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汽车发动机原理第三章发动机废气涡轮增压要点
第三章 发动机废气涡轮增压 Engine Exhaust-gas Turbo Supercharging 主要内容 概述 废气能量的利用(自学) 废气涡轮增压器的基本结构和工作原理 废气涡轮增压的类型 汽油机增压概述 车用增压发动机的性能 第一节 概述 第三节 废气涡轮增压器的基本结构和工作原理一、径流式涡轮的工作原理 1 燃气在涡轮机中的流动 二、离心式压气机的工作原理与特性 第四节 废气涡轮增压的类型一、废气涡轮增压的类型 二、改善车用增压发动机扭矩特性的途径 第五节 汽油机增压概述 一、汽油机增压的特点 2. 混合气的调节 汽油机采用变量调节,化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的,不仅难于精确供应一定浓度的混合气,还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。目前电控汽油喷射技术可以较好地解决这一问题。 3. 热负荷 汽油机的过量空气系数小,燃烧温度高,膨胀比小,废气温度也比柴油机高200℃~300℃。增压后,汽油机的整体温度水平提高,热负荷问题加重。当采用涡轮增压技术时,应用涡轮前放气来调整增压比。 4. 对增压器的特殊要求 汽油机要求增压器体积要小、耐高温性能要好、转动惯量要小,同时效率还要保证在一定的范围内,还要求有增压调节装置,这就造成它的成本比柴油机用增压器要高。 二、汽油机涡轮增压的主要技术措施 第六节 车用增压发动机的性能 一、增压前后发动机动力性及经济性的变化 增压后平均指示压力提高。 增压后机械效率提高。 增压后内燃机的充量系数是增大的。 二、废气涡轮增压对发动机其它性能的影响 1. 降低排气污染和噪声 通常增压柴油机为富氧燃烧,有害气体HC和CO的排放量一般为非增压机的1/3~l/2,如果措施得当(例如采用高喷射率并延迟喷射),NOx 排放量也显著降低。 涡轮利用废气中的能量,降低废气的压力,降低噪声。 2. 低速转矩性能变差 主要是由于低速时发动机排出的废气能量低,增压器增压压力不高,致使循环供气量不足,转矩增量明显比高速时低。采用脉冲增压,充分利用低速时的脉冲能量,使增压器与柴油机在较低转速下实现最佳配合,以及采用低速气门定时等,是可以改善其低速转矩的。 3. 加速性能变差 由于废气涡轮增压器与内燃机没有机械联系,增压器自身的惯性使其对突变负荷的响应能力变差,因此,增压内燃机的加速性能比非增压内燃机的差。 为了改善加速性能,可以采用脉冲增压系统,减少进、排气管道容积,采用放气调节或可变喷嘴,减少转子的转动惯量,采用较小的气门重叠角等。另外.利用车辆上空气制动系统的高压空气向压气机工作轮进行喷射. 4. 起动与制动有一定困难 柴油机起动时,因无高温废气,涡轮机无法正常工作,压气机也就不能正常供气。增压柴油机在起动瞬时的进气压力及温度均不高.再加上增压柴油机的压缩比较低,使起动时压缩终点的温度降低.造成着火与起动困难。 增压可以在保持原机功率和较高转矩的情况下,适当降低内燃机转速,从而减少机械损失和磨损,提高经济性能、可靠性和使用寿命。所以一般非增压机改为增压机后,转速均有所降低,这时,车辆后桥传动比也应作相应改动。 3. 减小增压后的“反应滞后”现象 采用脉冲涡轮增压、增压器前置方案、带旁通阀的控制系统、减小进排气管长度及容积、提高压缩比及可变点火正时等措施,来减小“反应滞后”现象。 4. 燃料供给系统的调整 汽油泵 采用由电动油泵和燃油压力调节阀联合工作的方法,来满足增压所需的供油压力和供油量。 点火提前角的调整 采用了电子控制装置来自动推迟点火提前角。 三、汽油机废气涡轮增压器的布置 在直接喷射式汽油机上增压时,一般燃油在增压器之后喷入,也有的在压气机前吸入一小部分燃油。 * 增压: 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。 增压后,每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大,使实际充气量增加, 提高发动机功率和改善经济性。 增压分类: 按增压比(增压后气体压力与增压前气体压力之比 ) 低增压: =1.3~1.6, =700 ~1000kPa; 中增压: =1.6~2.5, =1000~1500kPa; 高增压: >2.5,
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