發(fā)動機廢氣渦輪增壓

1、關(guān)于發(fā)動機廢氣渦輪增壓現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁，共77頁本章內(nèi)容要求：本章內(nèi)容要求：發(fā)動機增壓方式發(fā)動機增壓方式渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理汽油機增壓特點汽油機增壓特點第七章第七章 發(fā)動機廢氣渦輪增壓發(fā)動機廢氣渦輪增壓現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁，共77頁31030niVPPhmee7.1 發(fā)動機增壓的基本方法與原理發(fā)動機增壓的基本方法與原理提高發(fā)動機功率的途徑：提高發(fā)動機功率的途徑：改變結(jié)構(gòu)參數(shù)。增加改變結(jié)構(gòu)參數(shù)。增加i、Vh(D、S)，減少，減少，但體積和重量，但體積和重量增加增加提高轉(zhuǎn)速。但充量系數(shù)和機械效率減少，機件壽命減少，提高轉(zhuǎn)速。但充量系數(shù)和機械效率減少，機件壽命減少，噪

2、音大噪音大提高平均有效壓力提高平均有效壓力Pme。提高平均有效壓力提高平均有效壓力Pme 方法：方法：減少過量空氣系數(shù)、提高充量系數(shù)、增加充氣密度減少過量空氣系數(shù)、提高充量系數(shù)、增加充氣密度（增壓（增壓!）7.1.1 7.1.1 增壓概念增壓概念cmitame1kp現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁，共77頁 增壓：增壓：利用增壓器將空氣或混合氣進(jìn)行壓縮，再送入利用增壓器將空氣或混合氣進(jìn)行壓縮，再送入氣缸的過程。氣缸的過程。 為提高平均有效壓力以增加氣缸內(nèi)封存氣體密度的方為提高平均有效壓力以增加氣缸內(nèi)封存氣體密度的方法。或凡是能夠?qū)?nèi)燃機進(jìn)氣密度提高到高于周圍環(huán)法?；蚍彩悄軌?qū)?nèi)燃機進(jìn)氣密度提高到高于周圍環(huán)境

3、密度的一切方法，都稱為增壓。境密度的一切方法，都稱為增壓。 目的：目的：通過增加充氣量，以提高功率，改善經(jīng)濟(jì)性和通過增加充氣量，以提高功率，改善經(jīng)濟(jì)性和排放性。排放性?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁，共77頁7.1.2 增壓指標(biāo)增壓指標(biāo)增壓度增壓度k：發(fā)動機在增壓后增長的功率與增壓前功率發(fā)動機在增壓后增長的功率與增壓前功率之比。之比。k范圍為范圍為10%60%。大部分為。大部分為20%30%。增壓比增壓比 k：進(jìn)入氣缸的氣體壓力進(jìn)入氣缸的氣體壓力Pk與大氣壓力與大氣壓力P0之比。之比。增壓的范圍增壓的范圍:低增壓低增壓： k 1.31.6（內(nèi)燃機平均有效壓力（內(nèi)燃機平均有效壓力pme0.710MPa）中增

4、壓中增壓： k 1.62.5（pme1.01.5MPa）高增壓高增壓： k 2.5 （pme 1.5MPa）；）；超高增壓超高增壓： k 4.55.5（pme2.53.5MPa）?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁，共77頁增壓中冷技術(shù)增壓中冷技術(shù)v增壓空氣增壓空氣溫度增加溫度增加，在柴油機中引起在柴油機中引起增壓條件下進(jìn)氣密增壓條件下進(jìn)氣密度減小度減小，即在保持不變過量空氣系數(shù)即在保持不變過量空氣系數(shù)下，意味著功率下降，下，意味著功率下降，不然需要進(jìn)一步提高增壓壓力。汽油機中增壓溫度升高，除不然需要進(jìn)一步提高增壓壓力。汽油機中增壓溫度升高，除與柴油機一樣功率下降外，最主要的是與柴油機一樣功率下降外，最主要的

5、是爆震傾向增加爆震傾向增加。v一般，當(dāng)增壓空氣的壓力超過一般，當(dāng)增壓空氣的壓力超過1.5MPa時，就值得采用時，就值得采用中冷。中冷。v解決空氣解決空氣溫度過高溫度過高的辦法就是采用的辦法就是采用中冷器冷卻中冷器冷卻增壓后的增壓后的空氣空氣。v增壓空氣溫度每降低增壓空氣溫度每降低20K，渦輪前的廢氣溫度約可降低，渦輪前的廢氣溫度約可降低20K，燃油消耗率可減少，燃油消耗率可減少3g/kW.h?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁，共77頁7.1.3內(nèi)燃機增壓的優(yōu)缺點內(nèi)燃機增壓的優(yōu)缺點v改善了發(fā)動機性能：改善了發(fā)動機性能： 提高了內(nèi)燃機機械效率；提高了內(nèi)燃機機械效率； 提高了內(nèi)燃機的指示熱效率；提高了內(nèi)燃機的指示

