发动机废气涡轮增压课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,带“,T”,的轿车,：,排量后面加上一个,T,如,宝来,的1.8,T ， T,就是代表着涡轮增压。,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1.8,T,涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4,L,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。,根据发动机的有效功率：,又:,则,:,则,提高发动机的单机功率的方法,:,1、,改变发动机结构参数,缸数,i，,缸径,D，,冲程,S,冲程数,2、,提高转速,n,及活塞平均运行速度,3、,提高平均有效压力,增压,其中 充量密度。,增压就是设法提高进入气缸的充量密度，使进入发动机的新气量增加，这就可以燃烧更多的燃料，使平均有效压力提高，从而提高功率和改善经济性能和排放性能。,p36,增压是内燃机发展的重要方向。,增压度,：指发动机在增压后增长的功率与增,压前的功率之比,发动机增压的衡量指标：,增压比,：增压后气体压力与增压前气体压力之比。,增压的种类,1,.按增压比,：低增压、中增压、高增压。,2.,按增压系统的结构形式,：,(1),机械增压,：,发动机输出轴直接驱动机械增压器，实现对进气的压缩。这种方式提出最早，但其优点与缺点同样突出。,用于小功率发动机。,图3-1,机械增压系统,这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。,(2),废,气涡轮增压,：,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。,图3-2,涡轮增压的原理,红色为高温废气，蓝色为新鲜空气,(3),气波增压,：,利用进气及排气系统中的波动效应来压缩进气，著名的气波增压器,(,Comprex,),就是其中之一。,图3-5,(4),复合增压,：,由上述各种方式组合而成，如机械增压与涡轮增压的结合等。,(4),组,合增压,：,从实际应用的情况来看，较为常见的是涡轮增压和机械增压，其中涡轮增压占了绝大部分，而机械增压则在近年来重新得到重视，发展较快。,增压的优势,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,增压的,代价,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,第三节,废气涡轮增压器的基本结构和工作原理,废气涡轮增压器是利,用内燃机排出的,部分废,气能量,，推动涡轮机高,速旋转，从而带动安装,在同一根轴上的离心式,压气机，增大内燃机进,气压力的工作机械。,种类：,按废气在涡轮机中的流动方向分：,径流式涡轮增压器,轴流式涡轮增压器,离心式压气机,径流式涡轮,中间体,废气涡轮增压器结构,涡轮增压器的结构,一、径流式涡轮的工作原理,1.功用,：将废气所拥有的能量尽可能多地转化为涡轮旋转的机械功。,2.组成：,进气壳,：废气顺畅流入,喷阻环,：废气径喷阻环，使气流速度增大、,动能增大,工作轮,：高速气流离心力作用驱动工作轮,高速运动，使压气机工作轮转动,排气壳,：废气作功后顺畅排入大气或废气,锅炉,3.工作原理,4.涡轮机参数,涡轮效率,膨胀比,气体质量流量,涡轮,转速,5.,涡轮特性,转速一定，相似流量随膨胀比的增大而增大。,结构：,二、离心式压气机的工作原理与特性,进气道,：收集气流顺畅进入工作轮,工作轮,：对气体压缩,扩压器,：工作轮出口气体进一步压缩,涡 壳,：使增压气体顺畅进入气缸,第四节 废气涡轮增压的类型,第五节 汽油机增压概述,特点：,爆燃,：降低压缩比、推迟点火时刻、进气中冷,混合气的调节,：电控燃油喷射。,热负荷,：涡轮前放气,对增压器的特殊要求,：,增压技术萌生于,19,世纪，在,20,世纪初期得到初步应用。随着材料科学及制造技术的进步，柴油机的涡轮增压技术在,20,世纪中叶开始走向大规模商业应用、并逐步推广到汽油机中。日前，大功率柴油机的绝大部分、车用柴油机的半数以上以及相当比例的高性能汽油机，均采用了增压技术。,增压技术发展,第六节 车用增压发动机的性能,了解,简单的涡轮增压系统的工作原理。,图中蓝色的为进气管，红色的为排气管。,一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。,经典的,BORA 1.8T,涡轮增压发动机,涡轮增压套件,10,ZJ,型涡轮增压器,半开式工作轮,罗茨式压气机,