发动机增压技术

1、发动机增压技术第1页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.1 增压技术和增压方式3.1.1 增压技术增压利用增压器将空气或可燃混和气进行预压缩，再送入汽缸的过程。 增加充量目的提高发动机功率和改善经济性第2页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二内燃机功率：提高内燃机功率的措施：1）增加汽缸排量2）增加转速n3）增加平均有效压力P增压：提高进气压力中间冷却进汽密度第3页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二增压度增压后与增压前的内燃机功率之比 （1.11.6） 内燃机功率的增加程度增压比增压器后与增压器前的空气压力比 (低增压：3.5) 增压

2、 温度升高 中冷中冷：提高充气密度；降低内燃机排气温度；降低热负荷第4页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.1.2 增压方式机械增压废气涡轮增压复合增压气波增压增压能量第5页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（1）机械增压优点：结构紧凑，和内燃机容易匹配，加速性能好缺点：传动复杂，燃油消耗率高 增压比不高第6页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（2）废气涡轮增压第7页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二废气涡轮增压的优缺点：优点：1）提高功率20%50%2）提高经济性能，机械效率和热效率 （ 油耗降低5%10%）

3、3）降低排气噪声和烟度 缺点：加速性能差、热负荷问题严重、对气温与气压敏感第8页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二 （3）复合增压 1）机械增压+涡轮增压串联增压高增压，改善低速转矩特性、加速性并联增压补充供气不足，多用于二冲程柴油机第9页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（2）涡轮增压+谐振系统涡轮增压器稳压箱谐振系统第10页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二谐振系统：进气动态使谐振系统发生共振惯性增压谐振频率希望得到最大转矩的转速定为产生共振的转速提高转矩特性原理：流体力学第11页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星

4、期二涡轮增压+谐振系统 优缺点：优点：1）结构简单2）改善转矩特性3）改善加速性能4）响应时间短缺点：1）进气管尺寸大，不易布置2）4汽缸内燃机谐振效果较差第12页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（4）气波增压原理：利用气体质点和压力波的反射特性传递能量 压缩波+膨胀波优点：结构简单，适应工况范围大，加速性、低速转矩性能好缺点：体积大，重量大，效率不高第13页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.2 涡轮增压系统3.2.1 涡轮增压系统的基本类型定压涡轮增压系统 排气能量利用方式不同脉冲涡轮增压系统第14页，共54页，2022年，5月20日，4点14分

5、，星期二排气管：稳定气压利用排气脉冲能量第15页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.2.2 定压式和脉冲式涡轮增压系统的比较和选择第16页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二1）定压式能量传递效率比较低（增压比越高，两种系统的能量传递效率越相近）2）脉冲增压系统有利于汽缸扫气 （扫气压力差P）第17页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3）脉冲增压系统对排气的压力变化灵敏，加速性能好，转矩特性也较好4）脉冲系统平均绝热效率比定压系统略低撞击损失，局部进气损失5）脉冲系统尺寸较大，结构复杂第18页，共54页，2022年，5月20日，4点1

6、4分，星期二结论：低增压的中小型发动机，高增压的车用柴油机 脉冲涡轮增压系统 （转矩特性、加速特性） 大型柴油机定压涡轮增压第19页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.3 涡轮增压柴油机的特点和性能3.3.1 涡轮增压柴油机的特点机械负荷最高燃烧压力热负荷活塞温度、涡轮前废气温度涡轮增压柴油机：保证其在较高机械负荷、热负荷条件下，能可靠耐久的工作第20页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（1）主要参数的选取A、降低机械负荷，降低爆发压力，降低压缩比（1214） B、降低热负荷、改善经济性，加大过量充气系数第21页，共54页，2022年，5月20日，4点

