發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-05-24 06:41 本頁面
【正文】 第 3章發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù) 增壓技術(shù)的應(yīng)用源于 高效、價(jià)廉的廢氣渦輪增壓器 對(duì)內(nèi)燃機(jī)低油耗、高功率的需求以及日益嚴(yán)格的排放法規(guī)限制 內(nèi)容 增壓技術(shù)和方式； 渦輪增壓系統(tǒng)； 渦輪增壓柴油機(jī)的特點(diǎn)和性能； 渦輪增壓汽油機(jī)； 渦輪增壓器及其調(diào)節(jié)。 3． 1 增壓技術(shù)和增壓方式 一、增壓技術(shù)： 定義：將空氣或可燃混合氣進(jìn)行預(yù)壓縮再送人汽缸。 作用：增壓后，每循環(huán)進(jìn)入汽缸的新鮮充量密度增大，使實(shí)際充氣量增加，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和改善經(jīng)濟(jì)性的目的。 方法：根據(jù)公式 Kc—— 常數(shù)， pe—— 有效壓力， Vs—— 工作容積。 提高內(nèi)燃機(jī)功率的措施分析：（動(dòng)作系數(shù) z=C） 1)增加汽缸排量，即汽缸工作容積 Vs ↑ 或汽缸數(shù) i↑ 2)增加轉(zhuǎn)速 n，也即提高活塞平均速度 cm。 3)增加平均有效壓力 Pe icK cP eDZP eV s n iNe ??增壓技術(shù) 分析： 1)增加汽缸排量，即汽缸工作容積 Vs ↑ 或汽缸數(shù) i↑。 則 → 內(nèi)燃機(jī)重量 ↑和尺寸 ↑ ； 2)增加轉(zhuǎn)速 n，也即提高活塞平均速度 cm。 則 → 運(yùn)動(dòng)件的慣性力 ↑和 機(jī)械應(yīng)力 ↑ （慣性力 ∝ 轉(zhuǎn)速 2 ） 而且 活塞平均速度超過一定值 → 充氣效率 ↓機(jī)械損失 ↑和機(jī)械磨損 ↑ ； 3)增加平均有效壓力 Pe 根據(jù)平均有效壓力公式 其中： ηe是有效熱效率， Hu是燃料的熱值， ηv為充氣系數(shù)， ρs是空氣密度， α是過量空氣系數(shù)， L0是理論空燃比 。 可見： 采用增壓的方法提高進(jìn)氣壓力 Ps， 采用中間冷卻的方法降低 Ts， 是提高平均有效壓力 Pe的有效手段。 sveLoHuKcPe ?????RTsPsS ??增壓技術(shù)和增壓方式 度量：增壓后內(nèi)燃機(jī)功率的增加程度可用增壓度 σ 表示，其定義為增壓后與增壓前的內(nèi)燃機(jī)功率之比值，即增壓后與增壓前標(biāo)定工況下平均有效壓力之比值： 式中： ρ s—— 增壓后汽缸進(jìn)氣密度； ρ e—— 增壓前汽缸進(jìn)氣密度。 因?yàn)檐囉冒l(fā)動(dòng)機(jī)增壓不僅要求 功率增加 ，而且還要在較大的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)滿足動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放與成本等多方面的要求， 所以車用內(nèi)燃機(jī)的增壓度不高， 大約在 10％～ 60％的范圍內(nèi)， 大部分在 20％～ 30％ 。 esP e oPeN e oNe??? ???增壓技術(shù)和增壓方式 目前，增壓程度的劃分尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通常以增壓壓力 pk或增壓比 πk(增壓器后和增壓器前的空氣壓力比 )的大小來劃分增壓范圍： 低增壓： pk ≤0． 17 MPa 或 πk ≤ 1． 7： 中增壓： pk =O． 18～ 0． 25 MPa或 πk=1． 8～ 2． 5； 高增壓： pk =0． 26～ 0． 35 MPa或 πk=2． 6～ 3． 5； 超高增壓： pk0． 35 MPa 或 πk3． 5。 隨著增壓壓力的增加，進(jìn)入汽缸的空氣溫度也會(huì)升高，相應(yīng)地減緩了空氣密度的增加，影響了增壓的效果，因此，增壓壓力較高時(shí)，通常要采取進(jìn)氣冷卻措施，即所謂中冷的方法，將壓氣機(jī)出口的增壓空氣先經(jīng)過冷卻器降溫后再輸入汽缸。 中冷可以提高充氣密度、降低內(nèi)燃機(jī)排氣溫度，并有利于降低內(nèi)燃機(jī)的熱負(fù)荷 。 