內(nèi)燃機增壓技術

西華大學XIHUAUNIVERSITY交通與汽車工程學院SchoolofTransportaionAndAutomotiveEngineering

增壓技術TurbochargerTechnology潘鎖柱

博士Dr.Pan西華大學交通與汽車工程學院Email:suozhup@163.comTelddress：ICELab課程名稱CourseName目前一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點參考書籍

渦輪增壓與渦輪增壓器，朱大鑫，北京：機械工業(yè)出版社，1992

柴油機渦輪增壓技術，陸家祥主編，北京:機械工業(yè)出版社,1999

燃氣輪機與渦輪增壓內(nèi)燃機原理與應用，林建生,譚旭光主編，天津:天津大學出版社,2005

內(nèi)燃機增壓技術，宋守信，同濟大學出版社，1993目前二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點第一章內(nèi)燃機增壓概論What？Why？How？Development？目前三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點什么是增壓？

內(nèi)燃機增壓——就是借助于裝在發(fā)動機上的專用的增壓裝置，預先壓縮進入氣缸的空氣，以提高進入氣缸的充氣密度。增壓的作用是十分明顯的，在氣缸容積一定的情況下，充氣密度越大，新鮮空氣的絕對量越大，就可以噴入更多的燃料進行燃燒，發(fā)動機就能發(fā)出更大的功率。達到提高發(fā)動機功率和改善經(jīng)濟性、排放性的目的。目前四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用發(fā)動機強化程度的主要動力指標：升功率：提高升功率的方式：提高標定轉(zhuǎn)速提高平均有效壓力peX√目前五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用平均有效壓力：目前六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用非增壓發(fā)動機：

ηi=0.43-0.50；

ηm=0.78-0.85；

ηv=0.80-0.90；a=1.2-1.7（額定負荷）。對于非增壓發(fā)動機的強化主要依靠減小a來實現(xiàn)。但過分減小a會導致發(fā)動機熱應力提高，燃燒惡化，冷卻系統(tǒng)帶走的熱量增加，使指示效率下降。一般認為a減小的極限是1.1。因此，非增壓發(fā)動機強化的極限是pe=0.8-0.9MPa。

