發(fā)動機的廢氣渦輪增壓

1、第七章 發(fā)動機的廢氣渦輪增壓了解：發(fā)動機增壓方式。理解：渦輪增壓器的結構和工作原理。掌握：離心式渦輪增壓器的原理，增壓發(fā)動機的特點。第一節(jié) 發(fā)動機增壓的基本知識增壓：為提高平均有效壓力以增加氣缸內封存氣體密度的方法。（廣義上，凡是能夠將內燃機進氣密度提高到高于周圍環(huán)境密度的一切方法，都稱為增壓。）目的：通過增加充氣量，以提高功率，改善經濟性和排放性提高發(fā)動機功率的途徑： 改變結構參數(shù)。增加i、Vh(D、S)，減少，但體積和重量增加 提高轉速。但充氣效率和機械效率減少，機件壽命減少，噪音大 提高平均有效壓力Pe。提高平均有效壓力Pe 方法：減少過量系數(shù)提高充氣效率增加充氣密度（增壓）增壓度k：發(fā)

2、動機在增壓后增長的功率與增壓前功率之比k為范圍10%60%。大部分為20%30%。增壓壓比pk：進入氣缸的氣體壓力Pk與大氣壓力P0之比增壓的范圍: 低增壓： pk 1.31.6（內燃機平均有效壓力pe0.71.0MPa） 中增壓： pk 1.62.5（內燃機平均有效壓力pe1.01.5MPa） 高增壓： pk 2.5 （pe 1.5MPa）； 超高增壓： pk 3.5（pe>2.0MPa）。內燃機增壓的優(yōu)缺點優(yōu)點：改善了發(fā)動機性能：提高了內燃機機械效率；提高了內燃機的指示熱效率；改善了燃燒過程。增加了發(fā)動機的比功率；擴大了內燃機高原適應性：有利于降低有害氣體排放和噪聲。(HC降低，高負

3、荷的NOx降低，空氣充足使碳煙有所降低；溫度高使著火延遲期縮短）缺點：增加了柴油機的機械負荷；增加了柴油機的熱負荷。第二節(jié) 內燃機增壓的類型按照實現(xiàn)增壓所提供的能量可分：機械增壓；廢氣渦輪增壓；氣波增壓；復合增壓諧波增壓（汽油機）、機械增壓v 由曲軸經過齒輪增速箱驅動壓氣機。v 機械增壓增壓壓力高，壓氣機消耗的功率大。為使內燃機機械效率不要過分下降，增壓壓力Pk不能過高。 Pk <160170KPav 主要用途：提高發(fā)動機低速扭矩機械增壓器的種類：機械增壓所用的壓氣機除離心式壓氣機外，在車用內燃機上常用容積式壓氣機：羅茨式；螺桿式；轉子活塞式。、廢氣渦輪增壓v 廢氣渦輪增壓利用內燃機排氣

4、中能量來實現(xiàn)增壓，比機械增壓經濟性好，比非增壓自然吸氣式內燃機燃油好率可低5%10%。v 質量功率和體積功率比非自然吸氣內燃機明顯改善，因而在內燃機上得到廣泛應用。廢氣渦輪增壓的分類：v 廢氣渦輪增壓器主要由壓氣機和廢氣渦輪組成。v 壓氣機主要是離心式的。v 廢氣渦輪分：軸流式；徑流式；斜流式（混流式）。v 由于內燃機排氣能量利用的不同，有兩種經典的、基本的增壓形式：脈沖渦輪增壓；等壓渦輪增壓。、氣波增壓v 氣波增壓是通過氣波增壓器利用氣體質點和壓力波的反射特性，使排氣和進氣之間進行直接的能量交換，以增大進氣密度。v 氣波增壓對內燃機工況反映迅速，使氣波增壓的加速性好，且低速時空氣的壓縮程度高

5、，低速扭矩好。工作溫度低，不需要耐高溫材料。但體積大，噪聲大，安裝位置受到一定限值。匹配要求高，防止竄煙。、復合增壓v 機械增壓與廢氣渦輪增壓組合。v 諧波增壓與廢氣渦輪增壓組合。、諧波增壓ACIS*雙增壓器順序增壓v 多缸發(fā)動機上使用兩臺增壓器。v 在低速時，使用一臺增壓器以提高廢氣能量利用效率，改善低速反映性能。v 在中高速時，使用兩臺增壓器以保證發(fā)動機功率輸出。第三節(jié) 增壓器種類：v 可變進氣道增壓器；v 可變噴嘴環(huán)增壓器；v 可變渦輪喉口截面增壓器；v 可變葉片增壓器；v 廢氣放氣增壓器；v 進氣回流增壓器；v 射流渦輪增壓器；v 斜流渦輪增壓器；1、可變進氣道增壓器低速時使用一個進氣

