《發(fā)動機增壓》 (2)ppt課件

1、第8章 發(fā)動機增壓8.1 發(fā)動機增壓概述v增壓是在不改動氣缸任務容積大小的前提下增壓是在不改動氣缸任務容積大小的前提下，利用增壓器添加進入氣缸前的空氣壓力，利用增壓器添加進入氣缸前的空氣壓力，有效地提高進入氣缸中的充氣密度。有效地提高進入氣缸中的充氣密度。v大功率柴油機、半數(shù)以上車用柴油機及相當大功率柴油機、半數(shù)以上車用柴油機及相當比例高性能汽油機均采用增壓技術。比例高性能汽油機均采用增壓技術。v汽油機增壓，在增壓原理上雖然與柴油機增汽油機增壓，在增壓原理上雖然與柴油機增壓根本一樣，但在技術上要比柴油機增壓困壓根本一樣，但在技術上要比柴油機增壓困難得多。普通汽油機很少運用難得多。普通汽油機很少

2、運用 第8章 發(fā)動機增壓8.1.1發(fā)動機的增壓方式v1.機械增壓機械增壓v 增壓器由發(fā)動機的曲軸經(jīng)過機械傳動系統(tǒng)增壓器由發(fā)動機的曲軸經(jīng)過機械傳動系統(tǒng)直接驅(qū)動，將氣體緊縮并送入發(fā)動機氣缸，直接驅(qū)動，將氣體緊縮并送入發(fā)動機氣缸，實現(xiàn)對進氣的緊縮。實現(xiàn)對進氣的緊縮。v 汽油機增壓，在增壓原理上雖然與柴油機汽油機增壓，在增壓原理上雖然與柴油機增壓根本一樣，但在技術上要比柴油機增壓增壓根本一樣，但在技術上要比柴油機增壓困難得多。普通汽油機很少運用困難得多。普通汽油機很少運用 v 機械增壓發(fā)動機具有較好的低速轉(zhuǎn)矩和加機械增壓發(fā)動機具有較好的低速轉(zhuǎn)矩和加速呼應性能，但由于噪聲和運用壽命問題影速呼應性能，但由

3、于噪聲和運用壽命問題影響了實踐運用。響了實踐運用。8.1.1發(fā)動機的增壓方式v近年來，機械增壓重新得到注重與開展，這近年來，機械增壓重新得到注重與開展，這是由于：是由于：v 1)制造工藝程度和資料科學提高，使現(xiàn)代制造工藝程度和資料科學提高，使現(xiàn)代機械增壓器體積與噪聲大幅降低，效率和運機械增壓器體積與噪聲大幅降低，效率和運用壽命有很大的提高。用壽命有很大的提高。v 2)小排量發(fā)動機采用渦輪增壓難度很大，小排量發(fā)動機采用渦輪增壓難度很大，而采用機械增壓，那么可以獲得比渦輪增壓而采用機械增壓，那么可以獲得比渦輪增壓有更好的動力、轉(zhuǎn)矩甚至經(jīng)濟性能。有更好的動力、轉(zhuǎn)矩甚至經(jīng)濟性能。v機械增壓特點：不添加

4、發(fā)動機背壓，但耗費機械增壓特點：不添加發(fā)動機背壓，但耗費其有效功率；體積較大，總體布置有一定局其有效功率；體積較大，總體布置有一定局限性；噪聲大，機械磨損量大；增壓壓力普限性；噪聲大，機械磨損量大；增壓壓力普通不超越通不超越0.150.17MPa。8.1.1發(fā)動機的增壓方式v2.廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓v壓氣機與渦輪同軸相連，構成渦輪增壓器，壓氣機與渦輪同軸相連，構成渦輪增壓器，渦輪在排氣能量的推進下旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機渦輪在排氣能量的推進下旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機任務，實現(xiàn)進氣增壓。發(fā)動機排氣渦輪增壓任務，實現(xiàn)進氣增壓。發(fā)動機排氣渦輪增壓系統(tǒng)包含壓氣機、渦輪機、中冷器等部件。系統(tǒng)包含壓氣機、渦輪機、中冷