唯一能大幅度提高pe的辦法是提高氣缸中的充氣密度ρs。即采用增壓技術。目前七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用增壓度λ：增壓后的發(fā)動機功率與不增壓時發(fā)動機功率之比。目前八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用增壓程度的劃分目前九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用理想氣體狀態(tài)方程：增壓后空氣溫度上升，使空氣密度減小，即空氣密度比的上升小于壓比的上升，從而影響增壓效果。為了增強增壓效果，需采用近期冷卻措施，即中冷技術。中冷技術除提高進氣密度外，還可降低排氣溫度，并有利于改善發(fā)動機熱負荷。隨著發(fā)動機技術的發(fā)展，增壓中冷發(fā)動機的比例在逐步提高。目前十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用增壓對內(nèi)燃機性能的影響：動力性、經(jīng)濟性、排放特性動力性和經(jīng)濟性的影響：目前十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用動力性和經(jīng)濟性的影響：假定增壓前后n和α保持不變。1.增壓后，部分排氣能量被利用，進氣得到壓縮，換氣過程形成正的泵氣功，指示熱效率ηi略有增加。2.機械效率ηm也隨著增壓度的提高有所提高。3.增壓后，ρs增加，若采用中冷技術，ρs會更高。4.因為有掃氣作用，缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)降低，減少對進氣的加熱作用，充氣系數(shù)ηv提高。目前十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用動力性和經(jīng)濟性的影響：根據(jù)公式，發(fā)動機增壓后，升功率NL將與ηi、ηm、ρs、ηv的乘機成正比增加。燃油消耗率be有所降低，燃油經(jīng)濟性得以改善。內(nèi)燃機增壓的目的主要在于提高發(fā)動機的動力性，并降低排放，不在于提高經(jīng)濟性。目前十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響柴油機增壓后對排放、噪音的影響（1）CO：增壓后，燃料霧化、混合均有所改善，CO消除反應加快，排放中CO含量有所減少。柴油機中CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要是在局部缺氧或低溫下形成的。由于柴油機在過量空氣系數(shù)a>l條件下燃燒，故車用柴油機的CO排放較低。采用渦輪增壓后，可供燃燒的空氣增多，并且增壓柴油機大多數(shù)工況負荷較大，柴油機缸內(nèi)溫度能保證燃料更充分燃燒，CO排放可進一步降低。目前十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響柴油機增壓后對排放、噪音的影響（2）THC：增壓后，由于較非增壓富氧，缸內(nèi)溫度較高，燃燒反應加快，因而HC消除反應增強，排放中HC含量減少。柴油機排氣中的HC是由原始燃料分子、分解的燃料分子以及再化合的中間化合物所組成；小部分HC是由潤滑油生成。增壓時，由于進氣密度增加，可以改善油束的形成，提高燃油霧化質(zhì)量，減少沉積于燃燒室壁面上的燃油，使HC減少：增壓還可提高柴油機整個燃燒循環(huán)的平均介質(zhì)溫度和氧化反應速率，降低未燃HC排放。目前十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點Ф-T圖目前十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點傳統(tǒng)柴油噴霧燃燒與排放物生成過程目前十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響柴油機增壓后對排放、噪音的影響（3）NOx：生成條件高溫、富氧、高溫下的停留時間。對于自然吸氣柴油機，如果只簡單地采用增壓措施，可能會因為過量空氣系數(shù)增大和燃燒溫度的升高而導致NO增加。實際應用中：1）減小壓縮比，可以降低壓縮終了的介質(zhì)溫度，從而降低燃燒火焰溫度；2）推遲噴油定時，可以縮短滯燃期，減少油束稀薄火焰區(qū)的燃料蒸發(fā)和混合，降低最高燃燒溫度。3）EGR技術，降低燃燒溫度，減少氧的濃度。4）中冷技術，降低進氣溫度，減少NOx排放。增壓中冷柴油機可降低Nox達60%。目前十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響柴油機增壓后對排放、噪音的影響（4）PM：生成條件高溫、缺氧。1）增壓后，可顯著增大進氣密度，增加缸內(nèi)可用的空氣量，過量空氣系數(shù)α增加，PM排放降低。2）增壓后，缸內(nèi)壓力增加，燃料濕壁現(xiàn)象等減少，有利于降低PM排放。3）同時采用高壓燃油噴射、共軌電控噴射、低排放燃燒室和中心噴嘴四氣閥技術，并提高燃油霧化質(zhì)量，改善燃燒過程，則可有效地控制PM排放。試驗數(shù)據(jù)表明，采用增壓中冷技術的柴油機可降低PM排放的45％。目前十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用（5）噪音：燃燒噪音、進排氣系統(tǒng)噪音和機械噪音1）增壓后，滯燃期縮短，壓升率降低，燃燒噪音減小。2）增壓器的設置，進排氣噪音也有所減少。如增壓器的渦輪機可以衰減排氣所產(chǎn)生的噪音。穩(wěn)定工況可降低噪音3-5dB,低負荷降低噪音效果較差。目前二十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響汽油機增壓后對排放、噪音的影響（1）NOX：1）雖然增壓后，缸內(nèi)氧氣含量增多，火焰前鋒富氧，火焰溫度升高，會導致NOX含量增多。2）但可燃混合氣經(jīng)壓縮后溫度升高，汽油機工作過程各特征點的溫度上升，燃料霧化、蒸發(fā)、與空氣混合得到改善，并配合降低壓縮比降低燃燒溫度，最終可使NOX生成量減少。目前二十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響汽油機增壓后對排放、噪音的影響（2）THC:增壓后缸內(nèi)溫度升高,且燃燒室內(nèi)紊流加強,使氧化反應速度加快,同時減少了壁面激冷層的厚度,使激冷層中HC的含量減少。排氣溫度升高,使未燃HC在排氣管及渦輪中可繼續(xù)進行氧化反應,使HC的排放量減少。目前二十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-1發(fā)動機增壓的目的和作用排放性能的影響汽油機增壓后對排放、噪音的影響（3）CO：主要受過量空氣系數(shù)α變化的影響，增壓后的α最佳范圍與非增壓基本一致，但由于排氣溫度高，CO的氧化在后續(xù)過程中（后燃階段）繼續(xù)進行，故：CO排放量減少。據(jù)統(tǒng)計資料表明:汽油機增壓后，HC、CO、NOX含量分別下降：31%、63%、71%。目前二十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點序號基本參數(shù)G6135G1G6135ZGG6135ZQ6135k-9a1缸徑mm1352徑駛mm1501403總排量L12.88124進氣方式