6、熱效率； 改善了燃燒過程。改善了燃燒過程。v增加了發(fā)動機的升功率；增加了發(fā)動機的升功率；v擴(kuò)大了內(nèi)燃機高原適應(yīng)性：擴(kuò)大了內(nèi)燃機高原適應(yīng)性：v有利于降低有害氣體排放和噪聲。有利于降低有害氣體排放和噪聲。(HC降低，高負(fù)荷的降低，高負(fù)荷的NOx降低，空氣充足使碳煙有所降低，空氣充足使碳煙有所降低；溫度高使著火延遲期縮短）降低；溫度高使著火延遲期縮短）v增加了柴油機的機械負(fù)增加了柴油機的機械負(fù)荷、熱負(fù)荷；增加了汽荷、熱負(fù)荷；增加了汽油機的爆燃傾向。油機的爆燃傾向。v柴油機的低速時，排柴油機的低速時，排氣量不足，增壓效果氣量不足，增壓效果差。差。v加速響應(yīng)差。加速響應(yīng)差。優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：現(xiàn)在學(xué)

7、習(xí)的是第七頁，共77頁v7.1.4 7.1.4 增壓結(jié)構(gòu)及類型增壓結(jié)構(gòu)及類型 機械增壓機械增壓 廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓 復(fù)合增壓復(fù)合增壓 氣波增壓氣波增壓 諧波增壓諧波增壓ACISACIS現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁，共77頁、機械增壓、機械增壓v由曲軸經(jīng)過齒輪增速箱驅(qū)由曲軸經(jīng)過齒輪增速箱驅(qū)動壓氣機。動壓氣機。v機械增壓增壓壓力高，壓機械增壓增壓壓力高，壓氣機消耗的功率大。為使氣機消耗的功率大。為使內(nèi)燃機機械效率不要過分內(nèi)燃機機械效率不要過分下降，增壓壓力下降，增壓壓力Pk不能過不能過高。高。 Pk 160170 kPav主要用途：主要用途：提高發(fā)動機低提高發(fā)動機低速轉(zhuǎn)矩速轉(zhuǎn)矩現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁，共7

8、7頁機械增壓器的種類機械增壓器的種類：v機械增壓所用的壓氣機除離心式壓氣機外，在車用內(nèi)機械增壓所用的壓氣機除離心式壓氣機外，在車用內(nèi)燃機上常用容積式壓氣機：燃機上常用容積式壓氣機：羅茨式；螺桿式；轉(zhuǎn)子活塞式。羅茨式；螺桿式；轉(zhuǎn)子活塞式?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁，共77頁、廢氣渦輪增壓、廢氣渦輪增壓v廢氣渦輪增壓利用內(nèi)廢氣渦輪增壓利用內(nèi)燃機排氣中能量來實燃機排氣中能量來實現(xiàn)增壓，現(xiàn)增壓，油耗率可低油耗率可低5%5%10%10%。v質(zhì)量功率和體積功率質(zhì)量功率和體積功率比非自然吸氣內(nèi)燃機比非自然吸氣內(nèi)燃機明顯改善，明顯改善，一般可提一般可提高功率高功率20%-50%20%-50%，易實現(xiàn)高增壓易實現(xiàn)高增壓

9、。v可降低排氣噪聲和煙可降低排氣噪聲和煙度度?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁，共77頁廢氣渦輪增壓的分類：廢氣渦輪增壓的分類：v廢氣渦輪增壓器主要由壓廢氣渦輪增壓器主要由壓氣機和廢氣渦輪機組成。氣機和廢氣渦輪機組成。v壓氣機主要是離心式的。壓氣機主要是離心式的。v廢氣渦輪分：廢氣渦輪分：軸流式；軸流式；徑流式；徑流式；斜流式（混流式）。斜流式（混流式）。v由于發(fā)動機排氣能量利由于發(fā)動機排氣能量利用的不同，有兩種經(jīng)典用的不同，有兩種經(jīng)典的、基本的增壓形式：的、基本的增壓形式：脈沖渦輪增壓；脈沖渦輪增壓；等壓渦輪增壓。等壓渦輪增壓?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁，共77頁3、復(fù)合增壓、復(fù)合增壓現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁，共

10、77頁4、氣波增壓、氣波增壓v氣波增壓是通過氣波增壓器利用氣波增壓是通過氣波增壓器利用氣體質(zhì)點和壓力波的反射特性，氣體質(zhì)點和壓力波的反射特性，使排氣和進(jìn)氣之間進(jìn)行直的能量使排氣和進(jìn)氣之間進(jìn)行直的能量交換，以增大進(jìn)氣密度。交換，以增大進(jìn)氣密度。v氣波增壓對內(nèi)燃機工況反應(yīng)迅速，氣波增壓對內(nèi)燃機工況反應(yīng)迅速，使氣波增壓的加速性好，且低速使氣波增壓的加速性好，且低速時空氣的壓縮程度高，低速轉(zhuǎn)矩時空氣的壓縮程度高，低速轉(zhuǎn)矩好。工作溫度低，不需要耐高溫好。工作溫度低，不需要耐高溫材料。但體積大，噪聲大，安裝材料。但體積大，噪聲大，安裝位置受到一定限值。匹配要求高，位置受到一定限值。匹配要求高，防止竄煙。防

11、止竄煙。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁，共77頁、諧波增壓、諧波增壓ACIS現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁，共77頁雙增壓器順序增壓雙增壓器順序增壓v多缸發(fā)動機上使用兩臺增壓器。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，改善低速反應(yīng)性能。反應(yīng)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。在中高速時，使用兩臺增壓器以保證發(fā)動機功率輸出?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁，共77頁廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的組成廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)包括：系統(tǒng)包括：渦輪增渦輪增壓器壓器1 1、7 7、中冷器中冷器3 3、排氣旁通閥及、排氣旁通閥及配套