5、器等部件。v廢氣渦輪增壓在低速、低負荷以及發(fā)動機處廢氣渦輪增壓在低速、低負荷以及發(fā)動機處于動態(tài)運轉(zhuǎn)工況時優(yōu)勢不大，其缺陷非常突于動態(tài)運轉(zhuǎn)工況時優(yōu)勢不大，其缺陷非常突出，主要表如今加速冒煙和加速呼應緩慢等出，主要表如今加速冒煙和加速呼應緩慢等方面；而機械增壓方式在低速轉(zhuǎn)矩呼應性、方面；而機械增壓方式在低速轉(zhuǎn)矩呼應性、加速性、對特性場順應性及起動性等方面與加速性、對特性場順應性及起動性等方面與廢氣渦輪增壓相比具有很大優(yōu)勢。廢氣渦輪增壓相比具有很大優(yōu)勢。8.1.1發(fā)動機的增壓方式v3.氣波增壓氣波增壓v 氣波增壓是根據(jù)壓力波的氣動原理利用排氣波增壓是根據(jù)壓力波的氣動原理利用排氣系統(tǒng)中的氣體的緊縮波和

6、膨脹波進展能量氣系統(tǒng)中的氣體的緊縮波和膨脹波進展能量傳送使得進氣壓力提高從而實現(xiàn)增壓。可變傳送使得進氣壓力提高從而實現(xiàn)增壓?？勺冮L度進氣管是直接利用進氣壓力波和氣流慣長度進氣管是直接利用進氣壓力波和氣流慣性，添加缸內(nèi)進氣量，某種意義上也是一種性，添加缸內(nèi)進氣量，某種意義上也是一種氣波增壓。氣波增壓。 8.1.1發(fā)動機的增壓方式v4.復合增壓復合增壓v復合增壓將上述多種增壓方式加以組合，以復合增壓將上述多種增壓方式加以組合，以獲得更好的增壓效果。獲得更好的增壓效果。v復合增壓不是一種獨立的增壓方式，它只是復合增壓不是一種獨立的增壓方式，它只是前面三種增壓方式的組合，如機械增壓與渦前面三種增壓方式

7、的組合，如機械增壓與渦輪增壓的組合，普通用于大型船用發(fā)動機；輪增壓的組合，普通用于大型船用發(fā)動機；二級渦輪增壓方式可獲更高的增壓壓力等。二級渦輪增壓方式可獲更高的增壓壓力等。機械增壓器機械增壓器 (COMPRESSOR)Roots supercharger Twin-screw supercharger 機械增壓器機械增壓器(COMPRESSOR)Sliding Vane CompressorSpiral Supercharger機械增壓器機械增壓器(COMPRESSOR)排氣渦輪增壓排氣渦輪增壓 (TURBOCHARGOR)氣波增壓氣波增壓 (COMPREX) 8.1.2發(fā)動機增壓技術的優(yōu)勢

8、與代價Advantages and disadvantages優(yōu)優(yōu) 勢勢代代 價價發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性提高發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性提高體積和質(zhì)量功率密度提高體積和質(zhì)量功率密度提高資料利用率提高，本錢下降資料利用率提高，本錢下降排氣噪聲降低排氣噪聲降低 ，高原功率恢復，高原功率恢復，壓力升高率和熄滅噪聲降低壓力升高率和熄滅噪聲降低HCHC、COCO和碳煙排放降低和碳煙排放降低 技術適用性廣技術適用性廣機械負荷及熱負荷添加機械負荷及熱負荷添加加速呼應性能變差加速呼應性能變差對低速轉(zhuǎn)矩有不利的影響對低速轉(zhuǎn)矩有不利的影響增壓發(fā)動機性能的進一步增壓發(fā)動機性能的進一步優(yōu)化，遭到增壓器及中冷優(yōu)化，遭到增壓器及中