自然吸氣增壓自然吸氣515min標定功率kW

205

標定轉(zhuǎn)速r/min

2200

1h標定功率kW162184

154.5標定轉(zhuǎn)速r/min22002200

22006最大扭矩N.m800900≥1000750最大扭矩轉(zhuǎn)速r/min14001400130015407燃油消耗率標定工況g/kW.h236230≤228246全負荷最低g/kW.h225215≤2102418廢氣排放COg/kW.h13.6CH0.36NOX14.413.513.721

煙度（全負荷速度特性）FSU910整機噪聲（LW）dB(A)115115-11611811起動溫度oC-10-5512外形尺寸（長×寬×高）mm1425×640×12601326.5×640×12921518×796×152913整機凈重kg105011001160非增壓發(fā)動機與渦輪增壓發(fā)動機功率、油耗、排放比較目前二十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點第一章內(nèi)燃機增壓概論

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式

根據(jù)驅(qū)動增壓器所用能量來源不同,增壓方法基本分為:1、機械增壓2、排氣渦輪增壓3、氣波增壓4、復合增壓目前二十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式

1.機械增壓系統(tǒng)壓氣機由內(nèi)燃機曲軸通過傳動裝置直接驅(qū)動的增壓方式。1.1機械增壓形式及工作原理

壓氣機可為離心式、羅茨式和刮片式等。目前采用較多的是螺桿式、羅茨式和汪克爾式等型式。發(fā)動機壓氣機傳動裝置目前二十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式螺桿式效率最高，屬于內(nèi)部壓縮的緣故，且相同條件下其外形尺寸和重量最小，螺旋式為第二位。目前二十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式1.2機械增壓的特點1）內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化可直接導致壓氣機流量變化，加速響應性好；2）采用高速調(diào)節(jié)、脫開控制技術，可獲得好的低速扭矩性；3）對排氣系統(tǒng)無干擾，可用于高排氣背壓的特殊場合；目前二十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式4）發(fā)動機功率消耗大；驅(qū)動附件損失增加；機械效率下降，油耗增加；5）增壓器泄漏多，噪音大，效率低。6）泵氣損失小，這是由于機械增壓時排氣背壓遠遠低于渦輪增壓。目前二十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式1.3應用范圍機械增壓時ps一般不超過0.17MPa，否則壓氣機耗功過多，be增加。例如：12V150發(fā)動機，機械增壓ps=0.17MPa時，壓氣機消耗功率達81-90kW。一般采用機械增壓后，be要增加3%-5%。因此，機械增壓多應用于增壓比要求不高的內(nèi)燃機。二沖程發(fā)動機

