發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)ppt課件-wenkub
2023-05-27 06:41:37 本頁(yè)面
【正文】 和壓氣機(jī)的功率難于達(dá)到平衡。 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) )。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。 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。 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(wú)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(lái)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。 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(guò)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(guò)量空氣系數(shù)， L0是理論空燃比 。 方法：根據(jù)公式 Kc—— 常數(shù)， pe—— 有效壓力， Vs—— 工作容積。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)。 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。 可見(jiàn)： 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。 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(guò)冷卻器降溫后再輸入汽缸。 (1)機(jī)械增壓 通常由內(nèi)燃機(jī)曲軸通過(guò)齒輪來(lái)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(chē)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)。 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。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 。 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。 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．進(jìn)氣管； 7．汽缸 2)渦輪增壓和諧振系統(tǒng)組成的復(fù)合增壓： 渦輪增壓與進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)相結(jié)合的復(fù)合增壓系統(tǒng)，如圖。 增壓方式－渦輪增壓和諧振系統(tǒng)組成的復(fù)合增壓 諧振增壓原理 ： 諧振系統(tǒng)的固有頻率取決于： 音叉原理，水擊現(xiàn)象 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) (諧振管長(zhǎng)度直徑 d以及諧振室的容積 y) 空氣壓力波傳播速度 (音速 )。 試驗(yàn)表明，這種增壓方式可提高最大有效轉(zhuǎn)矩 28％。 諧振管管徑不宜過(guò)細(xì)，管接口、管壁要光滑，彎頭要少和 彎管曲率半徑要大等。 空氣的壓縮過(guò)程和排氣的膨脹過(guò)程在轉(zhuǎn)子 葉道內(nèi)分別以壓縮波和膨脹波的形式完成。 氣波增壓器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、適應(yīng)工況變動(dòng) 范圍較大、加速性和低速轉(zhuǎn)矩特性較好， 適用于載貨汽車(chē)和工程機(jī)械等柴油機(jī)，但 由于體積、重量較大，效率不高，且難于 良好匹配，所以，迄今應(yīng)用不廣。 渦輪增壓系統(tǒng) (2)脈沖渦輪增壓系統(tǒng) 脈沖 渦輪增壓系統(tǒng)（如圖 3． 6(b)）的 特點(diǎn) 是： 把各缸的 排氣歧管做得短而細(xì) ，渦輪增壓器盡量靠近汽缸 ，并且?guī)讉€(gè)汽缸 (通常 2個(gè)缸或 3個(gè)缸 )連接一根排氣管，這樣在每一根排氣管中就形成幾個(gè)連續(xù)的互不干擾的排氣脈沖波 (或稱(chēng)排氣壓力波 )進(jìn)入廢氣渦輪機(jī)中；同時(shí)把渦輪的噴嘴環(huán)根據(jù)排氣管的數(shù)目分組隔開(kāi)，使它們互不干擾。 特別是在降低增壓比、加大 噴嘴環(huán)的流通截面時(shí)，渦輪機(jī) 前的排氣總管壓力 pｋ 下降，能 量損失更大。 所以脈沖渦輪增壓系統(tǒng)能 量傳遞效率較高。 而在定壓渦輪增壓系統(tǒng)中由于 pｋ 波動(dòng)小，掃 氣壓力差就大為減小，不容易保證汽缸的掃 氣。 因?yàn)槎▔合到y(tǒng)在渦輪前的壓力恒定，噴嘴環(huán)為全周穩(wěn)定入流；而脈沖系統(tǒng)在渦輪前的廢氣壓力和溫度都是周期性變化的，進(jìn) 入工作輪葉片的 氣流方向也周期性地改變 ； 而工作輪葉片的安裝角都是固定的，氣流和葉片不斷發(fā)生沖擊 和氣流分離，從而造成局部氣流的撞擊損失。 綜上所述： 中、小型發(fā)動(dòng)機(jī)多為低增壓，采用脈沖渦輪增壓較為有利。 機(jī)械負(fù)荷的標(biāo)志為最高燃燒壓力 pz，而熱負(fù)荷的標(biāo) 志是活塞溫度及渦輪前廢氣溫度 Tt。 因?yàn)椋簤嚎s比過(guò)低，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性惡化，工作粗暴，特別是 pz 太低引起冷啟動(dòng)困難。 在 高速柴油機(jī) 上，非增壓時(shí) α =1． 1～ 1． 7較小，因此在使用增壓系統(tǒng)后，一般要將 α放大 10％～ 30％，以免受熱零件溫度過(guò)高。） 供油系統(tǒng) ② 、因?yàn)樵鰤翰裼蜋C(jī)壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力均增高； 壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力 ↑→著火延遲期 ↓ →存在著減小供油提前角的可能性。 配氣機(jī)構(gòu) (3)配氣機(jī)構(gòu) 為了提高柴油機(jī)的 掃氣 能力， 清除燃燒室廢氣，提高充氣 效率 η v，及降低熱負(fù)荷。 在脈沖渦輪增壓系統(tǒng)中，掃氣期間排氣管內(nèi)壓力正好處在 脈沖壓力的低壓階段，進(jìn)排氣管具有較大的壓力差來(lái)進(jìn)行掃 氣，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷時(shí)這種狀況還將保留，使其在低
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1