第十章内燃机的增压介绍.ppt

* 工程机械发动机构造 第十章 内燃机的增压 第一节 增压的基本概念 增压就是利用专用的装置（增压器）在进气过程中采用强制的方法，将新鲜气体送入气缸，其进气量大大高于自然进气的进气量，其平均有效压力的数值可以大幅度提高。 内燃机增压后，其功率提高程度称为增压度。 内燃机增压后，进入气缸的气体压力与大气压力之比称为增压压比。 用增压的方法来提高内燃机的功率指标也有一定的限度，主要受机械负荷、热负荷、制造增压器的耐热材料许用 温度的限制。 增压的方式主要有机械增压、涡轮增压和气波增压三种，各自的结构工作的原理各不相同，但都可以起到增加进气压力的作用。 最早的增压器是机械增压，在刚发明时被称为超级增压器(Supercharger)，涡轮增压发明之后为了区隔两者，将涡轮增压器称为Turbo? Supercharger，机械增压则被称为Mechanical ?Supercharger，后来，两者就分别被简化为Turbocharger与Supercharger了。? 第二节 机械增压 由机械增压器产生压力，达到增压的效果，其低速增压效果好，机构比较紧凑，但驱动增压器需消耗发动机功率，燃油消耗率略高。 机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴，一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，间接将曲轴运转的扭力带动增压器，达到增压目的。依构造不同，机械增压出现过许多种类，包括叶片(Vane)、罗茨(Roots)、温克尔(Wankle)等型式，罗茨增压器有双叶与三叶转子两种型式，以双叶转子较普遍，其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子，转子之间有极小的间隙而不直接相连，借由螺旋齿轮连动，其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连接，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制以达到省油的目的。 机械增压的特征，除了在低转速便可获得增压外，增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例，即机械增压引擎的油门反应随着转速的提高，动力输出随之增强，因此机械增压引擎的操作感觉与自然气极为相似，却能拥有较大的马力与扭矩。 第三节 涡轮增压 涡轮增压的原理是利用引擎运转时所排出来的废气,用废气来转动涡轮增压器中的排气侧转子,而排气侧转子与进气侧转子(Compressor)是同轴异室,当排气侧转子达到一定转速时它带动另一侧的Compressor,使Compressor转子引进外来的新鲜空气,经过压缩倒入进气歧管内,因此Turbo车的进气是非自然方式,是经过吸进来,再压缩所以空气压力是大于大气压力的。 涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比1.8发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。 涡轮增压器的结构及工作原理 涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴5通过两个浮动轴承9支承在中间体14内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止润滑油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等。 离心式压气机由进气道6、压气机叶 轮3、无叶式扩压管2及压气机涡壳1等组成。 当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心离的作用下沿着压气机叶片1之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。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的提高，然后进入叶片式扩压管3。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所提高。在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。 扩压管分叶片式和无叶片式两种，右图为叶片式，而无叶片式扩压管就是由涡壳和中间体侧壁所形成的环形空间，如图7-11所示。其结构简单，工况变化对压气机效率的影响很小，适用于车用增压器。叶片式扩压管优点是扩压比大，压气机效率高，但结构复杂，工况变化对压气机效率有较大的影响。 涡壳的作用是收集从扩压管中流出的空气，将其引向压气机出口，空气在涡壳中继续减速增压，完成由动能转变为压力能的过程。压气机叶轮由铝合金精密铸造，涡壳也用铝合金铸造。 2、径流式涡轮机