9、冷器的限制器的限制 。8.1.3增壓技術的開展與現(xiàn)狀u1907 1907 美國美國 Louis Renault Louis Renault 機械增壓發(fā)動機機械增壓發(fā)動機u1910 Murray Wi11at 1910 Murray Wi11at 二沖程旋轉(zhuǎn)式汽油機，二沖程旋轉(zhuǎn)式汽油機， u1915 1915 瑞士瑞士 Alfred Buchi Alfred Buchi 排氣渦輪增壓發(fā)動機排氣渦輪增壓發(fā)動機u19211921年，裝有壓氣機的汽油機第一次運用年，裝有壓氣機的汽油機第一次運用 u現(xiàn)代內(nèi)燃機增壓技術：現(xiàn)代內(nèi)燃機增壓技術：u增壓壓力、溫度、流量增壓壓力、溫度、流量u排氣溫度、渦輪轉(zhuǎn)速排氣

10、溫度、渦輪轉(zhuǎn)速u增壓器電子控制技術增壓器電子控制技術8.2 廢氣渦輪增壓器組成：渦輪和壓氣機。任務過程：廢氣經(jīng)排氣管進入渦輪，對渦輪做功，渦輪葉輪與壓氣機葉輪同輪，從而帶動壓氣機吸入外界空氣并緊縮后送至發(fā)動機進氣管。增壓中冷發(fā)動機在壓氣機出口和發(fā)動機進氣管入口之間增設中間冷卻器。分為兩大類：徑流式渦輪增壓器和軸流式渦輪增壓器。普通大型柴油機多采用軸流式；而車用發(fā)動機多采用徑流式，以順應高轉(zhuǎn)速及較高呼應性能的要求。廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器 TURBOCHARGORTURBOCHARGOR1 構造及任務過程構造及任務過程v進口段：新穎充量沿截面收縮的軸向進氣道進入任務輪，進口段：新穎充量沿截面

11、收縮的軸向進氣道進入任務輪，壓力溫度略有下降，氣流略有加速。壓力溫度略有下降，氣流略有加速。v葉輪通道：氣流進入高速旋轉(zhuǎn)的任務輪上葉片組成的氣流葉輪通道：氣流進入高速旋轉(zhuǎn)的任務輪上葉片組成的氣流通道內(nèi)，吸收葉輪的機械能，使氣體的壓力、流動速度和通道內(nèi)，吸收葉輪的機械能，使氣體的壓力、流動速度和溫度均有較大的增長。溫度均有較大的增長。v擴壓器：通道流通截面積逐漸增大，氣體動能大部分轉(zhuǎn)變擴壓器：通道流通截面積逐漸增大，氣體動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑝毫蜏囟冗M一步升高，速度下降。為壓力能，壓力和溫度進一步升高，速度下降。v集氣蝸殼：搜集氣體向內(nèi)燃機進氣管保送。集氣蝸殼：搜集氣體向內(nèi)燃機進氣管保送。8

12、.2.1離心式壓氣機的任務原理與特性CENTRIFUGAL COMPRESSOR PEFORMANCE參數(shù)參數(shù)v空氣流量：空氣流量： 單位時間流過壓氣機的空氣量叫空氣流量。流單位時間流過壓氣機的空氣量叫空氣流量。流量范圍決議了壓氣機的運用范圍。量范圍決議了壓氣機的運用范圍。v增壓比增壓比 ：壓氣機出口壓力與進口壓力之比。壓氣機最主要：壓氣機出口壓力與進口壓力之比。壓氣機最主要的任務目的。的任務目的。v壓氣機轉(zhuǎn)速：壓氣機葉輪每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，它等于渦輪轉(zhuǎn)速。壓氣機轉(zhuǎn)速：壓氣機葉輪每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，它等于渦輪轉(zhuǎn)速。8.2.1離心式壓氣機的任務原理與特性CENTRIFUGAL COMPRESSOR PEFORM

13、ANCE8.2.1離心式壓氣機的任務原理與特性 1 任務原理 壓氣機中的能量轉(zhuǎn)換壓氣機中的能量轉(zhuǎn)換 COMPRESSOR EFFICIENCYEnthalpy-entropy diagram壓氣機耗費的機械功為：壓氣機耗費的機械功為： 壓氣機的等熵效率為：壓氣機的等熵效率為：02010201(1)/020101020102010201()1)sbkkshhhhTTTppTTTT等熵壓縮功實際壓縮功1)(100102kkbbppcTcmTTcmW3 離心式壓氣機的特性離心式壓氣機的特性以流量為橫坐標，壓比為縱坐標，以流量為橫坐標，壓比為縱坐標，把不同轉(zhuǎn)速下的壓氣機特性曲線繪把不同轉(zhuǎn)速下的壓氣機特