12、的進(jìn)氣管道配套的進(jìn)氣管道2 2，排氣管道排氣管道5 5等。等。7.2廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十七頁，共77頁1.1.渦輪機渦輪機2.2.壓氣機壓氣機3.3.排氣旁通閥排氣旁通閥4.4.潤滑油路等潤滑油路等一、 廢氣渦輪增壓器的組成現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十八頁，共77頁1 1、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理二、廢氣渦輪增壓器工作原理現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十九頁，共77頁廢氣渦輪增壓系統(tǒng)工作原理概括廢氣渦輪增壓系統(tǒng)工作原理概括二、廢氣渦輪增壓器工作原理 渦輪機渦輪機：將發(fā)動機所排出的將發(fā)動機所排出的高溫廢氣高溫廢氣擁有的能量盡可能多擁有

13、的能量盡可能多地轉(zhuǎn)化為渦輪機旋轉(zhuǎn)的地轉(zhuǎn)化為渦輪機旋轉(zhuǎn)的機械功機械功，進(jìn)而傳給，進(jìn)而傳給同軸同軸的壓氣機。的壓氣機。 壓氣機壓氣機：壓縮進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣，提高進(jìn)入發(fā)動機的進(jìn)氣量。：壓縮進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣，提高進(jìn)入發(fā)動機的進(jìn)氣量?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十頁，共77頁（1）組成）組成進(jìn)氣蝸殼進(jìn)氣蝸殼2 2、渦輪機的組成及工作原理、渦輪機的組成及工作原理二、廢氣渦輪增壓器工作原理工作葉輪工作葉輪出氣道出氣道噴嘴環(huán)噴嘴環(huán)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十一頁，共77頁（2）工作原理）工作原理二、廢氣渦輪增壓器工作原理2 2、渦輪機的組成及工作原理、渦輪機的組成及工作原理高壓廢高壓廢氣氣動能動能增加增加噴嘴環(huán)葉片噴嘴環(huán)葉片動能動能增

14、加增加葉輪葉輪低壓低壓廢氣廢氣出氣道出氣道排出排出高速高速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣蝸殼進(jìn)氣蝸殼現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十二頁，共77頁3.3.離心式壓氣機組成及工作原理離心式壓氣機組成及工作原理二、廢氣渦輪增壓器工作原理（1）組成）組成進(jìn)氣道進(jìn)氣道工作葉輪工作葉輪出氣蝸殼出氣蝸殼擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十三頁，共77頁1.1.進(jìn)氣道進(jìn)氣道 安裝在葉輪的進(jìn)口處，其通道是收斂形的安裝在葉輪的進(jìn)口處，其通道是收斂形的 功用功用v使氣流拐彎并以一定方向均勻進(jìn)入工作葉輪使氣流拐彎并以一定方向均勻進(jìn)入工作葉輪, , 以減小流以減小流動損失動損失v此過程中氣流加速，防止出現(xiàn)拐彎分離流此過程中氣流加速，防止出現(xiàn)拐

15、彎分離流氣流參數(shù)變化氣流參數(shù)變化v空氣在流過它時速度增大空氣在流過它時速度增大, ,而壓力和溫度下降。而壓力和溫度下降。2.2.工作葉輪工作葉輪高速旋轉(zhuǎn)的部件高速旋轉(zhuǎn)的部件 工作葉輪上葉片間的通道是擴(kuò)張形的工作葉輪上葉片間的通道是擴(kuò)張形的空氣在流過它時空氣在流過它時, , 對空氣作功對空氣作功, , 加速空氣的流速加速空氣的流速, , 同時提高空同時提高空氣的壓力氣的壓力從結(jié)構(gòu)上葉輪分單面葉輪和雙面葉輪兩種從結(jié)構(gòu)上葉輪分單面葉輪和雙面葉輪兩種 v兩面進(jìn)氣兩面進(jìn)氣, ,這樣可以增大進(jìn)氣量這樣可以增大進(jìn)氣量v對于平衡作用在軸承上的軸向力也有好處對于平衡作用在軸承上的軸向力也有好處現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十

16、四頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十五頁，共77頁3.3.擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器 位于葉輪的出口處位于葉輪的出口處 其通道是擴(kuò)張形的其通道是擴(kuò)張形的空氣在流過它時空氣在流過它時, , 速度下降速度下降, , 壓力和溫度都上升壓力和溫度都上升 4.4.出氣蝸殼出氣蝸殼使氣流變?yōu)檩S向使氣流變?yōu)檩S向, , 將空氣引入燃燒室將空氣引入燃燒室 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十六頁，共77頁3.3.離心式壓氣機組成及工作原理離心式壓氣機組成及工作原理二、廢氣渦輪增壓器工作原理（2）工作原理）工作原理新鮮空新鮮空氣氣葉輪吸力葉輪吸力進(jìn)入進(jìn)入氣道氣道流速上升流速上升葉輪葉輪通道通道出氣出氣蝸殼蝸殼離心力離心力發(fā)動機發(fā)動機進(jìn)氣歧管進(jìn)氣歧管

