汽车发动机原理第八章废气涡轮增压技术

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1、第8章发动机废气涡轮增压知识目标1．掌握发动机增压技术评价指标。2．了解废气涡轮增压的类型，掌握废气能量的利用。3．了解废气涡轮增压器的结构，掌握其工作原理及与发动机的匹配。4．熟悉并掌握废气涡轮增压对发动机性能的影响及解决措施。5．了解汽油机增压的基本内容。能力目标1．能够说出发动机增压技术的类型及评价指标。2．能够分析废气涡轮增压的工作原理及对发动机性能的影响。3．能够说出目前轿车上常用的废气涡轮增压结构形式。第1节发动机增压概述发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的。对于动力性能一定的发动机，要提高发动机的功率一般只能通过供入更多的燃料。但是燃

2、料燃烧过程又必需有相应的空气量。所以发动机功率的提高受到进气量的直接影响。8.1发动机增压概述增压器就是装在发动机上的专用增压装置，其工作原理是通过增压装置压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度，增加进气量，这样就可以喷入较多的燃料进行燃烧，发动机就能发出更大的功率。在目前的技术条件下，增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。8.1发动机增压概述提高发动机单机功率的方法根据：[kW]改变发动机结构参数：缸数i，缸径D，冲程S，冲程数。提高转速n及活塞平均运行速度；但ηi和ηv↓，噪音大；提高平均有效压力。提高平均有效

3、压力方法：减少过量系数提高充气效率增压技术充气密度8.1发动机增压概述一增压技术定义增压：将空气压缩并供入气缸，用以提高充气密度、增加进气量的一项措施。增压度：指发动机增压后标定工况的输出功率增值与原功率之比。反映了采用增压技术后输出功率的增益。增压度范围10%~60%，大部分为20%~30%。8.1发动机增压概述增压压比πk：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比式中：Pk压缩后的压力，P0压缩前的压力。8.1发动机增压概述增压范围：低增压：πk=1.3~1.6（内燃机平均有效压力pe=0.7~1.0MPa）中增压：πk=1.6~2.5（内燃机平

4、均有效压力pe=1.0~1.5MPa）高增压：πk>2.5（pe>1.5MPa）)超高增压：πk>3.5（pe>2.0MPa）)8.1发动机增压概述二增压技术的优点和主要技术困难（1）增压技术优点转矩(N·m)功率(kW)）Be(g/kW·h)增压后发动机性能的提高NA–自然吸气；TC–涡轮增压；TC+IC–增压加中冷发动机转速（r/min）8.1发动机增压概述改善了发动机性能,提高燃料经济性发动机增压后，pme大大增加，平均机械损失压力增加不多，机械效率ηm提高；增压适当加大了过量空气系数a，使燃烧过程得到一定改善，ηi有所提高；发动机采用增压后，还可

5、以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。8.1发动机增压概述减少排气污染物和噪声由于增压柴油机有较充足的过量空气系数，有害气体排放量（HC、CO）一般为非增压机的1/3～1/2；如果采用增压中冷技术，可显著减少NOx排放；8.1发动机增压概述减少排气污染物和噪声增压→着火延迟期↓→压力升高率↓，最大爆发压力↓→燃烧噪声↓。增压→换气阻力↑→进、排气噪声↓。低负荷时，噪声改善不明显。通常，增压柴油机的总噪声声压级比非增压的低3~5dB。8.1发动机增压概述提高发动机的升功率提高功率30%~100%，减

6、少气缸数目和气缸直径，缩小外形尺寸，提高升功率；节约原材料，减少单位功率质量，增压→指示功率↑，平均有效压力↑↑，有效功率↑↑，机械效率↑→比重量↓，升功率↑。8.1发动机增压概述高原地区气压低，空气稀薄，导致发动机功率下降。一般认为海拔每升1000米，功率下降8％－10％，燃油消耗率增加3.8－5.5％。而装涡轮增压器后，可以恢复功率，减少油耗。补偿高原地区的功率损失。8.1发动机增压概述（二）主要技术困难1增加柴油机的机械负荷和热负荷。2小型涡轮增压器的效率偏低。3增压器对发动机的扭矩特性和变工况运行的适应性较差。8.1发动机增压概述按增压的结构形式

7、：机械增压系统废气涡轮增压系统复合增压系统气波增压系统谐波增压系统三发动机增压系统类型8.1发动机增压概述机械增压利用发动机输出轴直接驱动机械增压装置。特点：不增加发动机背压，但消耗其有效功率，总体布置有一定局限性；增压压力一般不超过0.15～0.17MPa；过多地提高增压压力，会使驱动压气机耗功过大，机械效率明显下降，经济性恶化。8.1发动机增压概述气波增压利用废气的压力波直按压缩空气，完成进气压缩任务的增压系统，采用气波增压，低速扭矩大，加速性好，这些特点特别适用于车用柴油机，但气波增压则有噪声大，尺寸、质量大的缺点。目前尚未获得广泛的应用。8.1发

8、动机增压概述复合增压采用废气涡轮增压器和机械驱动式增压器的一种增压方式。废气涡轮