轎車用汽油機特殊用途發(fā)動機（如潛艇發(fā)動機）目前三十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.廢氣渦輪增壓利用排氣能量使排氣在渦輪中進一步膨脹做功，用于驅(qū)動壓氣機的增壓方式。2.1廢氣渦輪增壓的結(jié)構(gòu)形式及工作原理壓氣機渦輪發(fā)動機傳動軸目前三十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.1廢氣渦輪增壓的結(jié)構(gòu)形式及工作原理排氣渦輪增壓按結(jié)構(gòu)形式可分為：單級渦輪增壓一臺渦輪和一臺壓氣機組成的或幾臺渦輪增壓器并聯(lián)的渦輪增壓系統(tǒng)。定壓增壓脈沖增壓二級渦輪增壓空氣經(jīng)兩臺串聯(lián)的渦輪增壓器壓縮后進入氣缸的增壓方式。目前三十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.1廢氣渦輪增壓的結(jié)構(gòu)形式及工作原理單級渦輪增壓-定壓增壓各缸排氣匯入一根較粗排氣管中，在進入渦輪的方式。目前三十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.1廢氣渦輪增壓的結(jié)構(gòu)形式及工作原理單級渦輪增壓-脈沖增壓各缸排氣通過各自較細排氣歧管分別進入渦輪的方式。目前三十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.1廢氣渦輪增壓的結(jié)構(gòu)形式及工作原理二級渦輪增壓1）兩級壓氣機串聯(lián)并各自由排氣渦輪驅(qū)動，每級壓氣機后都裝有中冷器。2）兩級串聯(lián)的壓氣機葉輪與兩級串聯(lián)的渦輪葉輪裝在同一根軸上，第一級壓氣機后無中冷器。目前三十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點

§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.2廢氣渦輪增壓的特點優(yōu)點：1）發(fā)動機重量和體積增加很少的情況下，提高功率20-50%，高增壓甚至可提高100%。2）充分利用內(nèi)燃機廢氣能量，燃油經(jīng)濟性提高。其中，由廢氣能量回收可提高經(jīng)濟性3-4%,另外，再加上減小了機械損失和散熱損失，提高了機械效率和熱效率，增壓后be可降5-10%。3）具有較強的高原適應能力。4）噪聲、排放降低，有利于環(huán)保。目前三十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.2廢氣渦輪增壓的特點缺點：1）加速性、瞬態(tài)響應性較差。2）熱負荷較嚴重。3）對排氣背壓、大氣溫度較敏感。目前三十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點250kW–50kW=

200kW輸出250kW輸出，達到節(jié)能效果50kW優(yōu)點：渦輪回收利用發(fā)動機高溫廢氣的能量。這部分能量如不被利用就白白的浪費掉了。提高熱效率發(fā)動機進氣歧管通常比排氣歧管的壓力高，所以通過泵氣提高功率輸出柴650℃，汽800℃機械增壓與渦輪增壓的比較目前三十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式機械增壓排氣溫度低（裝排氣管），熱負荷低，加速性好。缺點是油耗高。渦輪增壓油耗低的多，臺架試驗加速性比原機多2-3s，裝車后由于儲備功率大，整車加速性未變壞，扭矩特性與機械增壓相同。目前三十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式2.3應用范圍各種類型內(nèi)燃機。目前四十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式3復合增壓在某些發(fā)動機上，除了應用渦輪增壓以外，同時還應用機械驅(qū)動式增壓器，這種增壓方法稱為復合增壓，它有兩種型式：1）串聯(lián)增壓；2）并聯(lián)增壓。3.1串聯(lián)增壓3.1.1串聯(lián)增壓的機構(gòu)形式及工作原理目前四十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式3.2并聯(lián)增壓

