汽车发动机之废气涡轮增压技术.pptxVIP

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。 ;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。 ;提高发动机单机功率的方法;一 增压技术定义;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。;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 （ 内燃机平均有效压力pe=1.0~1.5MPa） 高增压： πk2.5 （ pe1.5MPa）) 超高增压： πk3.5 （ pe2.0MPa）);二 增压技术的优点和主要技术困难;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。 ;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???增压中冷技术，可显著减少 NOx 排放 ；;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。;提高发动机的升功率 提高功率30%~100%，减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↑。; 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。;（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。;按增压的结构形式： 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; 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。 ; 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。; 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。 废气涡轮增压 利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功，用于驱动压气机的增压方式。 特点：不消耗发动机有效功，增压器可以自由布置在所需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少排气中的有害成分。;8.2 废气涡轮增压器基本原理;1. 废气涡轮增压特点----优点;由于其突出的优势，现发动机多采用废气涡轮增压技术。;1. 废气涡轮增压特点----缺点 主要体现在低速转矩特性和加速性下降方面。 低速时，由于增压压力下降，转矩Ttq的增量明显比高速时低，这就使转矩特性的低速段很不理想，影响汽车加速性能及爬坡性能。 起动时，由于未建立增压压力，增压机的压缩比较低，起动、着火有一定困难。 动态过程中，气体压力反