09-汽车发动机增压详解.ppt

* 第九章 汽车发动机增压 第一节 概述 第二节 机械增压 第三节 涡轮增压 * 第一节 概述 定义： 将空气预先压缩然后供入气缸，提高空气密度，增加进气量 益处： 增加发动机的功率 改善发动机燃油经济性 良好的加速性能 减少污染 * 二、增压方法 1.机械增压系统 增压器由内燃机通过齿轮、皮带、链条等传动装置驱动，将空气压缩后送入气缸。 优点： 低速增压效果好 与发动机匹配容易 结构比较紧凑 缺点： 消耗发动机功率，燃油消耗率增加 * 2、废气涡轮增压 排气管 中冷器 压气机壳 喷嘴环 涡轮 转子轴 进气管 废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮高速旋转。涡轮带动压气机叶轮一起旋转 特点 与内燃机没有机械联系，结构简单，工作可靠。 增压后，热效率和机械效率提高，燃油消耗率下降 重量增加比其功率增加小得多，使得升功率增加 排气污染得到改善 缺点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况发生变化时， 瞬态响应差，致使汽车加速性，特别是低速加速性较差。 * 3、气波增压 气波增压器中有一个特殊形状的转子，由内燃机曲轴带轮经传动带驱动。在转子中内燃机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。 特点 结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无须冷却。 与涡轮增压相比，低速转矩特性好。 体积大，噪声水平高，安装位置受到一定的限制。 须进一步开发、研究，才能得到实际的应用。 * 4.复合增压系统 同时利用废气涡轮增压器和机械增压器。 为了保证起动和低转速负荷时仍有必需的扫气压力。 两种基本形式 串联增压系统 先经涡轮增压器提高压力 进入中间冷却器降温 再经机械增压器增压 用于高增压发动机 并联增压系统 低速范围主要依靠机械增压 高速范围主要依靠涡轮增压 * 汽油机增压困难 增压后爆燃倾向增加 热负荷增大 工况变化频繁，转速和功率范围宽，增压器与汽油机匹配困难 涡轮增压汽油机加速性差 汽油机增压系统中采用的措施 电控技术——克服难以匹配问题 点火提前角自适应控制——克服爆燃倾向 对增压后的空气进行中间冷却——克服爆燃倾向 采用增压压力调节装置——克服加速性能差 * 第二节 机械增压 一、机械增压系统 机械增压器6由曲轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱动增压器6工作。空气经增压后再经中冷器7降温，然后进入气缸。 发动机小负荷运转时，电磁离合器断电，增压器停止工作。空气经旁通阀及旁通管道进入气缸。 电控单元根据爆燃信号发出相应的指令减小点火提前角，以消除爆燃。 * 二、机械增压器（罗茨式压气机） 由转子、转子轴、传动齿轮、壳体、后盖和齿轮室罩等构成。 罗茨式压气机中有两个转子。发动机曲轴带轮经传动带、电磁离合器带轮和电磁离合器驱动其中的一个转子，而另一个转子则由传动齿轮带动与第一个转子同步旋转。 * 转子型式：两叶、三叶 转子材料：铝合金 工作原理： * 三、电磁离合器 安装位置 传动带轮中 工作原理： 电磁线圈通电，主动板吸引从动摩擦片，离合器结合 电磁线圈断电，主动板与从动摩擦片分开，离合器断开 * 第三节 涡轮增压 一、涡轮增压系统 单涡轮增压系统：只有一个涡轮增压器 双涡轮增压系统：两个涡轮增压器 按气缸工作顺序，三个气缸为一组，驱动一个涡轮增压器 可防止排气干扰 * 废气涡轮增压器的工作方式 恒压式 各缸排气岐管接到一根总管，通向喷嘴环。增压比高的发动机采用。 脉冲式 相邻缸的排气道分接到两根排气岐管，分别通向半圈喷嘴环。目前汽车上多采用脉冲式。 发火次序 1-5-3-6-2-4 排气歧管分组 1、2、3 — 4、5、6 * 两种增压工作方式比较 脉冲增压脉冲增压的排气管容积较小，所以加速性好。 脉冲涡轮的尺寸较大，排气管结构也较复杂，并受每根排气管连结气缸数目的限制。 低增压时，采用脉冲增压系统；高增压时采用定压增压系统。 目前，工程机械和车用柴油机一般增压压力较低，并对加速和转矩等性能要求高，故多采用脉冲增压系统。 * 二、涡轮增压器的结构及工作原理 由离心式压气机、径流式涡轮机及中间体组成 空气入口 排气出口 润滑油入口 润滑油出口 转子轴 压气机叶轮 扩压管 压气机壳 涡轮壳 涡轮 推力轴承 转子轴密封套 * 离心式压气机 空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大提高。 流过扩压器时减速增压，温度也有所升高。 空气在涡壳中继续减速增压，完成由动能向压力能的转换。 * 径流式涡轮机 废气涡轮按其废气在涡轮中的流动方向分为 径流式涡轮 轴流式涡轮 * 转子 涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子。 转子以超过100000r/min，最高可达200000r/min的转速旋转，因此，转子的平衡是