17、氣壓增高氣壓增高現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十七頁，共77頁（1）功能）功能4.4.排氣旁通閥排氣旁通閥二、廢氣渦輪增壓器工作原理 在高速時將一部分廢氣不經(jīng)在高速時將一部分廢氣不經(jīng)渦輪機，直接排出流進(jìn)消音器，渦輪機，直接排出流進(jìn)消音器，減少渦輪機能量轉(zhuǎn)化，用以控制減少渦輪機能量轉(zhuǎn)化，用以控制增壓器增壓壓力增壓器增壓壓力及及渦輪機的轉(zhuǎn)速。渦輪機的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十八頁，共77頁執(zhí)行器：執(zhí)行器：內(nèi)有膜片，將膜盒分成內(nèi)有膜片，將膜盒分成左右兩個腔體，右側(cè)受進(jìn)氣增壓左右兩個腔體，右側(cè)受進(jìn)氣增壓壓力作用，左側(cè)有彈簧；膜片通壓力作用，左側(cè)有彈簧；膜片通過推桿控制閥門。過推桿控制閥門。 閥門：閥門：控制廢氣流經(jīng)渦

18、輪控制廢氣流經(jīng)渦輪機的量。機的量。4.4.排氣旁通閥排氣旁通閥二、廢氣渦輪增壓器工作原理（2）組成）組成現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十九頁，共77頁4.4.排氣旁通閥排氣旁通閥二、廢氣渦輪增壓器工作原理（3）工作原理）工作原理現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十頁，共77頁小結(jié)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理排氣旁通閥組成及工作原理排氣旁通閥組成及工作原理渦輪渦輪機組機組成及成及工作工作原理原理壓氣壓氣機組機組成及成及工作工作原理原理現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十一頁，共77頁渦輪軸渦輪軸v渦輪軸（渦輪軸（BearingBearing）看起來只是簡單的一）看起來只是簡單的一根金屬管，但實際上它是一個肩負(fù)根金屬管，但

19、實際上它是一個肩負(fù)120000-160000rpm 120000-160000rpm 轉(zhuǎn)動及超高溫的精轉(zhuǎn)動及超高溫的精密零件。其精細(xì)的加工工差、精深的密零件。其精細(xì)的加工工差、精深的材料運用和處理正是所有渦輪廠最為材料運用和處理正是所有渦輪廠最為核心的技術(shù)。傳統(tǒng)的渦輪軸使用波司核心的技術(shù)。傳統(tǒng)的渦輪軸使用波司軸承（軸承（Bushing BearingBushing Bearing）結(jié)構(gòu)。它）結(jié)構(gòu)。它確實只是一根金屬管，其完全倚仗高確實只是一根金屬管，其完全倚仗高壓進(jìn)入軸承室的機油實現(xiàn)承托散熱，壓進(jìn)入軸承室的機油實現(xiàn)承托散熱，因此才能高速地轉(zhuǎn)動。因此才能高速地轉(zhuǎn)動。 閱讀了解閱讀了解現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是

20、第三十二頁，共77頁渦輪葉輪渦輪葉輪 v渦輪葉輪的形狀，是以渦輪葉輪的形狀，是以如何有效地如何有效地“抱住抱住”廢廢氣、并順暢排出為目的氣、并順暢排出為目的 v渦輪葉輪的葉片大多以渦輪葉輪的葉片大多以耐高熱的鋼鐵制造（有耐高熱的鋼鐵制造（有的使用陶瓷技術(shù)）的使用陶瓷技術(shù)）現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十三頁，共77頁壓氣機葉輪壓氣機葉輪 v葉片是渦輪的動力來源。葉片是渦輪的動力來源。v但壓氣機葉輪及渦輪葉輪但壓氣機葉輪及渦輪葉輪各有不同的功用，因此葉各有不同的功用，因此葉片外形當(dāng)然也不一樣。壓片外形當(dāng)然也不一樣。壓氣機葉輪基本上是把如何氣機葉輪基本上是把如何將空氣有效率地推擠入壓將空氣有效率地推擠入壓縮信道

21、視為首要任務(wù)，然縮信道視為首要任務(wù)，然后再加以決定其形狀后再加以決定其形狀 ?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十四頁，共77頁各部分連接關(guān)系各部分連接關(guān)系現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十五頁，共77頁三三. . 渦輪機特性曲線渦輪機特性曲線（1）渦輪機效率）渦輪機效率 TDef：渦輪機將廢氣能量轉(zhuǎn)換為機械功的有效程度。：渦輪機將廢氣能量轉(zhuǎn)換為機械功的有效程度。TTTHW渦輪機軸上的有用功渦輪機軸上的有用功廢氣所擁有的能量廢氣所擁有的能量現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十六頁，共77頁（2）膨脹比）膨脹比 TDef：渦輪進(jìn)口氣體：渦輪進(jìn)口氣體滯止壓力滯止壓力 與渦輪出口氣體與渦輪出口氣體 靜壓力靜壓力 之比之比 。*Tp0pT/*Tp0p

