增壓技術(shù)復(fù)習(xí)資料(含答案).doc

第一章 內(nèi)燃機(jī)增壓概論1、什么是增壓？借助于裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的專用的增壓裝置，預(yù)先壓縮進(jìn)入氣缸的空氣，以提高進(jìn)入氣缸的充氣密度。2、 內(nèi)燃機(jī)增壓的目的內(nèi)燃機(jī)增壓的目的主要在于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，并降低排放，不在于提高經(jīng)濟(jì)性。3、 增壓度增壓后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率與不增壓時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率之比。4、 增壓對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、噪聲的影響：動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響：假定增壓前后n和保持不變。1.增壓后，部分排氣能量被利用，進(jìn)氣得到壓縮，換氣過(guò)程形成正的泵氣功，指示熱效率i略有增加。2.機(jī)械效率m也隨著增壓度的提高有所提高。3.增壓后，s增加，若采用中冷技術(shù)， s會(huì)更高。4.因?yàn)橛袙邭庾饔茫變?nèi)殘余廢氣系數(shù)降低，減少對(duì)進(jìn)氣的加熱作用，充氣系數(shù)v提高。柴油機(jī)增壓后對(duì)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(yīng)加快，排放中CO含量有所減少。 （2） THC：增壓后，由于較非增壓富氧，缸內(nèi)溫度較高，燃燒反應(yīng)加快，因而HC消除反應(yīng)增強(qiáng)，排放中HC含量減少。 （3） NOx：生成條件高溫、富氧、高溫下的停留時(shí)間。 對(duì)于自然吸氣柴油機(jī)，如果只簡(jiǎn)單地采用增壓措施，可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)量空氣系數(shù)增大和燃燒溫度的升高而導(dǎo)致NO增加。（4） PM：生成條件高溫、缺氧。1）增壓后，可顯著增大進(jìn)氣密度，增加缸內(nèi)可用的空氣量，過(guò)量空氣系數(shù)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(shí)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(shù)，并提高燃油霧化質(zhì)量，改善燃燒過(guò)程，則可有效地控制PM排放。（5）噪音：燃燒噪音、進(jìn)排氣系統(tǒng)噪音和機(jī)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(shè)置，進(jìn)排氣噪音也有所減少。如增壓器的渦輪機(jī)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(fù)荷降低噪音效果較差。5、 內(nèi)燃機(jī)的增壓方式1、機(jī)械增壓2、排氣渦輪增壓3、氣波增壓4、復(fù)合增壓6、汽油機(jī)增壓的主要技術(shù)障礙（1） 熱負(fù)荷：增壓后，汽油機(jī)整體溫度水平提高，熱負(fù)荷問(wèn)題加重（2） 爆燃：汽油機(jī)增壓后，混合氣壓縮后的壓力、溫度增高，將促使爆燃的發(fā)生。（3）混合氣的調(diào)節(jié)：傳統(tǒng)化油器使用增壓技術(shù)后難以精確控制混合氣的濃度（4）對(duì)增壓器的特殊要求7、增壓器渦輪轉(zhuǎn)子軸的布置型式不同的分類外支承式、內(nèi)支承式、內(nèi)外支承式、懸臂支承式（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其特點(diǎn)）1外支承式 兩個(gè)軸承位于轉(zhuǎn)軸的兩端1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2) 特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好； 軸承遠(yuǎn)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(dú)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，減小軸承受高溫氣體的影響； 因?yàn)樵鰤浩鬏S中部可以加工成大尺寸，剛性較大，而在支承軸頸處便可以適當(dāng)作得小些，因此軸承表面的切線速度較低，有利于軸承的壽命和可靠性； 軸承在外端，也便于檢查和更換軸承，不必拆下轉(zhuǎn)子，可維護(hù)性好。