汽车动力装置-3《汽车动力装置》常思勤主编

1、第第3章章 发动机的换气过程与增压发动机的换气过程与增压 第第1节节 增压技术基础增压技术基础 第第2节节 四行程发动机换气过程及评价四行程发动机换气过程及评价 第第3节节 改善换气过程的主要措施改善换气过程的主要措施 第第4节节 废气涡轮增压器废气涡轮增压器 第第5节节 车用发动机的增压系统车用发动机的增压系统 第第1节节 增压技术基础增压技术基础 一、增压的基本概念一、增压的基本概念 增压：增压：以某种方式提高进气充量的密度，以某种方式提高进气充量的密度，从而提高进入气缸的新鲜空气量。从而提高进入气缸的新鲜空气量。增压比：增压比：二、增压方式二、增压方式 废气涡轮增压废气涡轮增压 机械增压

2、机械增压 三、增压中冷三、增压中冷0ccpp 图图3-1、3-2第第2节节 四行程发动机换气过程及评价四行程发动机换气过程及评价 一、换气过程概述一、换气过程概述功能功能：工质的更换：工质的更换 自由排气自由排气换气过程换气过程： 强制排气强制排气 排气排气 气门叠开气门叠开 进气进气评价评价：充气效率：充气效率 换气损失换气损失图图3-3二、充气效率二、充气效率 三、充气效率的影响因素三、充气效率的影响因素 分析：分析： 流动阻力、缸内残余废气量、工质加热程度流动阻力、缸内残余废气量、工质加热程度 残余废气系数：残余废气系数：s1s1vVVmm作容积的新鲜工质量进气状态下充满气缸工质量实际进

3、入气缸的新鲜工saassasssaaas1vVVTTppTVpTVpmm工质量气量气缸内的新鲜余废进气结束时气缸内的残 图图3-5四、充气效率随发动机工况的变化规律四、充气效率随发动机工况的变化规律 1 发动机转速发动机转速 2 发动机负荷发动机负荷五、换气损失五、换气损失 定义：发动机理论循环中换气过程耗功与实际循环中换气过定义：发动机理论循环中换气过程耗功与实际循环中换气过程耗功的差值程耗功的差值 。 自由排气损失自由排气损失组成：组成： 强制排气损失强制排气损失 进气损失进气损失 增压发动机的特点增压发动机的特点图图3-7图图3-6第第3节节 改善换气过程的主要措施改善换气过程的主要措施

4、一、减小进、排气系统的阻力一、减小进、排气系统的阻力 1 进、排气门进、排气门 2 进、排气道进、排气道 图图3-12 3 配气机构配气机构 4 其他其他 二、合理确定配气定时二、合理确定配气定时 1 进气迟闭角进气迟闭角 2 排气提前角排气提前角 3 进气提前角和排气迟闭角进气提前角和排气迟闭角三、动态效应的利用三、动态效应的利用 基本原理：波在管内传播，对于一个基本原理：波在管内传播，对于一个开口端开口端，管外压力不，管外压力不变时，反射波的性质与入射波相反，即一个正压波传播到开变时，反射波的性质与入射波相反，即一个正压波传播到开口端后，会反射回一个负压波；对于一个口端后，会反射回一个负压

5、波；对于一个闭口端闭口端，反射波的，反射波的性质与入射波相同，即一个正压波传播到闭口端后，会反射性质与入射波相同，即一个正压波传播到闭口端后，会反射回一个正压波。回一个正压波。 例：进气系统内的本循环波动效应与上循环波动效应例：进气系统内的本循环波动效应与上循环波动效应 四、可变技术四、可变技术 发动机配气定时发动机配气定时 主、副气道的开启与关闭主、副气道的开启与关闭 进气管长度进气管长度 增压器流通截面的大小增压器流通截面的大小 图图3-22图图3-18、3-19图图3-24第第4节节 废气涡轮增压器废气涡轮增压器 一、基本组成一、基本组成二、压气机的工作原理与特性参数二、压气机的工作原理

6、与特性参数 图图3-27、3-29 增压比增压比C 流量流量qmC 转速转速 nC 压气机绝热效率压气机绝热效率ad-C三、涡轮的工作原理与特性参数三、涡轮的工作原理与特性参数 图图3-30、3-31 膨胀比膨胀比T 流量流量qmT 转速转速nT 涡轮有效效率涡轮有效效率T图图3-26四、压气机与涡轮的关系四、压气机与涡轮的关系 1转速平衡转速平衡 2流量平衡流量平衡 3功率平衡功率平衡 四、废气涡轮增压器的特性四、废气涡轮增压器的特性增压器效率：增压器效率： TC = T TCm ad-C 增压器转速：增压器转速： nTC = nC = nT 发动机发动机 压气机压气机 发动机发动机 涡轮涡

