汽車動力裝置-3《汽車動力裝置》常思勤主編

1、第第3章章 發(fā)動機的換氣過程與增壓發(fā)動機的換氣過程與增壓 第第1節(jié)節(jié) 增壓技術基礎增壓技術基礎 第第2節(jié)節(jié) 四行程發(fā)動機換氣過程及評價四行程發(fā)動機換氣過程及評價 第第3節(jié)節(jié) 改善換氣過程的主要措施改善換氣過程的主要措施 第第4節(jié)節(jié) 廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器 第第5節(jié)節(jié) 車用發(fā)動機的增壓系統(tǒng)車用發(fā)動機的增壓系統(tǒng) 第第1節(jié)節(jié) 增壓技術基礎增壓技術基礎 一、增壓的基本概念一、增壓的基本概念 增壓：增壓：以某種方式提高進氣充量的密度，以某種方式提高進氣充量的密度，從而提高進入氣缸的新鮮空氣量。從而提高進入氣缸的新鮮空氣量。增壓比：增壓比：二、增壓方式二、增壓方式 廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓 機械增壓

2、機械增壓 三、增壓中冷三、增壓中冷0ccpp 圖圖3-1、3-2第第2節(jié)節(jié) 四行程發(fā)動機換氣過程及評價四行程發(fā)動機換氣過程及評價 一、換氣過程概述一、換氣過程概述功能功能：工質的更換：工質的更換 自由排氣自由排氣換氣過程換氣過程： 強制排氣強制排氣 排氣排氣 氣門疊開氣門疊開 進氣進氣評價評價：充氣效率：充氣效率 換氣損失換氣損失圖圖3-3二、充氣效率二、充氣效率 三、充氣效率的影響因素三、充氣效率的影響因素 分析：分析： 流動阻力、缸內殘余廢氣量、工質加熱程度流動阻力、缸內殘余廢氣量、工質加熱程度 殘余廢氣系數：殘余廢氣系數：s1s1vVVmm作容積的新鮮工質量進氣狀態(tài)下充滿氣缸工質量實際進

3、入氣缸的新鮮工saassasssaaas1vVVTTppTVpTVpmm工質量氣量氣缸內的新鮮余廢進氣結束時氣缸內的殘 圖圖3-5四、充氣效率隨發(fā)動機工況的變化規(guī)律四、充氣效率隨發(fā)動機工況的變化規(guī)律 1 發(fā)動機轉速發(fā)動機轉速 2 發(fā)動機負荷發(fā)動機負荷五、換氣損失五、換氣損失 定義：發(fā)動機理論循環(huán)中換氣過程耗功與實際循環(huán)中換氣過定義：發(fā)動機理論循環(huán)中換氣過程耗功與實際循環(huán)中換氣過程耗功的差值程耗功的差值 。 自由排氣損失自由排氣損失組成：組成： 強制排氣損失強制排氣損失 進氣損失進氣損失 增壓發(fā)動機的特點增壓發(fā)動機的特點圖圖3-7圖圖3-6第第3節(jié)節(jié) 改善換氣過程的主要措施改善換氣過程的主要措施

4、一、減小進、排氣系統(tǒng)的阻力一、減小進、排氣系統(tǒng)的阻力 1 進、排氣門進、排氣門 2 進、排氣道進、排氣道 圖圖3-12 3 配氣機構配氣機構 4 其他其他 二、合理確定配氣定時二、合理確定配氣定時 1 進氣遲閉角進氣遲閉角 2 排氣提前角排氣提前角 3 進氣提前角和排氣遲閉角進氣提前角和排氣遲閉角三、動態(tài)效應的利用三、動態(tài)效應的利用 基本原理：波在管內傳播，對于一個基本原理：波在管內傳播，對于一個開口端開口端，管外壓力不，管外壓力不變時，反射波的性質與入射波相反，即一個正壓波傳播到開變時，反射波的性質與入射波相反，即一個正壓波傳播到開口端后，會反射回一個負壓波；對于一個口端后，會反射回一個負壓