14、性曲線繪制在一同，其中效率以等值線的方制在一同，其中效率以等值線的方式表示，稱為壓氣機的萬有特性。式表示，稱為壓氣機的萬有特性。1 流量特性曲線流量特性曲線在同一轉(zhuǎn)速下，壓氣機增壓比和效在同一轉(zhuǎn)速下，壓氣機增壓比和效率隨壓氣機流量的變化關系簡稱為率隨壓氣機流量的變化關系簡稱為壓氣機的流量特性。壓氣機的流量特性。Performance of Compressor壓氣機損失分析圖壓氣機損失分析圖Analysis of Efficiency摩擦損失摩擦損失l 氣流內(nèi)部及氣流與任務輪葉片外表、擴氣流內(nèi)部及氣流與任務輪葉片外表、擴壓器葉片外表等發(fā)生摩擦而產(chǎn)生。壓器葉片外表等發(fā)生摩擦而產(chǎn)生。l 轉(zhuǎn)速一定，

15、流量添加，氣流速度增大，轉(zhuǎn)速一定，流量添加，氣流速度增大，摩擦加劇，摩擦損失增大而添加。摩擦加劇，摩擦損失增大而添加。撞擊損失撞擊損失l 氣流與葉片撞擊呵斥。氣流與葉片撞擊呵斥。l 設計工況下最小，偏離設計工況撞擊設計工況下最小，偏離設計工況撞擊損失添加損失添加2壓氣機的喘振和堵塞壓氣機的喘振和堵塞surge and choking 在一定的轉(zhuǎn)速下，當壓氣機的氣體流量減小到一定程度后，在一定的轉(zhuǎn)速下，當壓氣機的氣體流量減小到一定程度后，氣體就會在葉輪或擴壓器入口處出現(xiàn)邊境層的分別，導致氣氣體就會在葉輪或擴壓器入口處出現(xiàn)邊境層的分別，導致氣體回流，擴展到壓氣機的其他部分，氣流出現(xiàn)劇烈的振蕩，體回

16、流，擴展到壓氣機的其他部分，氣流出現(xiàn)劇烈的振蕩，引起任務輪葉片劇烈的振動，并產(chǎn)生很大的噪音的景象。引起任務輪葉片劇烈的振動，并產(chǎn)生很大的噪音的景象。喘喘 振振 喘喘 振振 線線各種轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)喘振的任務點聯(lián)在一同。各種轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)喘振的任務點聯(lián)在一同。喘振流量喘振流量出現(xiàn)喘振的流量。出現(xiàn)喘振的流量。壓氣機的堵塞壓氣機的堵塞CHOKING某一轉(zhuǎn)速下，當流量添加到一定數(shù)值后，壓氣機的增壓比某一轉(zhuǎn)速下，當流量添加到一定數(shù)值后，壓氣機的增壓比和效率均急速下降，而流量卻不會添加的景象。和效率均急速下降，而流量卻不會添加的景象。 普通當壓氣機效率低于普通當壓氣機效率低于6565后就以為壓氣機發(fā)生堵塞。后就以為

17、壓氣機發(fā)生堵塞。添加轉(zhuǎn)速才干繼續(xù)添加流量。添加轉(zhuǎn)速才干繼續(xù)添加流量。堵堵 塞塞3) 壓氣機的通用特性壓氣機的通用特性UNIVERSAL PERFORMANCE MAP折合流量折合流量:折合轉(zhuǎn)速折合轉(zhuǎn)速:2933 .10100Tpmmbnp0293Tnnbnp 根據(jù)類似實際，不論壓氣機進口條件如何，只需馬赫數(shù)一樣，根據(jù)類似實際，不論壓氣機進口條件如何，只需馬赫數(shù)一樣，在壓氣機內(nèi)的氣體流動就類似，流動損失也類似。在壓氣機內(nèi)的氣體流動就類似，流動損失也類似。 馬赫數(shù)表示流動類似不直觀，采用與上述類似參數(shù)成正比的馬赫數(shù)表示流動類似不直觀，采用與上述類似參數(shù)成正比的折合參數(shù)來表示。折合參數(shù)分別是折合參數(shù)