6、通道；高速時，進氣量大，使用兩個通道，可以改善增壓發(fā)動機的過渡性能。2、可變噴嘴環(huán)增壓器各噴嘴環(huán)1通過軸銷2固定在渦殼5上，再經傳動桿3與噴嘴控制盤4相連。轉動噴嘴控制盤即可改變噴嘴環(huán)的角度。通過調整渦殼5與渦輪葉輪6之間的噴嘴環(huán)角度來調整渦輪流通截面。低速時，噴嘴角度小，流通截面??；高速時噴嘴角度大，流通截面能保證渦輪從廢氣中獲取足夠能量達到壓氣機的需求。3、可變渦輪喉口截面增壓器可變渦輪喉口截面增壓器是再廢氣量不變的情況下改變進入渦輪的狀態(tài)參數(shù)，從而改變從廢氣中獲取能量的大小。小喉口截面將使進入渦輪的廢氣加速，作用在渦輪葉片上的沖擊力增加（此時渦輪效率將有所降低），空氣增壓壓力增加，從而滿

7、足內燃機在低速小負荷時的需要。內燃機在高速大負荷時，可以保證渦輪在高速范圍運行，這時喉口截面處于最大位置，排氣背壓最小，渦輪效率最大?？勺兒砜诮孛婵刂瓢蹇梢杂呻姶砰y進行無級調整4、可變葉片增壓器v 可變噴嘴環(huán)技術類似，通過壓氣機結構（葉片角度）的變化，來調整增壓壓力與發(fā)動機轉速負荷的匹配關系。v 多個可變葉片，效率高，但結構復雜，成本高、體積大。5、廢氣放氣增壓器v 車用增壓內燃機為獲得低速大扭矩和良好的加速性能，渦輪增壓器一般按內燃機低速、小流量設計。v 轎車用增壓器設計轉速為內燃機標定轉速的40%左右。v 公共汽車、重型車用的增壓器設計轉速為內燃機標定轉速的60%左右。v 高速時，將會使增

8、壓壓力過高，增壓器超速，柴油機爆發(fā)壓力過大，汽油機容易引起爆震。v 為此，設計增壓器常增加廢氣放氣閥，在高速時將一部分廢氣旁通掉，加以控制增壓壓力。工作原理：廢氣門3與增壓器2的渦輪并聯(lián)地連接在內燃機1的排氣管上。廢氣門的閥門固定在膜片上，膜片上部通大氣，并受彈簧的作用，下部與壓氣機出口的增壓空氣相通。平時，彈簧將廢氣門的閥門壓在閥座上，內燃機排氣管來的廢氣不能經閥門旁通到渦輪出口的排氣管內。一旦增壓壓力對膜片的作用超過彈簧的預緊力，廢氣門打開，一部分廢氣不經渦輪直接從渦輪出口排入大氣中。渦輪作功減小，空氣的增壓壓力回落，以實現(xiàn)空氣增壓壓力的自動調節(jié)。6、進氣回流增壓器v 為避免由于負荷突變及

9、環(huán)境變化而使壓氣機出現(xiàn)喘振而損壞增壓器，在增壓器的壓氣機進口裝上整體式的回流閥。v 當進氣管壓力低于某一值時，作用在回流閥上的進氣管壓力、彈簧壓力和壓氣機出口的空氣增壓壓力不平衡，回流閥頂開，壓氣機出口的空氣通過回流閥和回流通道進入壓氣機進口，以增加通過壓氣機的空氣量。第四節(jié) 增壓中冷技術（選）v 增壓空氣溫度增加，在柴油機中引起增壓條件下進氣密度減小，即在保持不變過量空氣系數(shù)a下，意味著功率下降，不然需要進一步提高增壓壓力，但柴油機機械負荷又要增加。雖然氣缸內工質溫度提高有利于柴油機的燃燒，但卻使燃燒室內受熱零件的熱負荷增加，排溫過高，NOx增加。汽油機中增壓溫度升高，除與柴油機一樣功率下降外，最主要的是爆震傾向增加。v 一般，當增壓空氣的壓力超過0.15MPa時，就值得采用中冷。v 解決空氣溫度過高的辦法就是采用中冷器冷卻增壓后的空氣。v 增壓空氣溫度每降低20K，渦輪前的廢氣溫度約可降低20K，燃油消耗率可減少3g/kW.h。增壓中冷方案：閉式空水中冷：中冷器中冷卻介質采用內燃機冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)水。該方案結構與布置簡單，但不能將增壓空氣溫度冷卻較低。分開式空水中冷：中冷器采用獨立的冷卻介質。該方案可提高中冷器的冷卻效率，能較低地降低空氣地溫度。結構要復雜些，布置上會增加難度。共用冷卻風扇空空中冷：中冷器裝在內燃機冷卻系水散熱器前或后，依靠風扇和車輛行駛時地空氣氣流冷卻