22、膨膨 脹脹 比：比：代表廢氣在渦輪中做功能力的參數(shù)。代表廢氣在渦輪中做功能力的參數(shù)。滯止過程：滯止過程：氣體在流動過程中，因受到某種物體的阻礙，流速降低為零的過程稱為滯氣體在流動過程中，因受到某種物體的阻礙，流速降低為零的過程稱為滯止過程。氣流滯止時的壓力和溫度分別稱為止過程。氣流滯止時的壓力和溫度分別稱為滯止壓力滯止壓力和和滯止溫度滯止溫度。靜壓力靜壓力：空氣分子不規(guī)則運動而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力。：空氣分子不規(guī)則運動而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十七頁，共77頁（3）氣體質(zhì)量流量）氣體質(zhì)量流量 mTqDef：單位時間內(nèi)通過渦輪的氣體質(zhì)量。：單位時間內(nèi)通過渦輪的氣體質(zhì)量。 相似流

23、量：相似流量：*/TTmTpTq （4）渦輪轉(zhuǎn)速）渦輪轉(zhuǎn)速 n相似轉(zhuǎn)速：相似轉(zhuǎn)速：*/TTn無量綱無量綱無量綱無量綱現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十八頁，共77頁（5）渦輪的特性曲線）渦輪的特性曲線 */TTmTpTq*/TTn渦輪的特性：渦輪的特性：渦輪在變工況運行時渦輪在變工況運行時，氣流參數(shù)之間的關(guān)系。，氣流參數(shù)之間的關(guān)系。相似流量相似流量 為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)-X膨脹比膨脹比 為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo)-Y相似轉(zhuǎn)速相似轉(zhuǎn)速 為參變量為參變量T現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十九頁，共77頁（5）渦輪的特性曲線）渦輪的特性曲線 渦輪的特性曲線分析：渦輪的特性曲線分析：當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速一定時，一定時， 隨隨膨脹比膨脹比增加，增加，流量流

24、量增大增大 直直至流量最大。至流量最大。當(dāng)噴嘴環(huán)或葉輪處氣體流速達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀佼?dāng)噴嘴環(huán)或葉輪處氣體流速達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀伲僭龃笈蛎洷?，再增大膨脹?，該處氣體流速仍保持當(dāng)?shù)?，該處氣體流速仍保持當(dāng)?shù)芈曀俾曀?流量不在增加，稱渦輪的流量不在增加，稱渦輪的阻塞現(xiàn)象阻塞現(xiàn)象 ，該，該流量稱流量稱阻塞流量阻塞流量。噴嘴環(huán)處最易發(fā)生流量。噴嘴環(huán)處最易發(fā)生流量阻塞。阻塞。當(dāng)當(dāng)膨脹比膨脹比不變，不變，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加時，由于離心力增加時，由于離心力的增加使得葉輪處進(jìn)口處壓力增大，從而的增加使得葉輪處進(jìn)口處壓力增大，從而使得噴嘴環(huán)出口氣體流速下降，噴嘴環(huán)前使得噴嘴環(huán)出口氣體流速下降，噴嘴環(huán)前后壓差減少，后壓差減少，流量流

25、量降低。降低。當(dāng)當(dāng)流量流量不變時，不變時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加增加膨脹比膨脹比增大。增大?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十頁，共77頁四、壓氣特性曲線四、壓氣特性曲線 （n高）高） （漸擴(kuò)）（漸擴(kuò)）4（漸擴(kuò)）（漸擴(kuò)） 空氣沿收斂的軸向空氣沿收斂的軸向進(jìn)氣道進(jìn)氣道1 1略有加速進(jìn)入略有加速進(jìn)入工作輪工作輪2 2，并沿這工作輪上的葉片，并沿這工作輪上的葉片所構(gòu)成的所構(gòu)成的漸擴(kuò)通道漸擴(kuò)通道3 3流動，空氣與工作輪一起旋轉(zhuǎn)，工作輪的機械能傳遞給空氣，流動，空氣與工作輪一起旋轉(zhuǎn)，工作輪的機械能傳遞給空氣，轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動能，使氣體沿螺旋線軌跡轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動能，使氣體沿螺旋線軌跡（蝸殼（蝸殼4 4）向輪緣方向運動。向輪緣方向運動

26、?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十一頁，共77頁1、主要參數(shù)、主要參數(shù) 增壓比增壓比 流經(jīng)壓氣機的單位流量流經(jīng)壓氣機的單位流量 壓氣機轉(zhuǎn)速壓氣機轉(zhuǎn)速 壓氣機的絕熱效率壓氣機的絕熱效率 kknkadDef：1kg空氣的絕熱壓縮功與實際壓縮功之比空氣的絕熱壓縮功與實際壓縮功之比 。質(zhì)量流量質(zhì)量流量mk容積流量容積流量V0現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十二頁，共77頁2 2壓氣機特性曲線壓氣機特性曲線（1 1）流量特性：表示在壓氣機轉(zhuǎn)速）流量特性：表示在壓氣機轉(zhuǎn)速不變時，壓氣機的增壓比不變時，壓氣機的增壓比k k和絕和絕熱效率熱效率ad-kad-k隨空氣流量隨空氣流量m mk k（或（或V V0 0）的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。