18、來表示。折合參數(shù)分別是 : :壓氣機的通用特性曲線壓氣機的通用特性曲線 徑流式渦輪機的任務原理徑流式渦輪機的任務原理 噴嘴環(huán)是由周向均勻安裝、噴嘴環(huán)是由周向均勻安裝、帶有一定傾角的多個葉片組成帶有一定傾角的多個葉片組成，葉片之間構成漸縮通道。，葉片之間構成漸縮通道。 內(nèi)燃機高溫排氣流過噴嘴環(huán)內(nèi)燃機高溫排氣流過噴嘴環(huán)時被加速，壓力、溫度下降，時被加速，壓力、溫度下降，速度大大添加，一部分排氣能速度大大添加，一部分排氣能量轉(zhuǎn)化為氣流的動能。部分小量轉(zhuǎn)化為氣流的動能。部分小型渦輪常設計為無葉噴嘴環(huán)構型渦輪常設計為無葉噴嘴環(huán)構造。造。8.2.2徑流式渦輪機的任務原理與特性RADIAL TURBINE1

19、 典型增壓器典型增壓器8.2.2徑流式渦輪機的任務原理與特性RADIAL TURBINE10ZJ渦輪增壓器 10ZJ渦輪增壓器特點8.2.2徑流式渦輪機的任務原理與特性RADIAL TURBINE1渦輪機 ：渦輪殼既是廢氣進氣殼，也是廢氣排出殼。廢氣從噴嘴環(huán)中沿徑向流入渦輪葉輪中的半開式葉片通道膨脹加速，然后從軸向流出渦輪殼。 2壓氣機：無葉擴壓器的圓筒形部分構成了壓氣機進氣安裝，壓氣機殼內(nèi)部通道使增壓空氣進一步降速增壓，最后將增壓空氣輸出。 3轉(zhuǎn)子軸及其支承安裝：轉(zhuǎn)子軸由兩浮動軸承浮環(huán)20和8等支承，浮環(huán)等裝在中間殼上，中間殼除起支承作用外，其內(nèi)部有水腔和光滑油腔。4光滑、冷卻及軸封安裝：

20、軸承的光滑和冷卻用工質(zhì)分別與柴油機光滑和冷卻系統(tǒng)相連通。壓力油從中間殼中央垂直進入光滑油腔，然后分別流向左右，光滑浮動軸承和止推軸承組后流回油池，再流回柴油機的油底殼。 2排氣在徑流渦輪機中的流動排氣在徑流渦輪機中的流動8.2.2徑流式渦輪機的任務原理與特性RADIAL TURBINE3壓氣機中的能量轉(zhuǎn)換壓氣機中的能量轉(zhuǎn)換TURBINE EFFICIENCY渦輪等熵效率：渦輪等熵效率：0304030403040304(1)/03040304031()TskkshhhhTTTTTTTpp實際膨脹功等熵膨脹功1 )(/ )1(30403kkTppTTTcmTTcmW渦輪機功率為：渦輪機功率為：4.

21、 徑流渦輪特性曲線徑流渦輪特性曲線 (UNIVERSAL TURBINE MAP) 在一定轉(zhuǎn)速下，隨著流量的添在一定轉(zhuǎn)速下，隨著流量的添加，渦輪機也存在一個堵塞流加，渦輪機也存在一個堵塞流量。量。堵塞發(fā)生意味著在渦輪的內(nèi)部堵塞發(fā)生意味著在渦輪的內(nèi)部某處氣流速已到達當?shù)匾羲?。某處氣流速已到達當?shù)匾羲佟６氯胀ㄒ装l(fā)生在噴嘴出口截堵塞普通易發(fā)生在噴嘴出口截面。面。 定壓渦輪增壓系統(tǒng)定壓渦輪增壓系統(tǒng) 脈沖渦輪增壓系統(tǒng)脈沖渦輪增壓系統(tǒng)1 1、定壓渦輪增壓系統(tǒng)、定壓渦輪增壓系統(tǒng) 定壓增壓定壓增壓 把內(nèi)燃機一切氣缸的排氣搜集到一個體積足夠大的排氣管把內(nèi)燃機一切氣缸的排氣搜集到一個體積足夠大的排氣管內(nèi)，然后再