增壓方式 二、 增壓方式： 按實(shí)現(xiàn)增壓所提供的能量方式可分為： 機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓、復(fù)合增壓和氣波增壓 4種基本類型。 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。 (1)機(jī)械增壓 通常由內(nèi)燃機(jī)曲軸通過齒輪來驅(qū)動(dòng)增壓器，將氣體壓縮并送人發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸， 機(jī)械增壓一般采用離心式壓氣機(jī)，在車用內(nèi)燃機(jī)上還常采用羅茨式、螺桿式和轉(zhuǎn)子活塞式等多種容積式壓氣機(jī)。 機(jī)械增壓一般只在增壓比不高時(shí)或某些特殊情況下采用。 磨刀不誤砍柴功 增壓方式 (2)廢氣渦輪增壓 特點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣經(jīng)渦 輪膨脹做功后再排往大氣； 渦輪發(fā)出的功率驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)。因此，在渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)工作 時(shí)， 渦輪和壓氣機(jī)兩者的功率必 須保持平衡 ，以保證內(nèi)燃機(jī)發(fā)出 預(yù)定功率時(shí)所需要的增壓壓力和 空氣流量。 圖 3． 2渦輪增壓系統(tǒng) 1．排氣管； 2．渦輪殼； 3．渦輪；4．轉(zhuǎn)子軸； 5．壓氣機(jī)； 6．集氣器；7．進(jìn)氣管 渦輪增壓的主要優(yōu)點(diǎn) 有： 1) 重量體積增加很少的情況下， 一般可提高 功率 20%~50％，而且容易實(shí)現(xiàn)高增壓 2) 渦輪增壓后 經(jīng)濟(jì)性 有明顯提高。油耗率可降低 5%~10％； 3)可降低排氣噪聲和煙度，減少了對(duì)環(huán)境的 污染 。 渦輪增壓也有一些缺點(diǎn)：如加速性能較差；熱負(fù)荷問題較嚴(yán)重；對(duì)大氣溫度和排氣背壓較敏感。 增壓方式 (3)復(fù)合增壓 1)機(jī)械增壓和渦輪增壓組成的復(fù)合增壓 串連 復(fù)合增壓： 進(jìn)入汽缸的空氣經(jīng) 兩級(jí)壓縮 ，第一級(jí)用渦輪增壓，經(jīng)中冷后 空氣再進(jìn)行第二級(jí)機(jī)械增壓 (常為羅茨式壓氣機(jī) )。這種方式用 于高增壓柴油機(jī)上，并可以 改善低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性 。 并聯(lián) 復(fù)合增壓： 機(jī)械增壓和渦輪增壓并行向柴油機(jī)汽缸供給增壓空氣，機(jī)械 增壓 可以彌補(bǔ)渦輪增壓器的供氣不足 。 復(fù)合增壓系統(tǒng) (機(jī)械增壓 +渦輪增壓 ) (a)串聯(lián)系統(tǒng) (b)并聯(lián)系統(tǒng) E．內(nèi)燃機(jī)； T．渦輪； k．壓氣機(jī) 增壓方式 并聯(lián)復(fù)合增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于實(shí)現(xiàn)純渦輪增壓較 困難的二沖程柴油機(jī)。 主要原因是： ’ ①掃氣空氣量大，壓氣機(jī)消耗的功率較多； ②掃氣過程中新鮮空氣和排氣的摻混使排氣溫度降低，排 氣能量減少； ③要求有較大的進(jìn)排氣壓力差，但排氣溫度不高，致使渦 輪和壓氣機(jī)的功率難于達(dá)到平衡。 ④渦輪功率不足，就需要供給一部分附加能量，通常由增 加一級(jí)機(jī)械傳動(dòng)的壓氣機(jī)補(bǔ)其不足。 純渦輪增壓的實(shí)現(xiàn) ： 排氣可用能量約占燃料能量的 15％左右。在二沖程柴油機(jī) 上，如果采用脈沖增壓系統(tǒng)來提高排氣能量傳遞效率，并采 用高效率的渦輪增壓器，則 20％以上的排氣能量可以加以利 用，這樣就有可能實(shí)現(xiàn)純渦輪增壓。 如 6EL390ZC柴油機(jī)就是純渦輪增壓二沖程柴油機(jī) 。 增壓方式 圖 3． 4復(fù)合增壓 (渦輪增壓 +諧振系統(tǒng) ) 1．渦輪增壓器； 2．連接管； 3．穩(wěn)壓箱； 4．共振管； 5．共振室； 6
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