2 內(nèi)支承式 兩個(gè)軸承位于工作輪之間1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2）特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸及重量??；壓氣機(jī)可軸向進(jìn)氣，流阻損失；清洗工作輪比較容易，且不會(huì)因?yàn)檩S承而破壞轉(zhuǎn)子的平衡。3內(nèi)外支承式 兩個(gè)軸承分別布置在轉(zhuǎn)軸的一端和兩個(gè)工作輪之間1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2）特點(diǎn) 壓氣機(jī)能軸向進(jìn)氣； 渦輪端密封較容易安排； 可局部拆卸零件，進(jìn)行清洗葉輪； 尺寸及重量介于內(nèi)、外支承式之間； 軸承間主軸可以作得較粗，軸承間距又較第一種方案短。所以臨界轉(zhuǎn)速較高；4 懸臂支承式壓氣機(jī)葉輪和渦輪葉輪背對(duì)背，軸承都在壓氣機(jī)一側(cè)1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2）特點(diǎn) 軸承均在低溫處，有利于軸承工作； 兩個(gè)葉輪可做成一體，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量和尺寸最??； 渦輪盤可得到較好的冷卻，漏氣損失?。?壓氣機(jī)與渦輪背靠背，從而減少了氣體與轉(zhuǎn)盤的摩擦損失。8、渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可變混流式渦輪增壓技術(shù)可變兩級(jí)渦輪增壓技術(shù)復(fù)合增壓技術(shù)第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量的利用1、排氣最大可用能排氣等熵膨脹到大氣壓力時(shí)所釋放出來(lái)的能量2、 能量傳遞的損失：1)流經(jīng)排氣門處的節(jié)流損失；2)流經(jīng)各種縮口處的節(jié)流損失；3)管道面積突擴(kuò)時(shí)的流動(dòng)損失；4)不同參數(shù)氣流滲混和撞擊形成的損失; 5)由于氣體的粘性而形成的靡擦損失：6)氣流向外界散熱所形成的能量損失。3、降低能量傳遞的措施1)應(yīng)使排氣門的通流面積盡可能大；2)應(yīng)力求管道光順、沒有縮口；3)排氣總管內(nèi)徑做的與歧管內(nèi)徑一樣大，以避免突擴(kuò)損失；4)使用順著氣流的斜向接頭，以避免撞擊損失;5)力求管壁光滑，減少摩擦；6)排氣管使用絕熱材料包裹以隔熱。4、排氣能量傳遞效率渦輪進(jìn)口處氣體的可用能量與排氣門前氣體的可用能量之比5、脈沖能量利用系數(shù)：6、脈沖系統(tǒng)與定壓系統(tǒng)比較(1)脈沖増壓系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn):排氣能量利用系數(shù)高,低工況性能好;掃氣易于組織,對(duì)二沖程有 利;加速性好。缺點(diǎn):二缸一歧管時(shí)，排氣管抽空，節(jié)流損失大；排氣管太長(zhǎng)時(shí)，反射 壓力波對(duì)掃氣會(huì)產(chǎn)生干擾；成本高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(1)定壓増壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):可采用渦輪全進(jìn)氣，壓力波動(dòng)小渦輪效率高;多缸時(shí)，排氣管結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單;增壓器布置自由；柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不因壓力波干擾而受限；渦輪流 通面積小，可選擇小増壓器。缺點(diǎn):加速性差，低負(fù)荷性能差；掃氣量??；部分負(fù)荷時(shí)有時(shí)掃氣倒流 ;低轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)矩時(shí)，増壓壓力下降較大；在缸數(shù)少時(shí)，排氣管容積過(guò)大。