22、引入渦輪。由于排氣管的穩(wěn)壓作用，渦輪入口內(nèi)，然后再引入渦輪。由于排氣管的穩(wěn)壓作用，渦輪入口處的壓力根本不變，故稱為定壓增壓。處的壓力根本不變，故稱為定壓增壓。特特 點點 渦輪在定壓下全周進氣，渦輪效率較高渦輪在定壓下全周進氣，渦輪效率較高 氣流引起的激振和沖擊小，任務穩(wěn)定氣流引起的激振和沖擊小，任務穩(wěn)定 排氣系統(tǒng)簡單，本錢較低，易于布置和維護排氣系統(tǒng)簡單，本錢較低，易于布置和維護缺缺 點點 脈沖能量的利用率較低，加速性能差。脈沖能量的利用率較低，加速性能差。CONSTANT PRESSURE TURBOCHARGING SYSTEMCONSTANT PRESSURE TURBOCHARGING

23、 SYSTEM定壓渦輪增壓系統(tǒng)能量平衡定壓渦輪增壓系統(tǒng)能量平衡 Energy Analysis Energy Analysis 2 2、脈沖渦輪增壓系統(tǒng)、脈沖渦輪增壓系統(tǒng)排氣管短而細，排氣系統(tǒng)容積小，排氣過程呵斥渦輪進口排氣管短而細，排氣系統(tǒng)容積小，排氣過程呵斥渦輪進口壓力的周期性脈動。渦輪是在進口壓力有較大動搖的情況壓力的周期性脈動。渦輪是在進口壓力有較大動搖的情況下任務的，所以稱為脈沖渦輪增壓。下任務的，所以稱為脈沖渦輪增壓。Pulse Turbocharging System脈沖增壓脈沖增壓缺缺 點點特特 點點排氣系統(tǒng)容積小，渦輪是在進口壓力脈動。排氣系統(tǒng)容積小，渦輪是在進口壓力脈動。節(jié)

24、流損失減小，排氣能量利用率提高。節(jié)流損失減小，排氣能量利用率提高。加速呼應快加速呼應快排氣系統(tǒng)構造復雜，布置較困難。排氣系統(tǒng)構造復雜，布置較困難。渦輪受沖擊較大，對壽命有一定影響。渦輪受沖擊較大，對壽命有一定影響。3 3、定壓增壓與脈沖增壓系統(tǒng)的比較、定壓增壓與脈沖增壓系統(tǒng)的比較性能目的性能目的定壓增壓定壓增壓脈沖增壓脈沖增壓排氣能量利用率排氣能量利用率掃氣作用掃氣作用發(fā)動機加速性能發(fā)動機加速性能渦輪效率渦輪效率增壓系統(tǒng)構造增壓系統(tǒng)構造COMPARISON OF TURBO-SYSTEM排氣脈沖與發(fā)動機的掃氣排氣脈沖與發(fā)動機的掃氣 Scavenging Performance4 4、其他渦輪增

25、壓系統(tǒng)、其他渦輪增壓系統(tǒng) 脈沖渦輪增壓系統(tǒng)：假設氣缸排氣均排入一根排脈沖渦輪增壓系統(tǒng)：假設氣缸排氣均排入一根排氣管中，那么由于排氣壓力波的存在，會產(chǎn)生掃排氣管中，那么由于排氣壓力波的存在，會產(chǎn)生掃排氣的相互關擾。對于汽缸數(shù)為氣的相互關擾。對于汽缸數(shù)為3 3的倍數(shù)如的倍數(shù)如3 3缸、缸、6 6缸缸等發(fā)動機，可以將無排氣干擾發(fā)火間隔為等發(fā)動機，可以將無排氣干擾發(fā)火間隔為240240CACA的三個缸共用一根排氣歧管，即所謂的的三個缸共用一根排氣歧管，即所謂的三脈沖系統(tǒng)，分別引入渦輪中，這樣渦輪就能夠有三脈沖系統(tǒng)，分別引入渦輪中，這樣渦輪就能夠有雙入口雙入口6 6缸機，甚至多入口缸機，甚至多入口6 6