27、分析：分析： 壓氣機在轉(zhuǎn)速不變時，其效率及壓壓氣機在轉(zhuǎn)速不變時，其效率及壓力比隨流量變化的關(guān)系。力比隨流量變化的關(guān)系。 沿等轉(zhuǎn)速線，壓氣機的效率和壓力沿等轉(zhuǎn)速線，壓氣機的效率和壓力比先隨流量增加，在某一流量達(dá)到最比先隨流量增加，在某一流量達(dá)到最大值，然后又下降。大值，然后又下降?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十三頁，共77頁（2 2）壓氣機的喘振與堵塞）壓氣機的喘振與堵塞 在壓氣機的特性曲線上有一條喘振線，又稱為穩(wěn)在壓氣機的特性曲線上有一條喘振線，又稱為穩(wěn)定工作邊界。含義：當(dāng)壓氣機工作在喘振線右定工作邊界。含義：當(dāng)壓氣機工作在喘振線右側(cè)時，其工作是穩(wěn)定的；而當(dāng)處于喘振線左側(cè)側(cè)時，其工作是穩(wěn)定的；而當(dāng)處于喘振

28、線左側(cè)時，壓氣機的功作就變得不穩(wěn)定甚至有危險了。時，壓氣機的功作就變得不穩(wěn)定甚至有危險了。因此，把出現(xiàn)喘振的工作點稱為喘振點，對應(yīng)因此，把出現(xiàn)喘振的工作點稱為喘振點，對應(yīng)的流量就是喘振流量。的流量就是喘振流量。 喘振是離心式葉輪機械所特有的一種異常工作喘振是離心式葉輪機械所特有的一種異常工作現(xiàn)象。現(xiàn)象?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十四頁，共77頁 堵塞：在某一增壓器轉(zhuǎn)速下，通過壓氣機的氣體流量堵塞：在某一增壓器轉(zhuǎn)速下，通過壓氣機的氣體流量隨增壓比的降低而增加。當(dāng)流量增加到一定數(shù)值后，隨增壓比的降低而增加。當(dāng)流量增加到一定數(shù)值后，壓氣機通道中的某個截面達(dá)到臨界條件（壓氣機通道中的某個截面達(dá)到臨界條件（M=1

29、M=1）。當(dāng)）。當(dāng)增壓比繼續(xù)降低時，氣體流量卻不再增加，此時的增壓比繼續(xù)降低時，氣體流量卻不再增加，此時的氣體流量稱為堵塞流量，它也是該轉(zhuǎn)速下壓氣機所氣體流量稱為堵塞流量，它也是該轉(zhuǎn)速下壓氣機所對應(yīng)的最大流量。對應(yīng)的最大流量。3 3通用特性通用特性流量折合成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的參數(shù)值。流量折合成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的參數(shù)值?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十五頁，共77頁7.3 7.3 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本類型廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本類型恒壓系統(tǒng) 脈沖系統(tǒng)渦輪機中燃?xì)饪梢猿浞峙蛎?，因此如利用渦輪機的特點，使得渦輪機中燃?xì)饪梢猿浞峙蛎洠虼巳缋脺u輪機的特點，使得廢氣的能量利用最大。廢氣的能量利用最大。廢氣能量利

30、用的基本形式：恒壓系統(tǒng)和變壓系統(tǒng)。廢氣能量利用的基本形式：恒壓系統(tǒng)和變壓系統(tǒng)。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十六頁，共77頁 1 1、恒壓系統(tǒng)、恒壓系統(tǒng)（1 1）結(jié)構(gòu)特點）結(jié)構(gòu)特點 排氣總管的容積較大。排氣總管的容積較大。（2 2）廢氣能量利用特點）廢氣能量利用特點 A A、系統(tǒng)壓力波動??；、系統(tǒng)壓力波動?。?B B、低增壓時，廢氣能量利用效率低；、低增壓時，廢氣能量利用效率低； C C、高增壓時，廢氣能量利用充分。、高增壓時，廢氣能量利用充分。 2 2、變壓系統(tǒng)、變壓系統(tǒng)（1 1）結(jié)構(gòu)特點）結(jié)構(gòu)特點 排氣總管的容積較小，各缸排氣歧管交錯。排氣總管的容積較小，各缸排氣歧管交錯。（2 2）廢氣能量利用特點）廢

31、氣能量利用特點 A A、系統(tǒng)壓力波動大；、系統(tǒng)壓力波動大； B B、廢氣能量利用數(shù)量多、廢氣能量利用數(shù)量多 C C、高增壓時，廢氣能量利用充分的優(yōu)點不明顯。、高增壓時，廢氣能量利用充分的優(yōu)點不明顯?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十七頁，共77頁3.恒壓系統(tǒng)與脈沖系統(tǒng)的比較和選擇恒壓系統(tǒng)與脈沖系統(tǒng)的比較和選擇1）脈沖系統(tǒng)由于部分利用了廢氣的脈沖能量，所以系統(tǒng)的可用能量）脈沖系統(tǒng)由于部分利用了廢氣的脈沖能量，所以系統(tǒng)的可用能量比恒壓系統(tǒng)大。比恒壓系統(tǒng)大。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十八頁，共77頁2 2）脈沖增壓系統(tǒng)對氣缸中掃氣有明顯好處。）脈沖增壓系統(tǒng)對氣缸中掃氣有明顯好處。脈沖系統(tǒng)的脈沖系統(tǒng)的P PT T正處于波谷，因