5、波；對于一個閉口端閉口端，反射波的，反射波的性質與入射波相同，即一個正壓波傳播到閉口端后，會反射性質與入射波相同，即一個正壓波傳播到閉口端后，會反射回一個正壓波?；匾粋€正壓波。 例：進氣系統(tǒng)內的本循環(huán)波動效應與上循環(huán)波動效應例：進氣系統(tǒng)內的本循環(huán)波動效應與上循環(huán)波動效應 四、可變技術四、可變技術 發(fā)動機配氣定時發(fā)動機配氣定時 主、副氣道的開啟與關閉主、副氣道的開啟與關閉 進氣管長度進氣管長度 增壓器流通截面的大小增壓器流通截面的大小 圖圖3-22圖圖3-18、3-19圖圖3-24第第4節(jié)節(jié) 廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器 一、基本組成一、基本組成二、壓氣機的工作原理與特性參數二、壓氣機的工作原理

6、與特性參數 圖圖3-27、3-29 增壓比增壓比C 流量流量qmC 轉速轉速 nC 壓氣機絕熱效率壓氣機絕熱效率ad-C三、渦輪的工作原理與特性參數三、渦輪的工作原理與特性參數 圖圖3-30、3-31 膨脹比膨脹比T 流量流量qmT 轉速轉速nT 渦輪有效效率渦輪有效效率T圖圖3-26四、壓氣機與渦輪的關系四、壓氣機與渦輪的關系 1轉速平衡轉速平衡 2流量平衡流量平衡 3功率平衡功率平衡 四、廢氣渦輪增壓器的特性四、廢氣渦輪增壓器的特性增壓器效率：增壓器效率： TC = T TCm ad-C 增壓器轉速：增壓器轉速： nTC = nC = nT 發(fā)動機發(fā)動機 壓氣機壓氣機 發(fā)動機發(fā)動機 渦輪渦

7、輪 1壓氣機通用特性壓氣機通用特性 圖圖3-33 2壓氣機的工作范圍壓氣機的工作范圍 喘振喘振 / 最高轉速最高轉速 / 阻塞阻塞 圖圖3-32 3壓氣機特性曲線的變化規(guī)律壓氣機特性曲線的變化規(guī)律 圖圖3-34 流動損失：摩擦損失、撞擊損失流動損失：摩擦損失、撞擊損失 4氣流脈動現(xiàn)象的影響氣流脈動現(xiàn)象的影響第第5節(jié)節(jié) 車用發(fā)動機的增壓系統(tǒng)車用發(fā)動機的增壓系統(tǒng)一、廢氣能量的利用一、廢氣能量的利用 圖圖3-35 圖圖3-36 恒壓增壓系統(tǒng)恒壓增壓系統(tǒng) 脈沖增壓系統(tǒng)脈沖增壓系統(tǒng) 二、柴油機與廢氣渦輪增壓器的匹配二、柴油機與廢氣渦輪增壓器的匹配 1 廢氣可用能量的調整廢氣可用能量的調整 發(fā)動機發(fā)動機

8、渦輪渦輪 2 增壓器的選擇與匹配增壓器的選擇與匹配 3 帶廢氣旁通閥的車用發(fā)動機增壓系統(tǒng)帶廢氣旁通閥的車用發(fā)動機增壓系統(tǒng) 4 采用可變幾何參數增壓器的車用發(fā)動機增壓系統(tǒng)采用可變幾何參數增壓器的車用發(fā)動機增壓系統(tǒng) 5 發(fā)動機低速轉矩特性與動態(tài)響應特性的改善發(fā)動機低速轉矩特性與動態(tài)響應特性的改善 圖圖3-46圖圖3-41圖圖3-39圖圖3-45三、增壓柴油機與自然吸氣柴油機的差異三、增壓柴油機與自然吸氣柴油機的差異 1 控制機械負荷與熱負荷的增長控制機械負荷與熱負荷的增長 2 進、排氣系統(tǒng)設計進、排氣系統(tǒng)設計 3 燃油、潤滑、冷卻等其他方面的考慮燃油、潤滑、冷卻等其他方面的考慮 思考題：思考題：1