7、 影響脈沖能量利用的因素排氣始點(diǎn)壓力比、排氣門通流面積、排氣門開啟規(guī)律、排氣管通流面積、排氣管長(zhǎng)度、渦流通流面積第三章 離心式壓氣機(jī)1、離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器、壓氣機(jī)蝸殼2、壓氣機(jī)葉輪a）按輪盤結(jié)構(gòu)：開式、閉式、半開式、星形b）按葉片沿徑向的彎曲形式：前彎葉片葉輪、徑向葉片葉輪、后彎葉片葉輪、前傾后彎式葉輪3、 離心式壓氣機(jī)的工作過(guò)程分析（進(jìn)氣道、工作輪、擴(kuò)壓器、出氣蝸殼中氣體參數(shù)的變化情況）進(jìn)氣道：氣體流過(guò)進(jìn)氣道時(shí)流速增大，溫度和壓力減小。工作輪：氣體流過(guò)工作輪，對(duì)氣體做功，加速氣體流速，氣體壓力和溫度均提高擴(kuò)壓器：由于流通截面逐漸增大，氣體在流過(guò)它時(shí)，流速減小，壓力和溫度都上升出氣蝸殼：氣體在流過(guò)它時(shí)，流通截面增大，流速減小，壓力和溫度上升。4、 增壓比、流量增壓比：壓氣機(jī)出口氣流壓力與進(jìn)口氣流壓力之比。流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)壓氣機(jī)氣體的質(zhì)量或體積5、 壓氣機(jī)效率（等熵效率、多變效率）、功率系數(shù)等熵效率：壓氣機(jī)等熵壓縮功和消耗的總功之比多變效率：壓氣機(jī)多變壓縮功和消耗的總功之比功率系數(shù)：實(shí)際圓周速度分量與無(wú)窮多葉工作輪出口的絕對(duì)速度的圓周速度之比6、 離心式壓氣機(jī)的流量特性在一定的環(huán)境條件下，在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí)，壓氣機(jī)增壓比和效率隨空氣流量的變化關(guān)系7、 喘振、阻塞喘振：即是泵與風(fēng)機(jī)的流量和能頭在瞬間內(nèi)發(fā)生不穩(wěn)定的周期性反復(fù)變化的現(xiàn)象稱為喘振現(xiàn)象。阻塞：在一定轉(zhuǎn)速下，通過(guò)壓氣機(jī)的流量隨增壓比的減小而增加，當(dāng)流量增加到某一限度后，壓氣機(jī)流道中的某個(gè)截面處便達(dá)到臨界條件，此時(shí)增壓比減小，流量也不在增加。第四章 廢氣渦輪的工作原理1、渦輪的組成：進(jìn)氣殼、噴嘴環(huán)、工作葉輪、排氣殼2、廢氣在渦輪級(jí)間的流動(dòng)（1） 在蝸殼和噴嘴環(huán)中的流動(dòng)蝸殼和噴嘴環(huán)葉片通道截面是收縮的，氣體在其中流動(dòng)是要進(jìn)行膨脹的。通過(guò)蝸殼和噴嘴環(huán)后，壓力和溫度下降，而氣流速度提高。（2） 在工作葉輪中的流動(dòng)氣流對(duì)葉片做功，因此氣流的壓力和溫度下降，氣流的減小3、 氣體在噴嘴中的流動(dòng)4、 渦輪的定熵效率與膨脹比、反力度的概念定熵效率：渦輪轉(zhuǎn)子獲得的機(jī)械功與理論上可以獲得的最大機(jī)械功之比膨脹比：反力度：轉(zhuǎn)子中的有效焓降與級(jí)的有效焓降之比5、 氣流在渦輪級(jí)中的流動(dòng)損失定子（噴嘴）中的流動(dòng)損失、轉(zhuǎn)子（工作葉輪）中的流動(dòng)損失、余速損失、徑向間隙漏氣損失、輪盤摩擦損失、6、 渦輪效率7、 徑流式渦輪的效率8、 徑流式渦輪與軸流式渦輪的比較第五章 柴油機(jī)與渦輪增壓器的配合1、渦輪增壓器與柴油機(jī)配合特性要求曲線1：柴油機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的等轉(zhuǎn)速線，柴油 機(jī)在這一轉(zhuǎn)速下，隨著負(fù)荷的增大，廢氣能量增加， 渦輪增壓器轉(zhuǎn)速很快上升，增壓壓力和空氣流量也很快增加，同時(shí)柴油機(jī)氣缸爆發(fā)壓力也上升，因此, 柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的最大負(fù)荷受到增壓器的最高 轉(zhuǎn)速、渦輪前最高溫度以及氣缸最大爆發(fā)壓力的限制曲線2：柴油機(jī)最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行線，這時(shí)由于 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低，廢氣能量小，所以增壓壓 力和空氣流量都比較小，柴油機(jī)負(fù)荷受冒煙極限的限制，而且隨著負(fù)荷加大應(yīng)避免 壓氣機(jī)進(jìn)入喘振區(qū),因此最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行線 是柴油機(jī)低速冒煙極限線。曲線3：柴油機(jī)的外特性運(yùn)行線，這時(shí)柴油機(jī)循環(huán)供油量保持 最大值，而負(fù)荷的增加，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)淖罡咦兓阶畹停?