3.2.1并聯(lián)增壓的機構(gòu)形式及工作原理目前四十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式3.3復合增壓的特點1）綜合利用了廢氣渦輪增壓的優(yōu)點；2）起動性能好；3）低速、低負荷時，仍能提供足夠的增壓壓力；4）結(jié)構(gòu)復雜。3.4應用范圍大型柴油機。目前四十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式4氣波增壓（又稱Comprex增壓器）利用氣體的壓縮波和膨脹波來傳遞能量的一種能量交換器。目前四十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式氣波增壓的優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)簡單，工藝方便，對材料要求低。2）扭矩特性比渦輪增壓好。（扭矩儲備系數(shù)高達1.7，由于低速時仍有較大的增壓壓力，特別適合拖拉機和工程機械）3）加速性能好。4）工況變動范圍大。（不像渦輪增壓有喘振、阻塞、超溫、超速等限制）目前四十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式氣波增壓的缺點：1）尺寸、重量大。2）由曲軸驅(qū)動，消耗功率，且安裝的位置受限制。3）燃氣與空氣直接接觸時有傳熱，綜合效率較低，全負荷油耗高。4）氣波增壓利用不定常氣流工作，噪聲大。目前四十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-2內(nèi)燃機的增壓方式性能比較突加負荷響應能力比較氣波增壓與渦輪增壓比較目前四十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點第一章內(nèi)燃機增壓概論

§1-3汽油機增壓1．汽油機的廢氣渦輪增壓1.1汽油機增壓的主要技術障礙1.1.1熱負荷（1）汽油機的過量空氣系數(shù)小，燃燒溫度高、膨脹比小、排氣溫度比柴油機高出200～300°C。增壓后，汽油機的整體溫度水平提高，熱負荷問題加重。（2）增壓后，循環(huán)供油量增多。由于轉(zhuǎn)化為有效功的熱當量增多，相應的熱損失也增加，冷卻水、機油及排氣溫度相應提高。目前四十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1．汽油機的廢氣渦輪增壓1.1汽油機增壓的主要技術障礙1.1.1熱負荷（3）汽油機吸入的是混合氣，因而進、排氣門開啟不能過大。即：不能用掃氣來冷卻燃燒室，故：汽油機增壓后，燃燒室、活塞、氣門及渦輪等零、部件熱負荷很大。（4）渦輪增壓前，一般采用渦輪前放氣的調(diào)節(jié)方案以抑制發(fā)動機高速、高負荷時增壓壓力的過度增長。目前四十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1.1.2暴燃（1）汽油機增壓后，混合氣壓縮后的壓力、溫度增高，以及燃燒室受熱零件熱負荷提高等原因，將促使爆燃的發(fā)生。（2）采用降低壓縮比、推遲點火時刻、采用進氣中冷等技術措施。（3）汽油機的增壓一般比柴油機低得多，一般功率最高增加幅度約為40%‐50%。目前五十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1.1.3混合氣的調(diào)節(jié)

（1）汽油機采用變量調(diào)節(jié)，化油器式發(fā)動機進行增壓時氣體流經(jīng)增化油器喉口的壓力是變化的，不僅難于精確的供應一定濃度的混合氣，還增加了一些新問題。如：增壓方案選擇、化油器密封、加速性能等。傳統(tǒng)化油器使用增壓技術后難以精確控制混合氣的濃度。（2）電控汽油噴設技術的應用，為增壓技術在汽油機中的應用掃除了一大障礙。目前五十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1.1.4對增壓器的特殊要求（1）汽油機增壓比低、流量范圍廣、熱負荷高、最高轉(zhuǎn)速高且轉(zhuǎn)速變化范圍大。（2）

