《废气涡轮增压》PPT课件

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1、第七章车用发动机的废气涡轮增压重点：1．发动机增压概念；增压的评价指标；增压的作用和困难。2．发动机增压系统的分类；废气能量利用的基本形式、特点和适用情况；涡轮机和压气机的作用。3．增压发动机的结构特点与性能特点。4．汽油机增压的主要措施。第一节发动机增压概述一、增压的基本概念定义：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。作用：增加每循环进入气缸的新鲜充量密度，使实际充量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性的目的。发动机增压技术上的困难1)采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与热负荷增高。2)适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮增压器的效率

2、偏低。3)长期以来增压发动机很难满足车辆对扭矩适应性及瞬变工况的要求。4)车用汽油机增压遇到的困难更多。提高发动机单机功率的方法，根据1.改变发动机结构参数—缸数i，缸径D，冲程S,冲程数;（受安装位置和自重的严格限制）2提高转速n及活塞平均运行速度Cm;（充气效率和机械效率下降、燃料经济性、发动机运转可靠性、机件寿命、噪声限制）3提高平均有效压力Pe。（最经济有效的方法）增压γkPeNe其中γk—充量密度。KW特性参数（一）增压比由公式因为增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之比，即πk=Pk/P0。代入上式而平均有效压力代入上式,得未增压时发动机功率

3、的分析式增压后,空气密度由未增压时的大气密度变为增压后的密度代入上式,得到增压后的发动机功率分析式增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。增压后—增压前—假定多变指数n=2,则时,才压力增长很多而密度增大不多。这主要是因为增压后温度会升高的缘故,若增压后温度不变,则与p成线性关系。则若在整个增压过程中,下降或保持为某一常数,则const，此时与成正比。通常,为了不使过高,在增压器与发动机之间设置一个中冷器,对增压后的空气进行冷却,称为中间冷却。（二）增压度增压度：指发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。Ne-0、Ne-k——分别为增压前、后的功率。目前车用：1

4、0%-60%范围内，大部分20%-30%二、增压的分类1．按增压比分类πkPe（kP)低增压1.3~1.6700~1000中增压1.6~2.51000~1500高增压〉2.51500超高增压〉3.52500-30002．按增压系统的机构分类1）机械增压系统由发动机通过齿轮变速器来驱动，所增加的压力与与驱动压气机消耗的功成正比，增加的压力高，将导致整机性能下降，比耗油增加。2）废气涡轮增压系统发动机排出的具有一定能量的废气进入废气涡轮并膨胀做功。废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作轮，在压气机中将新鲜空气压缩后，再送入气缸废气涡轮增压1)可以减少缸数或气

5、缸直径，减少整机外形尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使用经济性很有意义。在内燃机重量体积改变（增加）不大的情况下，可提高功率20%-50%。2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率5%-10%。3)减少了排气污染及噪声。4)降低了单位功率的造价。5)对补偿高原功率损失十分有利。废气涡轮增压与非增压性能比较1．由于利用了废气能量，有利于改善整机动力性及经济性2．改善了排放品质3．起动性、加速性变差4．改善低速扭矩特性有一定困难5．热负荷及机械负荷增加3）复合式发动机复合式发动机优缺点1.能充分利用废气能量，使动力性、经济性大为改善2、由于排气经过两级祸轮，使噪声降低3、结

6、构复杂，成本高，技术难度大4、加速性变差，柴油机绝热化+涡轮复合式是一种很有效的方案4）组合式涡轮增压系统原理：由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中除涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的惯性增压系统优缺点：1．与涡轮增压相比，结构不算复杂2．对改善低速扭矩有益3．加速性变好4，进气管路比较庞大5．采用三缸一管谐振效果明显，采用二缸一管谐振效果较差5）气波增压系统原理：由曲轴驱动一个特殊的转子，在转子中废气直接与空气接触，利用高压废气的脉冲气波(膨胀波与压缩波)，迫使空气压缩，以提高进气压力优缺点：1．与涡轮增压相比，可改善低速扭矩2．结构简

7、单、加工方便、对主要件（转子、轴承)的材料及工艺要求不高3．加速性好4．工况范围大5．尺寸与重量比较大，必须由曲轴驱动，往往受安装位置的限制6．噪声大发动机增压技术上的困难1)采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与热负荷增高。2)适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮增压器的效率偏低。3)长期以来增压发动机很难满足车辆对扭矩适应性及瞬变工况的要求。4)车用汽油机增压遇到的困难更多。第二节废气涡轮增压器的工作原理径流式涡轮——车用发动机轴流式涡轮——大、中型柴油机径流式涡轮增压器：离心式压气机+径流式涡轮机其他组件：支承装置密封装置冷却系统