32、此即使在低增壓和高增壓的部分負(fù)正處于波谷，因此即使在低增壓和高增壓的部分負(fù)荷工況，仍能保持有足夠的掃氣壓力差荷工況，仍能保持有足夠的掃氣壓力差P PK K-P-PT T，保證氣缸內(nèi)良，保證氣缸內(nèi)良好的掃氣。而在恒壓系統(tǒng)中由于好的掃氣。而在恒壓系統(tǒng)中由于P PT T波動小，掃氣壓力差就波動小，掃氣壓力差就大為減小，不容易保證氣缸的掃氣。大為減小，不容易保證氣缸的掃氣。3 3）在脈沖系統(tǒng)中，由于排氣管容積小，當(dāng)柴油機負(fù)荷改變時，）在脈沖系統(tǒng)中，由于排氣管容積小，當(dāng)柴油機負(fù)荷改變時，排氣的壓力波立刻發(fā)生變化，并迅速傳遞到渦輪機，引起增排氣的壓力波立刻發(fā)生變化，并迅速傳遞到渦輪機，引起增壓器轉(zhuǎn)速較快的

33、變動，所以脈沖系統(tǒng)的加速性能好。壓器轉(zhuǎn)速較快的變動，所以脈沖系統(tǒng)的加速性能好?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十九頁，共77頁）從廢氣渦輪的效率來看，脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓）從廢氣渦輪的效率來看，脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低。系統(tǒng)的略低。）脈沖系統(tǒng)的廢氣瞬時流量也是周期性變化的，其瞬時最大流）脈沖系統(tǒng)的廢氣瞬時流量也是周期性變化的，其瞬時最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量（相當(dāng)于脈沖系統(tǒng)的平均流量）大，因此，量比恒壓系統(tǒng)的流量（相當(dāng)于脈沖系統(tǒng)的平均流量）大，因此，脈沖渦輪的尺寸較大。其排氣管的結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，受每根排氣管脈沖渦輪的尺寸較大。其排氣管的結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，受每根排氣管聯(lián)接氣缸數(shù)目的限制，在一臺

34、柴油機上有時不得不采用幾個廢聯(lián)接氣缸數(shù)目的限制，在一臺柴油機上有時不得不采用幾個廢氣渦輪增壓器，這就使得整個增壓系統(tǒng)變得復(fù)雜，柴油機的輪氣渦輪增壓器，這就使得整個增壓系統(tǒng)變得復(fù)雜，柴油機的輪廓尺寸加大。廓尺寸加大?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十頁，共77頁 綜上：綜上：在低增壓時，采用脈沖渦輪增壓較為有利。在低增壓時，采用脈沖渦輪增壓較為有利。而在高增壓是則宜采用恒壓渦輪增壓。但考慮到車用而在高增壓是則宜采用恒壓渦輪增壓。但考慮到車用柴油機大部分時間在部分負(fù)荷（增壓壓力較低）下工柴油機大部分時間在部分負(fù)荷（增壓壓力較低）下工作，對其轉(zhuǎn)矩特性、加速性能要求比較高，即使是在作，對其轉(zhuǎn)矩特性、加速性能要求比較高

35、，即使是在高增壓的車用柴油機上仍常采用脈沖增壓系統(tǒng)。高增壓的車用柴油機上仍常采用脈沖增壓系統(tǒng)。結(jié)論：結(jié)論：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十一頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十二頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十三頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十四頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十五頁，共77頁7.4.2現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十六頁，共77頁廢氣放氣閥（排氣旁通閥）廢氣放氣閥（排氣旁通閥）v車用增壓內(nèi)燃機為獲得低速大車用增壓內(nèi)燃機為獲得低速大轉(zhuǎn)矩和良好的加速性能，渦輪轉(zhuǎn)矩和良好的加速性能，渦輪增壓器一般按內(nèi)燃機低速、小增壓器一般按內(nèi)燃機低速、小流量設(shè)計。流量設(shè)計。v轎車用增壓器設(shè)計轉(zhuǎn)速為內(nèi)轎車用增壓器設(shè)計轉(zhuǎn)速為內(nèi)燃機標(biāo)定轉(zhuǎn)速的燃

36、機標(biāo)定轉(zhuǎn)速的40%左右。左右。v公共汽車、重型車用的增壓器公共汽車、重型車用的增壓器設(shè)計轉(zhuǎn)速為內(nèi)燃機標(biāo)定轉(zhuǎn)速的設(shè)計轉(zhuǎn)速為內(nèi)燃機標(biāo)定轉(zhuǎn)速的60%左右。左右。v高速時，將會使增壓壓力過高速時，將會使增壓壓力過高，增壓器超速，柴油機爆高，增壓器超速，柴油機爆發(fā)壓力過大，汽油機容易引發(fā)壓力過大，汽油機容易引起爆震。起爆震。v為此，設(shè)計增壓器常增加廢氣為此，設(shè)計增壓器常增加廢氣放氣閥，在高速時將一部分廢放氣閥，在高速時將一部分廢氣旁通掉，加以控制增壓壓力。氣旁通掉，加以控制增壓壓力。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十七頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十八頁，共77頁2.進(jìn)氣回流增壓器（進(jìn)氣旁通）進(jìn)氣回流增壓器（進(jìn)氣旁通）