26、缸以上。對于缸以上。對于符合這一條件的發(fā)動機，采用脈沖增壓是有利的。符合這一條件的發(fā)動機，采用脈沖增壓是有利的。 氣缸數(shù)不是氣缸數(shù)不是3 3的倍數(shù)的柴油機，例如的倍數(shù)的柴油機，例如 4 4、5 5、7 7、8 8、1010、1616缸柴油機，采用脈沖增壓是不利的，稱為缸柴油機，采用脈沖增壓是不利的，稱為“不利氣缸數(shù)。當氣缸不再是不利氣缸數(shù)。當氣缸不再是3 3的倍數(shù)時，假設依的倍數(shù)時，假設依然采用渦輪增壓系統(tǒng)，為防止排氣干擾，不得不添然采用渦輪增壓系統(tǒng)，為防止排氣干擾，不得不添加排氣歧管的數(shù)目，加排氣歧管的數(shù)目， 匹配計算匹配計算v渦輪增壓器自在平衡運轉(zhuǎn)時應滿足的條件渦輪增壓器自在平衡運轉(zhuǎn)時應滿

27、足的條件v 1. 1.渦輪機和壓氣機同軸安裝。渦輪機和壓氣機同軸安裝。v 2. 2.扣除機械效率，渦輪機的輸出功率與壓氣扣除機械效率，渦輪機的輸出功率與壓氣機的耗費功率相等。機的耗費功率相等。v 3. 3.經(jīng)過壓氣機和渦輪機的氣體質(zhì)量流量有如經(jīng)過壓氣機和渦輪機的氣體質(zhì)量流量有如下關系：下關系：v v推導建立定壓渦輪增壓器的根本方程推導建立定壓渦輪增壓器的根本方程 v利用知特性參數(shù)進展匹配計算利用知特性參數(shù)進展匹配計算 011lqqqqambfmbmT渦輪增壓器與內(nèi)燃機的匹配渦輪增壓器與內(nèi)燃機的匹配流量范圍的選擇：通常是指從喘振線至某一效率等值線或堵塞流量范圍的選擇：通常是指從喘振線至某一效率等

28、值線或堵塞線所包括的區(qū)域。線所包括的區(qū)域。 結(jié)合運轉(zhuǎn)線的調(diào)整：調(diào)整渦輪增壓器的某些構造參數(shù)，如增大結(jié)合運轉(zhuǎn)線的調(diào)整：調(diào)整渦輪增壓器的某些構造參數(shù)，如增大渦輪噴嘴環(huán)出口截面積等，將發(fā)動機的結(jié)合運轉(zhuǎn)線向右挪動渦輪噴嘴環(huán)出口截面積等，將發(fā)動機的結(jié)合運轉(zhuǎn)線向右挪動，使其分開喘振線而進入正常的任務區(qū)域。，使其分開喘振線而進入正常的任務區(qū)域。喘振線位置的調(diào)整：采用改動葉片擴壓器喉口面積的方法來控喘振線位置的調(diào)整：采用改動葉片擴壓器喉口面積的方法來控制喘振線的左右挪動。還可以經(jīng)過改動渦輪噴嘴環(huán)的出口流制喘振線的左右挪動。還可以經(jīng)過改動渦輪噴嘴環(huán)的出口流通面積、改動運轉(zhuǎn)線的方法順應壓氣機的特性曲線。通面積、改

29、動運轉(zhuǎn)線的方法順應壓氣機的特性曲線。壓氣機堵塞的控制：適當增大葉片擴壓器喉口面積和葉輪喉口壓氣機堵塞的控制：適當增大葉片擴壓器喉口面積和葉輪喉口面積，可以提高壓氣機的堵塞流量。面積，可以提高壓氣機的堵塞流量。 渦輪增壓器超速和增壓壓力的調(diào)整：采用增大渦輪噴嘴面積的渦輪增壓器超速和增壓壓力的調(diào)整：采用增大渦輪噴嘴面積的方法，減小渦輪前的排氣能量，可抑制增壓器的超速問題。方法，減小渦輪前的排氣能量，可抑制增壓器的超速問題。柴油機與渦輪增壓器結(jié)合運轉(zhuǎn)特性柴油機與渦輪增壓器結(jié)合運轉(zhuǎn)特性 1 2 31 2 3外特性外特性 4 4螺旋槳特性線螺旋槳特性線 55喘振邊境喘振邊境 6 6最高轉(zhuǎn)速線最高轉(zhuǎn)速線

