汽车发动机原理第八章 废气涡轮增压技术.ppt

第8章发动机废气涡轮增压;;;;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。;;提高发动机单机功率的方法;;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〕);;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。;;;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。;;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，但气波增压那么有噪声大，尺寸、质量大的缺点。目前??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废气涡轮增压器根本原理;1.废气涡轮增压特点----优点;;;2.废气涡轮增压器分类;径流式涡轮增压器的参数范围;径流式涡轮增压器主要包括

离心式压气机

径流式涡轮机。

同时具有支撑装置、密封装置、冷却系统和润滑系统。

涡轮机作用是把发动机的排气能量转变为机械功的装置。

压气机作用是对进气进行压缩，提高进气压力。;8.2废气涡轮增压器根本原理;〔一〕空气在压气机中的流动

空气沿轴向流入压气机，沿径向流出压气机。压气机组成包括四局部：;工作原理

空气沿进气道1进入，使气流均匀地流进工作轮2，工作轮转动，气流在通道中受离心力的作用压缩，并被甩到工作轮外缘。; 为气流流入工作轮入口的绝对速度，为工作轮A-A截面处的旋转圆周速度，

为气流流入工作轮叶片的相对速度。叶片前缘弯曲某一角度，使其与气流入口 角根本一致；

为工作轮外缘出口处的旋转圆周速度，;;;;1–进气道

2–工作轮

3–扩压器

4–出气涡壳;8.2废气涡轮增压器根本原理;3.2径流式涡轮机的工作原理;进气涡壳1：连接柴油机与增压器；

喷嘴环2:其上的导向叶片，构成减缩形通道，将废气引入工作轮；

工作轮3:把从喷嘴环出口喷出的高速废气的动能和压力能转换为机械能；

出气道4：将做完功的废气引出增压器

涡轮轴：连接压气机和涡轮机的轴;8.2废气涡轮增压器根本原理;;;8.2废气涡轮增压器根本原理;废气经涡轮机后，温度T和压力p持续降低，流速c经喷嘴升高，经工作轮降低，说明废气的热能、压力和动能都对涡轮机做功，传递给了涡轮机的工作轮。; 废气经过涡轮机后，剩余的动能 称为该涡轮机的余速损失。对于二级复合式增压系统，余速损失与剩余的热能和压力用来驱动二级涡轮机的工作轮。;涡轮增压器与柴油机的匹配;3〕涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能高效率地运行。柴油机和涡轮增压器联合运行线，应穿过压气机的高效率区，且尽可能和压气机的等负荷曲线相平行。

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