隨著轉(zhuǎn)速的下降，廢氣流量減少，增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力也 隨之下降，但由于柴油機(jī)最大循壞供油量未變，柴油機(jī)在各 個(gè)轉(zhuǎn)速下的排氣溫度都較高，因此渦輪增壓器轉(zhuǎn)速下降的程度不像在柴油機(jī)等轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)因負(fù)荷降低引起增壓器轉(zhuǎn)速下降的那么快，然而廢氣流量因柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而很快下降， 曲線4：螺旋槳工作特性的運(yùn)行線，它介于 外特性運(yùn)行線與額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行線之間。2、增壓器喘振線的調(diào)整方法運(yùn)行線太靠近喘振線，甚至穿入喘振區(qū)， 調(diào)整時(shí)應(yīng)先分析產(chǎn)生生喘振的原因，然后采 用如下適當(dāng)?shù)拇胧焊挠眯∫惶?hào)的增壓器，小一號(hào)增壓器的 喘振線大致平行于原壓氣機(jī)喘振線并移向流量小的一邊，這樣運(yùn)行就可以脫離喘振區(qū)， 改用小一號(hào)增壓器后，可能使運(yùn)行線通過(guò)效率較高的區(qū)城，因此運(yùn)行線也將向流量小的方向移動(dòng)適當(dāng)縮小壓氣機(jī)通道截面。在沒有小一號(hào)增壓器選擇時(shí)，可釆用這種方法，這對(duì)壓氣機(jī)葉輪及擴(kuò)壓器的通道截面都要相應(yīng)縮小，因此它的特牲線將大致平行原特牲線并向流量小的方向偏移；減小壓氣機(jī)進(jìn)口處直徑。如杲能判斷喘振發(fā)生在導(dǎo)風(fēng)輪中，則可減小壓氣機(jī)葉輪進(jìn)口直徑，以 使壓氣機(jī)特性線向小流量方向偏移減小擴(kuò)壓器葉輪進(jìn)口角。在有葉片擴(kuò)壓 器的壓氣機(jī)中，喘振通常發(fā)生在葉片擴(kuò)壓 器中，減小擴(kuò)壓器葉片安裝角，使擴(kuò)壓器 通流截面減小，流量將有所下降，同時(shí)使 小流量時(shí)的氣流進(jìn)入擴(kuò)壓器的氣流角減小， 從而避免喘振。3、增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力的調(diào)整由于增壓比近似與增壓器轉(zhuǎn)速的平方成正比，因 此兩者的調(diào)整措施是一玫的。常用的方法有：1)調(diào)整噴嘴環(huán)面積，增大噴嘴壞面積對(duì)，廢氣能量降低，增壓器轉(zhuǎn)速下降，增壓壓力也隨之下降，反 之赤然，但如果柴油機(jī)尚未達(dá)到額定工況時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速己達(dá)額定值，若繼續(xù)提高柴油機(jī)功率，則增壓器必將超速運(yùn)行，這是不允許的，增大噴嘴截面 可克服超速現(xiàn)象；如果超速是由于增壓器處于低功率區(qū)運(yùn)行行， 使渦輪前壓力過(guò)高，渦輪出現(xiàn)堵塞而引起， 則最好改用大一號(hào)的增壓器；加大渦輪葉輪與殼體間的徑向間隙，使渦輪功率降低可限制超速，但它將使所有工 況的渦輪效率都降低；當(dāng)按柴油機(jī)的最大扭矩工況來(lái)選配增壓器時(shí)， 為了避免柴油機(jī)在額定工況時(shí)增壓器超速， 可在渦輪前設(shè)一放氣閥，使部分排氣不經(jīng)渦輪而直接進(jìn)入大氣，也可在壓氣機(jī)出口旁通 一部分空氣，使進(jìn)入柴油機(jī)的空氣量減小， 從而進(jìn)入渦輪的燃?xì)饬繙p小，限制增壓器轉(zhuǎn) 速的上升；在渦輪出口裝節(jié)流閥，當(dāng)柴油機(jī)在低速工 況對(duì)，節(jié)流閥全開，在高速工況時(shí)，節(jié)流 閥關(guān)小，以提高渦輪背壓，使渦輪膨脹比減小，從而達(dá)到限制增壓器超速的目的。問(wèn)答題：1 簡(jiǎn)述調(diào)整增壓器增壓壓力的方法。（1）進(jìn)氣減壓閥和排氣放氣閥（2）變截面的渦輪（3）高負(fù)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2 在廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中，比較脈沖增壓系統(tǒng)相對(duì)于定壓增壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及其特點(diǎn)？