發(fā)動機增壓技術(shù)

1、發(fā)動機增壓技術(shù)第1頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.1 增壓技術(shù)和增壓方式3.1.1 增壓技術(shù)增壓利用增壓器將空氣或可燃混和氣進行預(yù)壓縮，再送入汽缸的過程。 增加充量目的提高發(fā)動機功率和改善經(jīng)濟性第2頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二內(nèi)燃機功率：提高內(nèi)燃機功率的措施：1）增加汽缸排量2）增加轉(zhuǎn)速n3）增加平均有效壓力P增壓：提高進氣壓力中間冷卻進汽密度第3頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二增壓度增壓后與增壓前的內(nèi)燃機功率之比 （1.11.6） 內(nèi)燃機功率的增加程度增壓比增壓器后與增壓器前的空氣壓力比 (低增壓：3.5) 增壓

2、 溫度升高 中冷中冷：提高充氣密度；降低內(nèi)燃機排氣溫度；降低熱負荷第4頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.1.2 增壓方式機械增壓廢氣渦輪增壓復(fù)合增壓氣波增壓增壓能量第5頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（1）機械增壓優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，和內(nèi)燃機容易匹配，加速性能好缺點：傳動復(fù)雜，燃油消耗率高 增壓比不高第6頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（2）廢氣渦輪增壓第7頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二廢氣渦輪增壓的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）提高功率20%50%2）提高經(jīng)濟性能，機械效率和熱效率 （ 油耗降低5%10%）

3、3）降低排氣噪聲和煙度 缺點：加速性能差、熱負荷問題嚴重、對氣溫與氣壓敏感第8頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二 （3）復(fù)合增壓 1）機械增壓+渦輪增壓串聯(lián)增壓高增壓，改善低速轉(zhuǎn)矩特性、加速性并聯(lián)增壓補充供氣不足，多用于二沖程柴油機第9頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（2）渦輪增壓+諧振系統(tǒng)渦輪增壓器穩(wěn)壓箱諧振系統(tǒng)第10頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二諧振系統(tǒng)：進氣動態(tài)使諧振系統(tǒng)發(fā)生共振慣性增壓諧振頻率希望得到最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速定為產(chǎn)生共振的轉(zhuǎn)速提高轉(zhuǎn)矩特性原理：流體力學(xué)第11頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星

4、期二渦輪增壓+諧振系統(tǒng) 優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)簡單2）改善轉(zhuǎn)矩特性3）改善加速性能4）響應(yīng)時間短缺點：1）進氣管尺寸大，不易布置2）4汽缸內(nèi)燃機諧振效果較差第12頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（4）氣波增壓原理：利用氣體質(zhì)點和壓力波的反射特性傳遞能量 壓縮波+膨脹波優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)工況范圍大，加速性、低速轉(zhuǎn)矩性能好缺點：體積大，重量大，效率不高第13頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.2 渦輪增壓系統(tǒng)3.2.1 渦輪增壓系統(tǒng)的基本類型定壓渦輪增壓系統(tǒng) 排氣能量利用方式不同脈沖渦輪增壓系統(tǒng)第14頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分

5、，星期二排氣管：穩(wěn)定氣壓利用排氣脈沖能量第15頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.2.2 定壓式和脈沖式渦輪增壓系統(tǒng)的比較和選擇第16頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二1）定壓式能量傳遞效率比較低（增壓比越高，兩種系統(tǒng)的能量傳遞效率越相近）2）脈沖增壓系統(tǒng)有利于汽缸掃氣 （掃氣壓力差P）第17頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3）脈沖增壓系統(tǒng)對排氣的壓力變化靈敏，加速性能好，轉(zhuǎn)矩特性也較好4）脈沖系統(tǒng)平均絕熱效率比定壓系統(tǒng)略低撞擊損失，局部進氣損失5）脈沖系統(tǒng)尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜第18頁，共54頁，2022年，5月20日，4點1

6、4分，星期二結(jié)論：低增壓的中小型發(fā)動機，高增壓的車用柴油機 脈沖渦輪增壓系統(tǒng) （轉(zhuǎn)矩特性、加速特性） 大型柴油機定壓渦輪增壓第19頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.3 渦輪增壓柴油機的特點和性能3.3.1 渦輪增壓柴油機的特點機械負荷最高燃燒壓力熱負荷活塞溫度、渦輪前廢氣溫度渦輪增壓柴油機：保證其在較高機械負荷、熱負荷條件下，能可靠耐久的工作第20頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（1）主要參數(shù)的選取A、降低機械負荷，降低爆發(fā)壓力，降低壓縮比（1214） B、降低熱負荷、改善經(jīng)濟性，加大過量充氣系數(shù)第21頁，共54頁，2022年，5月20日，4點

