发动机废气涡轮增压.pptVIP

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 第一页，共三十六页。 第一节 概述 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， ＞1500kPa； 超高增压 ＞4.5～5.5， ＝2500～3500kPa。 第二页，共三十六页。 (1)机械增压系统 发动机输出轴直接驱动机械增压器，实现对进气的压缩。 增压器有：离心式压气机、罗茨式压气机、螺旋转子式压气机或滑片转子式压气机等。 用于小功率发动机。 图3-1 按增压系统的结构形式： 第三页，共三十六页。 罗茨式压气机 第四页，共三十六页。 (2)废气涡轮增压系统 压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器。涡轮在排气能量的推动下旋转，带动压气机工作，实现进气增压。 广泛应用于柴油机。 第五页，共三十六页。 涡轮增压的原理 红色为高温废气，蓝色为新鲜空气 废气涡轮增压器 第六页，共三十六页。 (３)复合增压系统 　　将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式增压系统。 第七页，共三十六页。 (4)组合增压系统 组合式涡轮增压系统由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值,进一步提高增压后的进气压力。 第八页，共三十六页。 (５)气波增压系统 所谓气波增压，是由曲轴驱动一个特殊转子，在转子中废气直接与空气接触，利用高压废气的脉冲气波迫使空气在互相不混合的情况下受到压缩．利用进气及排气系统中的波动效应来压缩进气。从而提高进气压力。 第九页，共三十六页。 增压的优点 1. 比质量小、升功率大 2. 降低造价、提高材料利用率 3. 排气噪声降低、燃烧噪声降低 4. 有利于高原等稀薄条件工作 5. 排放降低 6. 适用性广 第十页，共三十六页。 增压的缺点 1. 热负荷与机械负荷大 2. 低速时转矩受影响 3. 加速响应性差 4. 增压器对发动机性能优化的限制 第十一页，共三十六页。 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 离心式压气机 径流式涡轮 中间体 废气从工作叶轮转子的外缘由进气蜗壳流入，经过一系列工作路径后从涡轮中心轴向流出。 在涡轮工作叶轮中，叶片之间的通道也是呈渐缩状，气体在通道中将继续膨胀。当气流流过工作叶轮叶片时，气流转弯。由于离心力作用的结果，在叶面的凹面上压力得到提高，而在凸面则降低。作用在叶片表面的压力的合力，产生了转矩。此时，在工作轮出口处压力、温度以及速度均下降，而出口处的气体速度已经大大小于进口速度，气体膨胀所获得的动能已大部分传给了工作叶轮。 第十二页，共三十六页。 　　涡轮效率为涡轮机轴上的有用功　　与废气所拥有的能量　　的比 2. 涡轮机特性曲线1) 涡轮机参数 (1) 涡轮效率 　　膨胀比为涡轮进口气体滞止压力　　与涡轮出口气体静压力　　之比 　 (2 )　膨胀比 第十三页，共三十六页。 (4)　相似转速 (3 )　相似流量 相似流量 为气体质量流量， 为滞止温度， 为气体滞止压力。 n为涡轮转速 相似转速 涡轮机所发出的功率 第十四页，共三十六页。 2） 涡轮机特性曲线 图3–9 涡轮机的特性 涡轮机特性曲线：以相似流量为横坐标，以膨胀比为纵坐标，以相似转速为参变量的一组曲线。 转速一定，相似流量随膨胀比的增大而增大，直到达到流量最大值，即达到了当地声速，即使再继续增大膨胀比，该处的气流速度仍维持当地声速，涡轮流量也不会再增加。 第十五页，共三十六页。 二、离心式压气机的工作原理与特性 图3–10 离心式压气机简图 1—进气道；2—工作轮；3—扩压器；4—出气蜗壳 基本工作原理 ：空气沿收敛型的轴向进气道略有加速地进入工作轮，并沿着工作轮上叶片所构成的通道流动，由于工作