7、轮 1压气机通用特性压气机通用特性 图图3-33 2压气机的工作范围压气机的工作范围 喘振喘振 / 最高转速最高转速 / 阻塞阻塞 图图3-32 3压气机特性曲线的变化规律压气机特性曲线的变化规律 图图3-34 流动损失：摩擦损失、撞击损失流动损失：摩擦损失、撞击损失 4气流脉动现象的影响气流脉动现象的影响第第5节节 车用发动机的增压系统车用发动机的增压系统一、废气能量的利用一、废气能量的利用 图图3-35 图图3-36 恒压增压系统恒压增压系统 脉冲增压系统脉冲增压系统 二、柴油机与废气涡轮增压器的匹配二、柴油机与废气涡轮增压器的匹配 1 废气可用能量的调整废气可用能量的调整 发动机发动机

8、涡轮涡轮 2 增压器的选择与匹配增压器的选择与匹配 3 带废气旁通阀的车用发动机增压系统带废气旁通阀的车用发动机增压系统 4 采用可变几何参数增压器的车用发动机增压系统采用可变几何参数增压器的车用发动机增压系统 5 发动机低速转矩特性与动态响应特性的改善发动机低速转矩特性与动态响应特性的改善 图图3-46图图3-41图图3-39图图3-45三、增压柴油机与自然吸气柴油机的差异三、增压柴油机与自然吸气柴油机的差异 1 控制机械负荷与热负荷的增长控制机械负荷与热负荷的增长 2 进、排气系统设计进、排气系统设计 3 燃油、润滑、冷却等其他方面的考虑燃油、润滑、冷却等其他方面的考虑 思考题：思考题：1

9、.换气过程应如何评价？说明评价参数的定义。换气过程应如何评价？说明评价参数的定义。2.分析充气效率分析充气效率V 随汽油机工况（转速、负荷）变化而变化的规随汽油机工况（转速、负荷）变化而变化的规律并画图说明。在采用可变技术时，说明当转速变化时应如何律并画图说明。在采用可变技术时，说明当转速变化时应如何相应地调整进气迟闭角、排气提前角的大小并简述理由。相应地调整进气迟闭角、排气提前角的大小并简述理由。 你对汽车发动机采用增压技术是如何理解的（优点、技术方案你对汽车发动机采用增压技术是如何理解的（优点、技术方案及难点）？及难点）？3. 分析、比较图分析、比较图3-43的废气旁通阀调节方案与常规方案

10、的差别。的废气旁通阀调节方案与常规方案的差别。图图3-1 废气涡轮增压废气涡轮增压图图3-2 机械增压机械增压图图3-3 换气过程换气过程图图3-5 汽油机进气过程终了时的缸内压力随工况的变化汽油机进气过程终了时的缸内压力随工况的变化图图3-6 四行程自然吸气发动机的换气损失四行程自然吸气发动机的换气损失图图3-7 四行程增压发动机的换气损失四行程增压发动机的换气损失（a）理论循环）理论循环 （b）实际循环）实际循环 图图3-12 进气道的三维计算机模型进气道的三维计算机模型 图图3-18 复合谐振增压系统复合谐振增压系统1-废气涡轮增压器废气涡轮增压器 2-连接管连接管 3-稳压腔稳压腔 4

11、-谐振管谐振管 5-谐振腔谐振腔图图3-19 复合谐振增压系统的试验结果复合谐振增压系统的试验结果图图3-22 电控电驱的气门电控电驱的气门图图 (补充补充) 电控液驱的气门电控液驱的气门图图3-24 可变进气系统可变进气系统 的示例的示例图图3-26 废气涡轮增压器废气涡轮增压器1-涡轮进口涡轮进口 2-涡轮出口涡轮出口 3-涡轮叶涡轮叶轮轮 4-压气机叶轮压气机叶轮 5-压气机进口压气机进口 6-压气机出口压气机出口 7-废气旁通阀废气旁通阀 图图3-27 离心式压气机简图离心式压气机简图 1-进气道进气道 2-叶轮叶轮 3-扩压器扩压器 4-蜗壳蜗壳图图3-29 空气参数沿压气机流道的变化空气参数沿压气机流道的变化 图图3-30 径流式涡轮简图径流式涡轮简图图图3-31 涡轮机中气涡轮机中气流参数的变化流参数的变化图图3-33 压气机特性压气机特性设计工况设计工况 较大流量工况较大流量工况 较小流量工况较小流量工况 图图3-32 压气机叶轮进口处不同流量下的流动情况压气机叶轮进口处不同流量下的流动情况图图3-34 压气机等转压气机等转速特性线的分析速特性线的分析图图3-35 四冲程增压柴油机理论示功图四冲程增压柴油机理论示功图图图3-36 两类增压系统两类增压系统 （ a ）恒压增压系统）恒压增压