要求增壓器體積小、耐高溫、轉(zhuǎn)動慣量小、效率在一定范圍內(nèi)，并要求有增壓調(diào)節(jié)裝置。（3）電子控制技術和發(fā)動機管理系統(tǒng)促進了汽油機增壓技術的應用。目前五十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1.1.5汽油機渦輪增壓的對策汽油機增壓爆燃的解決措施降低壓縮比ε中冷技術其他措施：燃燒室結(jié)構(gòu)、高辛烷值汽油、推遲點火、爆燃傳感器反饋控制汽油機增壓熱負荷高的對策渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機采用耐熱材料中冷裝置降低壓氣機出口溫度GDI技術，可加大掃氣目前五十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓1.1.5汽油機渦輪增壓的對策汽油機與增壓器匹配的對策增壓壓力的控制1）進氣減壓閥和排氣放氣閥2）變截面的渦輪3）高負荷向排氣管噴水，降低增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力4）采用雙渦輪增壓器響應滯后的控制對渦輪增壓器的慣性、點火正時、增壓壓力控制系統(tǒng)，進排氣系統(tǒng)的長度和直徑以及節(jié)氣門位置進行良好匹配。目前五十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓2.化油器式汽油機增壓的混合氣控制2.1增壓器位于化油器之前目前五十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓特點：1）由于增壓器放在前面，則必須應用價格最貴的壓力式化油器；2）通?；推鞑荒芨惺苡捎谠鰤簤毫ψ兓鸬目諝饷芏茸兓虼瞬荒鼙ＷC不斷提供具有合適空燃比的混合氣；3）化油器處在增壓器之后，節(jié)氣門關閉時，限制增壓器排氣，容易導致增壓器喘震。目前五十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓2.2增壓器位于化油器之后目前五十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓特點1）由于在化油器和發(fā)動機之間間隔了一個增壓器，因此，化油器對發(fā)動機工況變化的敏感程度變差；2）混合氣自化油器開始要經(jīng)歷較長的管路，故特別容易在增壓器中發(fā)生液體燃料沉積。低負荷時，汽化不良的燃料，將在增壓器中分化，重餾分沉積在擴壓器壁上，進入氣缸的是輕餾分。當轉(zhuǎn)速增加時，沉淀的重餾分燃料重新進入氣缸，造成混合氣過濃，破壞發(fā)動機的正常工作。目前五十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓2.3中置所謂中置，即將化油器拆成兩部分，將喉管、浮子室及其附件置于增壓器前，節(jié)氣門及其附件置于增壓器后。目前五十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓特點1）克服了壓氣機前置方案中，因進氣壓力和密度變化而引起的高速貧油、低速富油的缺點；2）具有壓氣機前置方案的啟動迅速，怠速平穩(wěn)，加速反應快的特點；目前六十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓3）通過選擇適當?shù)暮砉苤睆??？煞奖愕卣{(diào)整所需的扭矩和功率；4）雖然同樣存在汽油沉積的現(xiàn)象，但已大為減輕，對發(fā)動機正常工作沒有明顯影響。目前六十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-3汽油機增壓2.4電控汽油噴射技術，為增壓技術在汽油機中的應用掃除了化油器不能很好進行合適空燃比控制的障礙，為汽油機增壓技術發(fā)展開創(chuàng)了一個新局面。目前六十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點第一章內(nèi)燃機增壓概論

§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類殼體：壓氣機殼、渦殼、中間殼轉(zhuǎn)子總成：增壓葉輪、渦輪、浮動軸承、止推軸承其他：調(diào)節(jié)閥、卡箍、密封環(huán)等1．渦輪增壓器結(jié)構(gòu)壓氣機渦輪目前六十三頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類1．渦輪增壓器結(jié)構(gòu)1、發(fā)動機廢氣推動渦輪葉輪使之旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機葉輪轉(zhuǎn)動。2、壓氣機葉輪強制吸進空氣，經(jīng)壓縮后進入發(fā)動機進氣系統(tǒng)。3、被壓縮(并被冷卻后)的空氣進入氣缸，參與燃燒做功。4、燃燒后的廢氣從排氣管排出，進入渦輪，再重復(1)的動作。目前六十四頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類2．不同的渦輪增壓器結(jié)構(gòu)及工作原理2.1軸流式渦輪增壓器

從柴油機排出的廢氣，經(jīng)過柴油機排氣管沿近似與葉輪軸平行的方向?qū)霚u輪進氣殼（15），流經(jīng)噴嘴環(huán)（11，14）進行膨脹。使廢氣的壓力和溫度下降。而流速顯著提高，具有高速的氣流按一定方向進入渦輪工作葉片（10）通道。在其中廢氣繼續(xù)膨脹，同時一部分動能轉(zhuǎn)換成機械功。這些機械功被壓氣機所吸收，以提高空氣的壓力，然后將空氣經(jīng)柴油機進氣管導入氣缸內(nèi)。以達到增壓的目的。

