甲醇燃料在柴油機(jī)中的應(yīng)用與發(fā)展ppt課件

1、本章要求：了解：發(fā)動(dòng)機(jī)增壓方式。了解：渦輪增壓器的構(gòu)造和任務(wù)原理。掌握：離心式渦輪增壓器的原理，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。 第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓.增壓：為提高平均有效壓力以添加氣缸內(nèi)封存氣體密度的方法。廣義上，凡是可以將內(nèi)燃機(jī)進(jìn)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：經(jīng)過添加充氣量，以提高功率，改善經(jīng)濟(jì)性和排放性提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的途徑：第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的根本知識(shí)改動(dòng)構(gòu)造參數(shù)。添加i、Vh(D、S)，減少，但體積和分量添加提高轉(zhuǎn)速。但充氣效率和機(jī)械效率減少，機(jī)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)提高充氣效率添加充氣密度增壓.增壓度k：發(fā)動(dòng)機(jī)在增

2、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k：進(jìn)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： k 1.31.6內(nèi)燃機(jī)平均有效壓力pe0.71.0MPa中增壓： k 1.62.5內(nèi)燃機(jī)平均有效壓力pe1.01.5MPa高增壓： k 2.5 pe 1.5MPa；超高增壓： k 3.5pe2.0MPa。.內(nèi)燃機(jī)增壓的優(yōu)缺陷改善了發(fā)動(dòng)機(jī)性能：提高了內(nèi)燃機(jī)機(jī)械效率；提高了內(nèi)燃機(jī)的指示熱效率；改善了熄滅過程。添加了發(fā)動(dòng)機(jī)的比功率；擴(kuò)展了內(nèi)燃機(jī)高原順應(yīng)性：有利于降低有害氣體排放和噪聲。(HC降低，高負(fù)荷的NOx降低，空氣充足使碳煙有所降低；溫度高使著火延

3、遲期縮短添加了柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷；添加了柴油機(jī)的熱負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)：缺陷：.按照實(shí)現(xiàn)增壓所提供的能量可分：機(jī)械增壓；廢氣渦輪增壓；氣波增壓；復(fù)合增壓諧波增壓汽油機(jī)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的類型.、機(jī)械增壓由曲軸經(jīng)過齒輪增速箱驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)。機(jī)械增壓增壓壓力高，壓氣機(jī)耗費(fèi)的功率大。為使內(nèi)燃機(jī)機(jī)械效率不要過分下降，增壓壓力Pk不能過高。 Pk 160170KPa主要用途：提高發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩.機(jī)械增壓器的種類機(jī)械增壓所用的壓氣機(jī)除離心式壓氣機(jī)外，在車用內(nèi)燃機(jī)上常用容積式壓氣機(jī)：羅茨式；螺桿式；轉(zhuǎn)子活塞式。.、廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓利用內(nèi)燃機(jī)排氣中能量來實(shí)現(xiàn)增壓，比機(jī)械增壓經(jīng)濟(jì)性好，比非增壓自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)燃油好率可

4、低5%10%。質(zhì)量功率和體積功率比非自然吸氣內(nèi)燃機(jī)明顯改善，因此在內(nèi)燃機(jī)上得到廣泛運(yùn)用。.廢氣渦輪增壓的分類廢氣渦輪增壓器主要由壓氣機(jī)和廢氣渦輪組成。壓氣機(jī)主要是離心式的。廢氣渦輪分：軸流式；徑流式；斜流式混流式。由于內(nèi)燃機(jī)排氣能量利用的不同，有兩種經(jīng)典的、根本的增壓方式：脈沖渦輪增壓；等壓渦輪增壓。.、氣波增壓氣波增壓是經(jīng)過氣波增壓器利用氣體質(zhì)點(diǎn)和壓力波的反射特性，使排氣和進(jìn)氣之間進(jìn)展直接的能量交換，以增大進(jìn)氣密度。氣波增壓對內(nèi)燃機(jī)工況反映迅速，使氣波增壓的加速性好，且低速時(shí)空氣的緊縮程度高，低速扭矩好。任務(wù)溫度低，不需求耐高溫資料。但體積大，噪聲大，安裝位置遭到一定限值。匹配要求高，防止竄

5、煙。.氣波增壓器轉(zhuǎn)子展開圖.、復(fù)合增壓機(jī)械增壓與廢氣渦輪增壓組合。諧波增壓與廢氣渦輪增壓組合。.、諧波增壓ACIS.雙增壓器順序增壓多缸發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用兩臺(tái)增壓器。在低速時(shí)，運(yùn)用一臺(tái)增壓器以提高廢氣能量利用效率，改善低速反映性能。在中高速時(shí)，運(yùn)用兩臺(tái)增壓器以保證發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出。.第三節(jié) 增壓器可變進(jìn)氣道增壓器；可變噴嘴環(huán)增壓器；可變渦輪喉口截面增壓器；可變?nèi)~片增壓器；廢氣放氣增壓器；進(jìn)氣回流增壓器；射流渦輪增壓器；斜流渦輪增壓器；.可變進(jìn)氣道增壓器低速時(shí)運(yùn)用一個(gè)進(jìn)氣通道；高速時(shí)，進(jìn)氣量大，運(yùn)用兩個(gè)通道，可以改善增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的過渡性能。.可變進(jìn)氣道增壓器性能.可變噴嘴環(huán)增壓器低速時(shí)，噴嘴角度小，流通截