特點(diǎn)：（1）排氣管設(shè)計(jì)得短而細(xì) （2）排氣管流通截面積小，氣流速度較高 （3）采用脈沖增壓的多缸柴油機(jī)的排氣管要進(jìn)行分支優(yōu)勢(shì)：（1）廢氣能量節(jié)流損失較小 （2）當(dāng)柴油機(jī)工作需要的的氣體流量相同時(shí)，脈沖渦輪的尺寸要比定壓渦輪的大些 （3）加速性能比定壓渦輪增壓柴油機(jī)好 （4）低速扭矩性能較定壓渦輪增壓柴油機(jī)好 （5）脈沖增壓系統(tǒng)在增壓壓力較低、并處于部分負(fù)荷時(shí)具有較好的油耗率；定壓增壓系統(tǒng)在滿負(fù)荷時(shí)才有較好的油耗率。 （6）脈沖增壓系統(tǒng)可以利用排氣壓力波加強(qiáng)氣缸掃氣，有利于增加進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量，降低零件熱負(fù)荷 （7）當(dāng)時(shí)，采用脈沖增壓系統(tǒng)，這對(duì)廢氣能量的利用較為有利3 離心式壓氣機(jī)特性曲線的特點(diǎn)有哪些？1）當(dāng)轉(zhuǎn)速等于某一常數(shù)時(shí)，增壓特性線（）的變化，隨的減小，增壓比值開始是增加的，當(dāng)減小至某一值時(shí)，值為最大，然后隨的進(jìn)一步減小，值逐漸下降，故等速增壓線為一馬鞍型。（2）對(duì)效率特性線來(lái)講，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，因?yàn)閴簹鈾C(jī)的等熵壓縮功隨流量而變化的關(guān)系大致與增壓比隨流量而變化的關(guān)系相同，且壓氣機(jī)消耗的總功與流量無(wú)關(guān)，所以壓氣機(jī)的效率隨流量變化的特點(diǎn)和增壓比特性變化的特點(diǎn)相似。（3）在時(shí)，壓氣機(jī)的流量減小至某一最小值時(shí)，壓氣機(jī)的工作便出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)即會(huì)產(chǎn)生喘振。把每一個(gè)轉(zhuǎn)速下的喘振點(diǎn)連接起來(lái)就是喘振邊界或稱穩(wěn)定工作邊界。壓氣機(jī)喘振時(shí)，壓氣機(jī)中的氣流出現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩，引起葉片發(fā)生猛烈的振動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪音，壓氣機(jī)出口壓力顯著下降，同時(shí)伴隨著很大的波動(dòng)。4 根據(jù)轉(zhuǎn)子軸的布置型式不同，增壓器渦輪可分為哪幾種類型？并結(jié)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖說(shuō)明內(nèi)支承和外支承渦輪增壓器的特點(diǎn)？答：可分為1.外支承式2.內(nèi)支承式3.內(nèi)外支承式4.懸臂支承式內(nèi)支承式：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸及重量??；壓氣機(jī)可軸向進(jìn)氣，流阻損失；清洗工作輪比較容易，且不會(huì)因?yàn)檩S承而破壞轉(zhuǎn)子的平衡。缺點(diǎn)：工作輪之間空間較小，較難安排油、氣的密封；支承軸頸較粗，使其表面切線速度增加；兩軸承采用同一潤(rùn)滑系統(tǒng)，靠近渦輪端的軸承熱負(fù)荷較大。5 簡(jiǎn)述汽油機(jī)增壓的制藥技術(shù)障礙及相應(yīng)解決方法？（3） 熱負(fù)荷：增壓后，汽油機(jī)整體溫度水平提高，熱負(fù)荷問(wèn)題加重（4） 爆燃：汽油機(jī)增壓后，混合氣壓縮后的壓力、溫度增高，將促使爆燃的發(fā)生。（3）混合氣的調(diào)節(jié)：傳統(tǒng)化油器使用增壓技術(shù)后難以精確控制混合氣的濃度（4）對(duì)增壓器的特殊要求汽油機(jī)增壓爆燃的解決措施：(1)降低壓縮比(2)中冷技術(shù)(3)其他措施：燃燒室結(jié)構(gòu)、高辛烷值汽油、推遲點(diǎn)火、爆燃傳感器反饋控制汽油機(jī)增壓熱負(fù)荷高的對(duì)策：（1）渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)采用耐熱材料（2）中冷裝置降低壓氣機(jī)出口溫度（3）GDI技術(shù)，可加大掃氣汽油機(jī)與增壓器匹配的對(duì)策：增壓壓力的控制：（1）進(jìn)氣減壓閥和排氣放氣閥（2）變截面的渦輪（3）高負(fù)荷向排氣管噴水，降低增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力（4）