37、為避免由于負(fù)荷突變及環(huán)境變?yōu)楸苊庥捎谪?fù)荷突變及環(huán)境變化而使壓氣機出現(xiàn)喘振而損壞增化而使壓氣機出現(xiàn)喘振而損壞增壓器，在增壓器的壓氣機進(jìn)口裝壓器，在增壓器的壓氣機進(jìn)口裝上整體式的回流閥。上整體式的回流閥。 當(dāng)進(jìn)氣管壓力低于某一值時，當(dāng)進(jìn)氣管壓力低于某一值時，作用在回流閥上的進(jìn)氣管壓力、作用在回流閥上的進(jìn)氣管壓力、彈簧壓力和壓氣機出口的空氣增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氣機出口的空氣通過回流閥和回流通道進(jìn)入壓氣機進(jìn)口，以增加流通道進(jìn)入壓氣機進(jìn)口，以增加通過壓氣機的空氣量。通過壓氣機的空氣量?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五十九頁，共

38、77頁3.3.可變進(jìn)氣道增壓器可變進(jìn)氣道增壓器 低速時使用一個進(jìn)氣通低速時使用一個進(jìn)氣通道；高速時，進(jìn)氣量大，道；高速時，進(jìn)氣量大，使用兩個通道，可以改使用兩個通道，可以改善增壓發(fā)動機的過渡性善增壓發(fā)動機的過渡性能。能?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十頁，共77頁可變進(jìn)氣道增壓器性能可變進(jìn)氣道增壓器性能現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十一頁，共77頁4.4.可變噴嘴環(huán)增壓器可變噴嘴環(huán)增壓器 低速時，噴嘴角度小，低速時，噴嘴角度小，流通截面??；高速時噴流通截面??；高速時噴嘴角度大，流通截面能嘴角度大，流通截面能保證渦輪從廢氣中獲取保證渦輪從廢氣中獲取足夠能量達(dá)到壓氣機的足夠能量達(dá)到壓氣機的需求。需求。各噴嘴環(huán)各噴嘴環(huán)1 1通

39、過軸銷通過軸銷2 2固定在渦殼固定在渦殼5 5上，再經(jīng)傳動桿上，再經(jīng)傳動桿3 3與噴嘴控制盤與噴嘴控制盤4 4相連。轉(zhuǎn)相連。轉(zhuǎn)動噴嘴控制盤即可改變噴嘴環(huán)的角度。動噴嘴控制盤即可改變噴嘴環(huán)的角度。通過調(diào)整渦殼通過調(diào)整渦殼5 5與渦輪葉輪與渦輪葉輪6 6之間的噴嘴環(huán)角度來調(diào)整之間的噴嘴環(huán)角度來調(diào)整渦輪流通截面。渦輪流通截面。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十二頁，共77頁5.5.可變渦輪喉口截面增壓器可變渦輪喉口截面增壓器1.壓氣機；壓氣機；2.2.可變喉口截面調(diào)整板；可變喉口截面調(diào)整板；3.3.調(diào)整板及調(diào)整機構(gòu)；調(diào)整板及調(diào)整機構(gòu)；4.4.操縱機構(gòu)；操縱機構(gòu)；5.5.操縱機構(gòu)控操縱機構(gòu)控制電磁閥；制電磁閥；6.6

40、.渦輪；渦輪；A.A.最小喉口截面；最小喉口截面；B.B.最大喉口截面最大喉口截面低速高速現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十三頁，共77頁可變渦輪喉口截面增壓器工作原理可變渦輪喉口截面增壓器工作原理v可變渦輪喉口截面增壓器是再廢氣量不變的情況下改變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(jìn)入渦輪的狀態(tài)參數(shù)，從而改變從廢氣中獲取能量的大進(jìn)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(jìn)入渦輪的廢氣加速，作用在渦輪小。小喉口截面將使進(jìn)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，從而滿足內(nèi)燃機在

41、低速小負(fù)荷時的需氣增壓壓力增加，從而滿足內(nèi)燃機在低速小負(fù)荷時的需要。內(nèi)燃機在高速大負(fù)荷時，可以保證渦輪在高速范圍要。內(nèi)燃機在高速大負(fù)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。輪效率最大。v可變喉口截面控制板可以由電磁閥進(jìn)行無級調(diào)整?？勺兒砜诮孛婵刂瓢蹇梢杂呻姶砰y進(jìn)行無級調(diào)整。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十四頁，共77頁6.6.可變?nèi)~片增壓器可變?nèi)~片增壓器v可變噴嘴環(huán)技術(shù)類似，通過壓氣機結(jié)構(gòu)（葉片角度）的變化，來調(diào)整增可變噴嘴環(huán)技術(shù)類似，通過壓氣機結(jié)構(gòu)（葉片角度）的變化，來調(diào)整增壓壓力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速負(fù)荷的匹配關(guān)系。壓壓力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速負(fù)荷的匹配關(guān)系。v多個可變?nèi)~片，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、體積大。多個可變?nèi)~片，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、體積大。三菱多閥VG增壓器本田可變?nèi)~片增壓器現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十五頁，共77頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六十六頁，共77頁1.1.經(jīng)濟(jì)性改善經(jīng)濟(jì)性改善v高負(fù)荷區(qū)高負(fù)荷區(qū)明顯改善明顯改善v低負(fù)荷區(qū)低負(fù)荷區(qū)不明顯不明顯A A、利于常高速滿載運行的長途運輸重型載貨汽車、利于常高速滿載運行的長途運輸重型載貨汽車B B、利于常處于