发动机原理第七章发动机增压课件

本章要求：了解：发动机增压方式。理解：涡轮增压器的结构和工作原理。掌握：离心式涡轮增压器的原理，增压发动机的特点。

第七章发动机增压增压：为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度的方法。（广义上，凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度的一切方法，都称为增压。）目的：通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排放性提高发动机功率的途径：第一节发动机增压的基本知识改变结构参数。增加i、Vh(D、S)，减少τ，但体积和重量增加提高转速。但充气效率和机械效率减少，机件寿命减少，噪音大提高平均有效压力Pe。提高平均有效压力Pe

方法：减少过量系数

提高充气效率

增加充气密度（增压）增压度φk：发动机在增压后增长的功率与增压前功率之比φk为范围10%~60%。大部分为20%~30%。增压压比k：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比增压的范围:低增压：k

＝1.3~1.6（内燃机平均有效压力pe＝0.7～1.0MPa）中增压：k

＝1.6~2.5（内燃机平均有效压力pe＝1.0～1.5MPa）高增压：k

＞2.5（pe＞1.5MPa）；超高增压：k

＞3.5（pe>2.0MPa）。按照实现增压所提供的能量可分：机械增压；废气涡轮增压；气波增压；复合增压谐波增压（汽油机）第二节发动机增压的类型１、机械增压由曲轴经过齿轮增速箱驱动压气机。机械增压增压压力高，压气机消耗的功率大。为使内燃机机械效率不要过分下降，增压压力Pk不能过高。Pk<160~170KPa主要用途：提高发动机低速扭矩机械增压器的种类机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内燃机上常用容积式压气机：罗茨式；螺杆式；转子活塞式。废气涡轮增压的分类废气涡轮增压器主要由压气机和废气涡轮组成。压气机主要是离心式的。废气涡轮分：轴流式；径流式；斜流式（混流式）。由于内燃机排气能量利用的不同，有两种经典的、基本的增压形式：脉冲涡轮增压；等压涡轮增压。３、气波增压气波增压是通过气波增压器利用气体质点和压力波的反射特性，使排气和进气之间进行直接的能量交换，以增大进气密度。气波增压对内燃机工况反映迅速，使气波增压的加速性好，且低速时空气的压缩程度高，低速扭矩好。工作温度低，不需要耐高温材料。但体积大，噪声大，安装位置受到一定限值。匹配要求高，防止窜烟。气波增压器转子展开图５、谐波增压—ACIS双增压器顺序增压多缸发动机上使用两台增压器。在低速时，使用一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速反映性能。在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。第三节增压器可变进气道增压器；可变喷嘴环增压器；可变涡轮喉口截面增压器；可变叶片增压器；废气放气增压器；进气回流增压器；射流涡轮增压器；斜流涡轮增压器；可变进气道增压器性能可变喷嘴环增压器低速时，喷嘴角度小，流通截面小；高速时喷嘴角度大，流通截面能保证涡轮从废气中获取足够能量达到压气机的需求。各喷嘴环1通过轴销2固定在涡壳5上，再经传动杆3与喷嘴控制盘4相连。转动喷嘴控制盘即可改变喷嘴环的角度。通过调整涡壳5与涡轮叶轮6之间的喷嘴环角度来调整涡轮流通截面。可变喷嘴环增压器特性左图中①～④是喷嘴环角度以此减小的情况。随着内燃机转速下降，压气机的增压压力不但没有下降，反而提升到高转速水平，从而保证增压内燃机的低速性能。可调喷嘴环用于增压器与内燃机的高速匹配。通过可调喷嘴环改善低速性能。可变涡轮喉口截面增压器工作原理可变涡轮喉口截面增压器是再废气量不变的情况下改变进入涡轮的状态参数，从而改变从废气中获取能量的大小。小喉口截面将使进入涡轮的废气加速，作用在涡轮叶片上的冲击力增加（此时涡轮效率将有所降低），空气增压压力增加，从而满足内燃机在低速小负荷时的需要。内燃机在高速大负荷时，可以保证涡轮在高速范围运行，这时喉口截面处于最大位置，排气背压最小，涡轮效率最大。可变喉口截面控制板可以由电磁阀进行无级调整。可变叶片增压器可变喷嘴环技术类似，通过压气机结构（叶片角度）的变化，来调整增压压力与发动机转速负荷的匹配关系。多个可变叶片，效率高，但结构复杂，成本高、体积大。三菱多阀VG增压器本田可变叶片增压器废气放气增压器车用增压内燃机为获得低速大扭矩和良好的加速性能，涡轮增压器一般按内燃机低速、小流量设计。轿车用增压器设计转速为内燃机标定转速的40%左右。公共汽车、重型车用的增压器设计转速为内燃机标定转速的60%左右。高速时，将会使增压压力过高，增压器超速，柴油机爆发压力过大，汽油机容易引起爆震。为此，设计增压器常增加废气放气阀，在高速时将一部分废气旁通掉，加以控制增压压力。进气回流增压器为避免由于负荷突变及环境变化而使压气机出现喘振而损坏增压器，在增压器的压气机进口装上整体式的回流阀。当进气管压力低于某一值时，作用在回流阀上的进气管压力、弹簧压力和压气机出口的空气增压压力不平衡，回流阀顶开，压气机出口的空气通过回流阀和回流通道进入压气机进口，以增加通过压气机的空气量。第四节增压中冷技术（选）增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加，排温过高，NOx增加。汽油机中增压温度升高，除与