7、14分，星期二（2）供油系统柴油机增压度 供油量改进喷油泵缩小供油持续角：1）增大柱塞直径2）增加供油速率3）提高喷射压力4）增大喷油孔直径第22页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（3）配气机构提高扫气能力 较大的气门叠开角第23页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二第24页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（4）进排气系统脉冲涡轮增压系统：各缸排气不相重叠第25页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二注意事项：排气管热负荷大，易开裂，用耐热铸铁进气管容积大，减小进气压力脉动空气滤清器容积大，减小压气机进气压力损失增压

8、器安装位置排气管短，隔开进排气的热量传递第26页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（5）冷却增压空气作用：1）提高柴油机功率2）降低柴油机热负荷3）降低排气温度装置：空气涡轮风扇第27页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二总结：涡轮增压柴油机的特点（1）主要参数的选取（2）供油系统（3）配气机构（4）进排气系统（5）冷却增压空气？第28页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.3.2 涡轮增压柴油机的性能总体：1）升功率高2）油耗较低3）排污较少第29页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（1）经济性改善高负荷区明显改善

9、低负荷区不明显A、利于常高速满载运行的长途运输重型载货汽车B、利于常处于中等、部分负荷的中型、轻型载货车辆第30页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二转速负荷特性：减少机械损失、磨损改善整机经济性能提高可靠性及使用寿命第31页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（2）降低排气污染和噪声有害气体的排放减少（1/22/3）滞燃期缩短，减少噪声第32页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（3）低速转矩性能变差低速：供气不足第33页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（4）加速性能变差气路连接 +增压器惯性 +加速过程限制供油 （

10、烟度）措施：采用脉冲增压系统第34页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（5）启动与制动有一定困难1）供气不足，压缩终点温度降低，着火与启动困难2）制动力不足第35页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二总结：涡轮增压柴油机的性能（1）经济性改善（2）降低排气污染和噪声（3）低速转矩性能变差（4）加速性能变差（5）启动与制动有一定困难第36页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.4 涡轮增压汽油机与增压柴油机的相比：相同：增压原理不同：（技术的实现上困难）1）增压后爆震趋势增大2）热负荷增大3）增压系统较为复杂第37页，共54页，2022年

11、，5月20日，4点14分，星期二汽油机涡轮增压类型：1、化油器式汽油机涡轮增压型2、电控汽油机直接喷射涡轮增压型第38页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二汽油机涡轮增压的特点1、增压度较低(爆燃和热负荷)2、汽油机压缩比较低（39） 过量空气系数范围比较窄（0.851.05）3、增压后热负荷偏高4、排气温度高5、速度范围宽，增压器与汽油机的匹配困难第39页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二增压器布置方案前置方案 后置方案第40页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二自学内容：1、增压器前置方案与 后置方案的区别？2、各自的优缺点？第41页

12、，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.4.2 汽油机涡轮增压的主要技术措施（1）降低压缩比 受爆燃限制许用压缩比：第42页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（2）增压压力控制系统 （低速增压压力不足；高速增压压力过高）（3）减小增压后的“反应滞后”现象 脉冲涡轮增压；增压器前置、带旁通阀等措施 （4）燃料供给系统的调整 供油压力随增压压力变化调节 A、增压汽油泵 B、电动油泵+燃油压力调节阀 汽油机涡轮增压的主要技术措施第43页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（5）点火提前角的调整 减小点火提前角以控制爆燃 （6）火花塞 冷型火花塞

13、 减小火花塞间隙汽油机涡轮增压的主要技术措施第44页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.5 涡轮增压器及其调节3.5.1 涡轮增压器涡轮机+压气机+中间体径向轴流式涡轮机第45页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二3.5.2 涡轮增压器的调节目的：保证发动机在低速时具有较高的增压压力和较高的转矩；高速时压力不至过高，防止发动机热负荷过高，涡轮增压器超速。途径： 旁通放气 变截面涡轮 变截面压气机第46页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二（1）排气旁通1）减小进入涡轮 的排气及能量第47页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二第48页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二2）控制排气旁通阀的开、关A、增压工质控制第49页，共54页，2022年，5月20日，4点14分，星期二B、排气背压和压气机入口处形成的真空度