30、7 7最高排溫線最高排溫線 8 8最低效率線最低效率線 m i nnm a xn壓氣機流量范圍的調(diào)整壓氣機流量范圍的調(diào)整 調(diào)整渦輪增壓器調(diào)整渦輪增壓器的某些構造參數(shù)，的某些構造參數(shù)，如增大渦輪噴嘴環(huán)如增大渦輪噴嘴環(huán)出口截面積等，將出口截面積等，將發(fā)動機的結(jié)合運轉(zhuǎn)發(fā)動機的結(jié)合運轉(zhuǎn)線向右挪動，使其線向右挪動，使其分開喘振線而進入分開喘振線而進入正常的任務區(qū)域。正常的任務區(qū)域。內(nèi)燃機的增壓改造內(nèi)燃機的增壓改造 Engine Retrofit for Boosting Engine Retrofit for Boostingv緊縮比緊縮比v過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)v供油系統(tǒng)供油系統(tǒng)v配氣相位配氣相位v

31、進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng) v增壓空氣冷卻增壓空氣冷卻v爆燃控制：降低緊縮比、推遲點火時辰、爆燃控制：降低緊縮比、推遲點火時辰、進氣中冷、缸內(nèi)直噴等技術。進氣中冷、缸內(nèi)直噴等技術。 v熱負荷：采用渦輪前放氣的調(diào)理方案，來熱負荷：采用渦輪前放氣的調(diào)理方案，來抑制發(fā)動機高速高負荷時增壓壓力的過度抑制發(fā)動機高速高負荷時增壓壓力的過度增長。增長。 v增壓器：增壓器體積要小、耐高溫性能要增壓器：增壓器體積要小、耐高溫性能要好、轉(zhuǎn)動慣量要小，同時效率也要保證在好、轉(zhuǎn)動慣量要小，同時效率也要保證在一定的范圍內(nèi)，還要求有增壓調(diào)理安裝。一定的范圍內(nèi)，還要求有增壓調(diào)理安裝。 8.3 氣波增壓器8.3.1氣波增壓器任務原

32、理v利用氣波利用氣波(膨脹波和緊縮波膨脹波和緊縮波)來傳送能量的一種新型能量交換來傳送能量的一種新型能量交換器。中心部分是一個轉(zhuǎn)速不太高的、具有數(shù)十道簡單槽形的器。中心部分是一個轉(zhuǎn)速不太高的、具有數(shù)十道簡單槽形的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子,能量的交換就在這個轉(zhuǎn)子中進展。能量的交換就在這個轉(zhuǎn)子中進展。v轉(zhuǎn)子經(jīng)過皮帶由發(fā)動機曲軸驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子中分布著轉(zhuǎn)子經(jīng)過皮帶由發(fā)動機曲軸驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子中分布著幾十個截面積根本一樣的、兩端開口的、細長窄小的軸向的幾十個截面積根本一樣的、兩端開口的、細長窄小的軸向的轉(zhuǎn)子槽道，氣波就產(chǎn)生于這些轉(zhuǎn)子槽道中并傳送能量。轉(zhuǎn)子槽道，氣波就產(chǎn)生于這些轉(zhuǎn)子槽道中并傳送能量。v定子分空氣定子和排氣定子，兩定子分別布置在轉(zhuǎn)子兩側(cè)。定子分空氣定子和排氣定子，兩定子分別布置在轉(zhuǎn)子兩側(cè)。在兩定子中各有兩組通道，經(jīng)過這些定子通道，空氣和排氣在兩定子中各有兩組通道，經(jīng)過這些定子通道，空氣和排氣可以流入或流出轉(zhuǎn)子槽道進展能量傳送?？梢粤魅牖蛄鞒鲛D(zhuǎn)