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文档简介
发动机增压技术第1页,共54页,2023年,2月20日,星期一3.1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,2023年,2月20日,星期一内燃机功率: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,2023年,2月20日,星期一增压度——增压后与增压前的内燃机功率之比(1.1~1.6)
——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:<1.7中增压:1.8~2.6
高增压:2.6~3.5超高增压:>3.5)
增压温度升高——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,2023年,2月20日,星期一3.1.2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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一(2)废气涡轮增压第7页,共54页,2023年,2月20日,星期一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)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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一谐振系统: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,2023年,2月20日,星期一涡轮增压+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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一3.2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,2023年,2月20日,星期一排气管:稳定气压利用排气脉冲能量第15页,共54页,2023年,2月20日,星期一3.2.2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,2023年,2月20日,星期一1)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,2023年,2月20日,星期一3)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,2023年,2月20日,星期一结论: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,2023年,2月20日,星期一3.3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,2023年,2月20日,星期一(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(12~14)
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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一第24页,共54页,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一注意事项: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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一总结: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,2023年,2月20日,星期一3.3.2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,2023年,2月20日,星期一(1)经济性改善高负荷区——明显改善低负荷区——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,2023年,2月20日,星期一转速负荷特性: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,2023年,2月20日,星期一(2)降低排气污染和噪声有害气体的排放减少(1/2~2/3)滞燃期缩短,减少噪声第32页,共54页,2023年,2月20日,星期一(3)低速转矩性能变差低速:供气不足第33页,共54页,2023年,2月20日,星期一(4)加速性能变差气路连接
+增压器惯性
+加速过程限制供油(烟度)措施:采用脉冲增压系统第34页,共54页,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一总结: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,2023年,2月20日,星期一3.4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,2023年,2月20日,星期一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,2023年,2月20日,星期一3.4.1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(3~9)过量空气系数范围比较窄(0.85~1.05)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,2023年,2月20日,星期一增压器布置方案前置方案后置方案第40页,共54页,2023年,2月20日,星期一自学内容: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,共54页,2023年,2月20日,星期一3.4.2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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一(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,2023年,2月20日,星期一3.5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,2023年,2月20日,星期一3.5.2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,2023年,2月20日,星期一(1)排气旁通1)减小进入涡轮的排气及能量第47页,共54页,2023年,2月20日,星期一第48页,共54页,2023年,2月20日,星期一2)控制排气旁通阀的开、关A、增压工质控制
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