内膨胀而又冷却一次，故米勒

6、系统可实现低温循环；5）米勒系统有较低的缸内温度，NOx排放较低；6）米勒系统与其他增压系统比较，达到同样的平均有效压力时需要有较高的增压比；在高增压时，往往需要采用二级增压系统。11高增压系统---可变压缩比高增压系统1—外活塞2—内活塞3—弹簧集油器4—弹簧泄油阀5—上油腔6—进油阀7—通道8—止回阀9—下油腔10—泄油孔可变压缩比活塞示意图12带膨胀室的变压缩比原理图高增压系统---可变压缩比高增压系统1——燃烧室2——膨胀室13高增压系统---Hyperbar超高增压系统(1)1—涡轮增压器2—起动电动机

7、3—空气冷却器4—旁通空气管5—燃油泵6—空气调节器7—空气和排气的混合管8—补燃室9—点燃器和火焰控制器14高增压的增压系统---Hyperbar超高增压系统(2)工作循环特点：1）高增压比；2）低压缩比；3）低温循环。结构特点：1）旁通；2）旁通节流；3）补燃。15高增压的增压系统---Hyperbar超高增压系统(3)质量和尺寸方面特点：1）主要零部件结构尺寸基本不变；2）热负荷基本不变；3）机械负荷基本不变。优缺点：1）功率增长幅度大；2）扭矩特性宽广；3）加速性好；4）排放污染轻；5）油耗高、结构复杂。

8、16高增压的增压系统---两级涡轮增压系统(1)将两台不同大小的涡轮增压器串联运行，空气经两级压气机压缩，并经过中冷，压气机可由同轴或不同轴的两台排气涡轮驱动。17高增压的增压系统---两级涡轮增压系统(2)单双轴式两级涡轮增压系统比较：1）双轴式运行范围宽，便于调节；2）两台独立运行的增压器各自在高效区，总效率高；3）双轴式无需专门设计制造，总造价低；4）单轴式所占空间