目前六十五頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類2.2徑流式渦輪增壓器

從柴油機排出的廢氣，沿大致與轉(zhuǎn)子軸（2）垂直的方向?qū)霚u輪進氣殼（7）中，流經(jīng)噴嘴環(huán)（8）進行膨脹。使廢氣的壓力和溫度下降，而流速顯著提高，具有高速的氣流按一定方向進入渦輪工作葉片（9）通道。在其中廢氣繼續(xù)膨脹，同時一部分動能轉(zhuǎn)換成機械功，這些機械功被壓氣機所吸收，以提高空氣的壓力，然后將空氣經(jīng)柴油機進氣管導入氣缸內(nèi)以達到增壓的目的。目前六十六頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類2.3徑流式與軸流渦式的比較

徑流渦輪增壓器廣泛應用于中、小功率柴油機上，因為在小流量時，徑流渦輪比軸流渦輪有更多的優(yōu)點:1）效率高。尤其在在小流量且采用可調(diào)噴嘴環(huán)時，徑流渦輪的效率較高。而軸流渦輪由于噴嘴和工作葉片都較短，能量損失較大，效率較低。2）徑流渦輪的結(jié)構(gòu)簡單，易于精密鑄造，成本較低。（噴嘴環(huán)葉片出口處不用扭轉(zhuǎn)，徑流級設計也較簡單）目前六十七頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類3）徑流渦輪的單級膨脹比較大，即單級徑流渦輪在高效率下所能完成的膨脹功比單級軸流渦輪的大，同時徑流渦輪能在較小的外形尺寸下，得到較大的功率。4）徑流渦輪較易于安裝可調(diào)噴嘴，以實現(xiàn)噴嘴流道截面面積的變化，有利于渦輪增壓器和發(fā)動機的配合工作。（寬廣的工況范圍與發(fā)動機達到良好的匹配，車用發(fā)動機增壓后得到較理想的扭矩特性）目前六十八頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類5）工作輪速度損失系數(shù)對效率的影響小。故工作輪的表面加工質(zhì)量可差一些，降低成本。6）工作輪外廓與殼體間的間隙影響小，因工作時存在離心力，漏氣損失減小。（數(shù)據(jù)顯示：間隙變化1%，徑流式效率變化0.7-1%，軸流式效率變化2-2.5%）目前六十九頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類缺點:1）由于離心力的作用使掃氣時背壓較高。2）徑流式工作輪進口處呈平板形，空氣動力學性能差。當不采用可調(diào)噴嘴環(huán)時，對變工況的適應性差。3）徑流渦輪的工作輪和高溫氣流接觸面積大，使工作輪的平均溫度高、溫度梯度大，導致熱應力較大、軸承熱負荷高。4）徑流渦輪的噴嘴葉片，容易被氣流中的雜質(zhì)、顆粒和水滴等在離心力的作用下所打傷和侵蝕。5）需設置多級渦輪時因結(jié)構(gòu)復雜，常受到限制。目前七十頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類3．根據(jù)增壓器渦輪轉(zhuǎn)子軸的布置型式不同的分類轉(zhuǎn)子：渦輪的工作輪、壓氣機工作輪同裝在一根轉(zhuǎn)軸上，形成的旋轉(zhuǎn)部份。1.外支承式2.內(nèi)支承式3.內(nèi)外支承式4.懸臂支承式目前七十一頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類3.1外支承式兩個軸承位于轉(zhuǎn)軸的兩端1)結(jié)構(gòu)簡圖目前七十二頁\總數(shù)八十三頁\編于二十三點§1-4廢氣渦輪增壓器工作原理及結(jié)構(gòu)分類2)特點轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好；

軸承遠離葉輪，軸向空間大，便于考慮油水氣的密封；

軸承可采用單獨的潤滑系統(tǒng)，減小軸承受高溫氣體的影響；

因為增壓器軸中部可以加工成大尺寸，剛性較大，而