7、14分，星期二（2）供油系統(tǒng)柴油機增壓度 供油量改進噴油泵縮小供油持續(xù)角：1）增大柱塞直徑2）增加供油速率3）提高噴射壓力4）增大噴油孔直徑第22頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（3）配氣機構(gòu)提高掃氣能力 較大的氣門疊開角第23頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二第24頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（4）進排氣系統(tǒng)脈沖渦輪增壓系統(tǒng)：各缸排氣不相重疊第25頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二注意事項：排氣管熱負荷大，易開裂，用耐熱鑄鐵進氣管容積大，減小進氣壓力脈動空氣濾清器容積大，減小壓氣機進氣壓力損失增壓

8、器安裝位置排氣管短，隔開進排氣的熱量傳遞第26頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（5）冷卻增壓空氣作用：1）提高柴油機功率2）降低柴油機熱負荷3）降低排氣溫度裝置：空氣渦輪風(fēng)扇第27頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二總結(jié)：渦輪增壓柴油機的特點（1）主要參數(shù)的選取（2）供油系統(tǒng)（3）配氣機構(gòu)（4）進排氣系統(tǒng)（5）冷卻增壓空氣？第28頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.3.2 渦輪增壓柴油機的性能總體：1）升功率高2）油耗較低3）排污較少第29頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（1）經(jīng)濟性改善高負荷區(qū)明顯改善

9、低負荷區(qū)不明顯A、利于常高速滿載運行的長途運輸重型載貨汽車B、利于常處于中等、部分負荷的中型、輕型載貨車輛第30頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二轉(zhuǎn)速負荷特性：減少機械損失、磨損改善整機經(jīng)濟性能提高可靠性及使用壽命第31頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（2）降低排氣污染和噪聲有害氣體的排放減少（1/22/3）滯燃期縮短，減少噪聲第32頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（3）低速轉(zhuǎn)矩性能變差低速：供氣不足第33頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（4）加速性能變差氣路連接 +增壓器慣性 +加速過程限制供油 （

10、煙度）措施：采用脈沖增壓系統(tǒng)第34頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（5）啟動與制動有一定困難1）供氣不足，壓縮終點溫度降低，著火與啟動困難2）制動力不足第35頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二總結(jié)：渦輪增壓柴油機的性能（1）經(jīng)濟性改善（2）降低排氣污染和噪聲（3）低速轉(zhuǎn)矩性能變差（4）加速性能變差（5）啟動與制動有一定困難第36頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.4 渦輪增壓汽油機與增壓柴油機的相比：相同：增壓原理不同：（技術(shù)的實現(xiàn)上困難）1）增壓后爆震趨勢增大2）熱負荷增大3）增壓系統(tǒng)較為復(fù)雜第37頁，共54頁，2022年

11、，5月20日，4點14分，星期二汽油機渦輪增壓類型：1、化油器式汽油機渦輪增壓型2、電控汽油機直接噴射渦輪增壓型第38頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二汽油機渦輪增壓的特點1、增壓度較低(爆燃和熱負荷)2、汽油機壓縮比較低（39） 過量空氣系數(shù)范圍比較窄（0.851.05）3、增壓后熱負荷偏高4、排氣溫度高5、速度范圍寬，增壓器與汽油機的匹配困難第39頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二增壓器布置方案前置方案 后置方案第40頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二自學(xué)內(nèi)容：1、增壓器前置方案與 后置方案的區(qū)別？2、各自的優(yōu)缺點？第41頁

12、，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.4.2 汽油機渦輪增壓的主要技術(shù)措施（1）降低壓縮比 受爆燃限制許用壓縮比：第42頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（2）增壓壓力控制系統(tǒng) （低速增壓壓力不足；高速增壓壓力過高）（3）減小增壓后的“反應(yīng)滯后”現(xiàn)象 脈沖渦輪增壓；增壓器前置、帶旁通閥等措施 （4）燃料供給系統(tǒng)的調(diào)整 供油壓力隨增壓壓力變化調(diào)節(jié) A、增壓汽油泵 B、電動油泵+燃油壓力調(diào)節(jié)閥 汽油機渦輪增壓的主要技術(shù)措施第43頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（5）點火提前角的調(diào)整 減小點火提前角以控制爆燃 （6）火花塞 冷型火花塞

13、 減小火花塞間隙汽油機渦輪增壓的主要技術(shù)措施第44頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.5 渦輪增壓器及其調(diào)節(jié)3.5.1 渦輪增壓器渦輪機+壓氣機+中間體徑向軸流式渦輪機第45頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二3.5.2 渦輪增壓器的調(diào)節(jié)目的：保證發(fā)動機在低速時具有較高的增壓壓力和較高的轉(zhuǎn)矩；高速時壓力不至過高，防止發(fā)動機熱負荷過高，渦輪增壓器超速。途徑： 旁通放氣 變截面渦輪 變截面壓氣機第46頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二（1）排氣旁通1）減小進入渦輪 的排氣及能量第47頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二第48頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二2）控制排氣旁通閥的開、關(guān)A、增壓工質(zhì)控制第49頁，共54頁，2022年，5月20日，4點14分，星期二B、排氣背壓和壓氣機入口處形成的真空度