9、.換氣過程應如何評價？說明評價參數的定義。換氣過程應如何評價？說明評價參數的定義。2.分析充氣效率分析充氣效率V 隨汽油機工況（轉速、負荷）變化而變化的規(guī)隨汽油機工況（轉速、負荷）變化而變化的規(guī)律并畫圖說明。在采用可變技術時，說明當轉速變化時應如何律并畫圖說明。在采用可變技術時，說明當轉速變化時應如何相應地調整進氣遲閉角、排氣提前角的大小并簡述理由。相應地調整進氣遲閉角、排氣提前角的大小并簡述理由。 你對汽車發(fā)動機采用增壓技術是如何理解的（優(yōu)點、技術方案你對汽車發(fā)動機采用增壓技術是如何理解的（優(yōu)點、技術方案及難點）？及難點）？3. 分析、比較圖分析、比較圖3-43的廢氣旁通閥調節(jié)方案與常規(guī)方案

10、的差別。的廢氣旁通閥調節(jié)方案與常規(guī)方案的差別。圖圖3-1 廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓圖圖3-2 機械增壓機械增壓圖圖3-3 換氣過程換氣過程圖圖3-5 汽油機進氣過程終了時的缸內壓力隨工況的變化汽油機進氣過程終了時的缸內壓力隨工況的變化圖圖3-6 四行程自然吸氣發(fā)動機的換氣損失四行程自然吸氣發(fā)動機的換氣損失圖圖3-7 四行程增壓發(fā)動機的換氣損失四行程增壓發(fā)動機的換氣損失（a）理論循環(huán)）理論循環(huán) （b）實際循環(huán)）實際循環(huán) 圖圖3-12 進氣道的三維計算機模型進氣道的三維計算機模型 圖圖3-18 復合諧振增壓系統(tǒng)復合諧振增壓系統(tǒng)1-廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器 2-連接管連接管 3-穩(wěn)壓腔穩(wěn)壓腔 4

11、-諧振管諧振管 5-諧振腔諧振腔圖圖3-19 復合諧振增壓系統(tǒng)的試驗結果復合諧振增壓系統(tǒng)的試驗結果圖圖3-22 電控電驅的氣門電控電驅的氣門圖圖 (補充補充) 電控液驅的氣門電控液驅的氣門圖圖3-24 可變進氣系統(tǒng)可變進氣系統(tǒng) 的示例的示例圖圖3-26 廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器1-渦輪進口渦輪進口 2-渦輪出口渦輪出口 3-渦輪葉渦輪葉輪輪 4-壓氣機葉輪壓氣機葉輪 5-壓氣機進口壓氣機進口 6-壓氣機出口壓氣機出口 7-廢氣旁通閥廢氣旁通閥 圖圖3-27 離心式壓氣機簡圖離心式壓氣機簡圖 1-進氣道進氣道 2-葉輪葉輪 3-擴壓器擴壓器 4-蝸殼蝸殼圖圖3-29 空氣參數沿壓氣機流道的變化空氣參數沿壓氣機流道的變化 圖圖3-30 徑流式渦輪簡圖徑流式渦輪簡圖圖圖3-31 渦輪機中氣渦輪機中氣流參數的變化流參數的變化圖圖3-33 壓氣機特性壓氣機特性設計工況設計工況 較大流量工況較大流量工況 較小流量工況較小流量工況 圖圖3-32 壓氣機葉輪進口處不同流量下的流動情況壓氣機葉輪進口處不同流量下的流動情況圖圖3-34 壓氣機等轉壓氣機等轉速特性線的分析速特性線的分析圖圖3-35 四沖程增壓柴油機理論示功圖四沖程增壓柴油機理論示功圖圖圖3-36 兩類增壓系統(tǒng)兩類增壓系統(tǒng) （ a ）恒壓增壓系統(tǒng)）恒壓增壓