发动机废气涡轮增压

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1、本章要求：了解：发动机增压方式。理解：涡轮增压器的结构和工作原理。第六章发动机废气涡轮增压增压：为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度的方法。（广义上，凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度的一切方法，都称为增压。）目的：通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排放性提高发动机功率的途径：第一节概述改变结构参数。增加i、Vs(D、S)，减少τ，但体积和重量增加提高转速。但充量系数和机械效率减少，机件寿命减少，噪音大提高平均有效压力Pme。提高平均有效压力Pme方法：减少过量空气系数、提高充量系数、增加充气密度（增压）增压度φk：发动机在增压后增长的功

2、率与增压前功率之比φk范围为10%~60%。大部分为20%~30%。增压比k：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比增压的范围:低增压：k＝1.3~1.6（内燃机平均有效压力pme＝0.7～1.0MPa）中增压：k＝1.6~2.5（内燃机平均有效压力pme＝1.0～1.5MPa）高增压：k＞2.5（pme＞1.5MPa）；超高增压：k＞4.5~5.5（pme>2.5~3.5MPa）。增压中冷技术增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷又要增加。虽

3、然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加，排温过高，NOx增加。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功率下降外，最主要的是爆震倾向增加。一般，当增压空气的压力超过0.15MPa时，就值得采用中冷。解决空气温度过高的办法就是采用中冷器冷却增压后的空气。增压空气温度每降低20K，涡轮前的废气温度约可降低20K，燃油消耗率可减少3g/kW.h。增压中冷方案：闭式空－水中冷：中冷器中冷却介质采用内燃机冷却系统中的循环水。该方案结构与布置简单，但不能将增压空气温度冷却较低。分开式空－水中冷：中冷器采用独立的冷却介质。该方案可提高中冷器的冷

4、却效率，能较低地降低空气地温度。结构要复杂些，布置上会增加难度。共用冷却风扇空－空中冷：中冷器装在内燃机冷却系水散热器前或后，依靠风扇和车辆行驶时的空气气流冷却增压空气。该方案由于它的最少能量消耗而得到广泛应用。独立冷却风扇空－空中冷：中冷器带有独立地冷却风扇，它可由直流电动机或空气涡轮带动。内燃机增压的优缺点改善了发动机性能：提高了内燃机机械效率；提高了内燃机的指示热效率；改善了燃烧过程。增加了发动机的升功率；扩大了内燃机高原适应性：有利于降低有害气体排放和噪声。(HC降低，高负荷的NOx降低，空气充足使碳烟有所降低；温度高使着火延迟期缩短）增加了柴油机的机械

5、负荷；增加了柴油机的热负荷；增加了汽油机的爆燃倾向。优点：缺点：按照实现增压所提供的能量可分：机械增压；废气涡轮增压；气波增压；复合增压谐波增压（汽油机）发动机增压的类型１、机械增压由曲轴经过齿轮增速箱驱动压气机。机械增压增压压力高，压气机消耗的功率大。为使内燃机机械效率不要过分下降，增压压力Pk不能过高。Pk<160~170kPa主要用途：提高发动机低速转矩机械增压器的种类机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内燃机上常用容积式压气机：罗茨式；螺杆式；转子活塞式。２、废气涡轮增压废气涡轮增压利用内燃机排气中能量来实现增压，比机械增压经济性好，比非增压自然

6、吸气式内燃机油耗率可低5%～10%。质量功率和体积功率比非自然吸气内燃机明显改善，因而在内燃机上得到广泛应用。废气涡轮增压的分类废气涡轮增压器主要由压气机和废气涡轮组成。压气机主要是离心式的。废气涡轮分：轴流式；径流式；斜流式（混流式）。由于发动机排气能量利用的不同，有两种经典的、基本的增压形式：脉冲涡轮增压；等压涡轮增压。3、复合增压机械增压与废气涡轮增压组合。谐波增压与废气涡轮增压组合。4、气波增压气波增压是通过气波增压器利用气体质点和压力波的反射特性，使排气和进气之间进行直接的能量交换，以增大进气密度。气波增压对内燃机工况反应迅速，使气波增压的加速性好，且

7、低速时空气的压缩程度高，低速转矩好。工作温度低，不需要耐高温材料。但体积大，噪声大，安装位置受到一定限值。匹配要求高，防止窜烟。气波增压器转子展开图５、谐波增压—ACIS双增压器顺序增压多缸发动机上使用两台增压器。在低速时，使用一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速反应性能。在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。第二节增压器可变进气道增压器；可变喷嘴环增压器；可变涡轮喉口截面增压器；可变叶片增压器；废气放气增压器；进气回流增压器；射流涡轮增压器；斜流涡轮增压器；可变进气道增压器低速时使用一个进气通道；高速时，进气量大，使用两个通道，可以改善增压发动

8、机的过渡性能。可变进气道