6、面小；高速時(shí)噴嘴角度大，流通截面能保證渦輪從廢氣中獲取足夠能量到達(dá)壓氣機(jī)的需求。各噴嘴環(huán)1經(jīng)過軸銷2固定在渦殼5上，再經(jīng)傳動(dòng)桿3與噴嘴控制盤4相連。轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴控制盤即可改動(dòng)噴嘴環(huán)的角度。經(jīng)過調(diào)整渦殼5與渦輪葉輪6之間的噴嘴環(huán)角度來調(diào)整渦輪番通截面。.可變噴嘴環(huán)增壓器特性左圖中是噴嘴環(huán)角度以此減小的情況。隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下降，壓氣機(jī)的增壓壓力不但沒有下降，反而提升到高轉(zhuǎn)速程度，從而保證增壓內(nèi)燃機(jī)的低速性能?？烧{(diào)噴嘴環(huán)用于增壓器與內(nèi)燃機(jī)的高速匹配。經(jīng)過可調(diào)噴嘴環(huán)改善低速性能。.可變渦輪喉口截面增壓器1.壓氣機(jī)；2.可變喉口截面調(diào)整板；3.調(diào)整板及調(diào)整機(jī)構(gòu)；4.支配機(jī)構(gòu)；5.支配機(jī)構(gòu)控制電磁閥；6.渦輪

7、；A.最小喉口截面；B.最大喉口截面低速高速.可變渦輪喉口截面增壓器任務(wù)原理可變渦輪喉口截面增壓器是再廢氣量不變的情況下改動(dòng)進(jìn)入渦輪的形狀參數(shù)，從而改動(dòng)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，作用在渦輪葉片上的沖擊力添加此時(shí)渦輪效率將有所降低，空氣增壓壓力添加，從而滿足內(nèi)燃機(jī)在低速小負(fù)荷時(shí)的需求。內(nèi)燃機(jī)在高速大負(fù)荷時(shí)，可以保證渦輪在高速范圍運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)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(jìn)展無級(jí)調(diào)整。.可變?nèi)~片增壓器可變噴嘴環(huán)技術(shù)類似，經(jīng)過壓氣機(jī)構(gòu)造葉片角度的變化，來調(diào)整增壓壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷的匹配關(guān)系。多個(gè)可變?nèi)~片，效率高，但構(gòu)造

8、復(fù)雜，本錢高、體積大。三菱多閥VG增壓器本田可變?nèi)~片增壓器.廢氣放氣增壓器車用增壓內(nèi)燃機(jī)為獲得低速大扭矩和良好的加速性能，渦輪增壓器普通按內(nèi)燃機(jī)低速、小流量設(shè)計(jì)。轎車用增壓器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的40%左右。公共汽車、重型車用的增壓器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速的60%左右。高速時(shí)，將會(huì)使增壓壓力過高，增壓器超速，柴油機(jī)迸發(fā)壓力過大，汽油機(jī)容易引起爆震。為此，設(shè)計(jì)增壓器常添加廢氣放氣閥，在高速時(shí)將一部分廢氣旁通掉，加以控制增壓壓力。.廢氣放氣增壓器任務(wù)原理廢氣門3與增壓器2的渦輪并聯(lián)地銜接在內(nèi)燃機(jī)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(jī)出口的增壓空氣

9、相通。平常，彈簧將廢氣門的閥門壓在閥座上，內(nèi)燃機(jī)排氣管來的廢氣不能經(jīng)閥門旁通到渦輪出口的排氣管內(nèi)。一旦增壓壓力對膜片的作用超越彈簧的預(yù)緊力，廢氣門翻開，一部分廢氣不經(jīng)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(shí)現(xiàn)空氣增壓壓力的自動(dòng)調(diào)理。.進(jìn)氣回流增壓器為防止由于負(fù)荷突變及環(huán)境變化而使壓氣機(jī)出現(xiàn)喘振而損壞增壓器，在增壓器的壓氣機(jī)進(jìn)口裝上整體式的回流閥。當(dāng)進(jìn)氣管壓力低于某一值時(shí)，作用在回流閥上的進(jìn)氣管壓力、彈簧壓力和壓氣機(jī)出口的空氣增壓壓力不平衡，回流閥頂開，壓氣機(jī)出口的空氣經(jīng)過回流閥和回流通道進(jìn)入壓氣機(jī)進(jìn)口，以添加經(jīng)過壓氣機(jī)的空氣量。.第四節(jié) 增壓中冷技術(shù)選增壓空氣溫度添

10、加，在柴油機(jī)中引起增壓條件下進(jìn)氣密度減小，即在堅(jiān)持不變過量空氣系數(shù)下，意味著功率下降，不然需求進(jìn)一步提高增壓壓力，但柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷又要添加。雖然氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度提高有利于柴油機(jī)的熄滅，但卻使熄滅室內(nèi)受熱零件的熱負(fù)荷添加，排溫過高，NOx添加。汽油機(jī)中增壓溫度升高，除與柴油機(jī)一樣功率下降外，最主要的是爆震傾向添加。普通，當(dāng)增壓空氣的壓力超越0.15MPa時(shí)，就值得采用中冷。處理空氣溫度過高的方法就是采用中冷器冷卻增壓后的空氣。增壓空氣溫度每降低20K，渦輪前的廢氣溫度約可降低20K，燃油耗費(fèi)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(zhì)采用內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)水。該方案構(gòu)造與布置簡單，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(dú)立的冷卻介