bx發(fā)動(dòng)機(jī)原理7增壓

1、車用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣渦輪增壓車用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣渦輪增壓12021/3/23 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率的主要途徑提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率的主要途徑nLhiVPmissv0e111.在結(jié)構(gòu)方面在結(jié)構(gòu)方面 如增加氣缸數(shù)、增大氣缸直徑、如增加氣缸數(shù)、增大氣缸直徑、活塞行程活塞行程; ;2.在工作過(guò)程方面在工作過(guò)程方面 采用二沖程工作過(guò)程采用二沖程工作過(guò)程, ,提高提高充量系數(shù)充量系數(shù), ,改善燃燒過(guò)程改善燃燒過(guò)程, ,提高指示效率提高指示效率, ,優(yōu)化空優(yōu)化空燃比。燃比。3.提高機(jī)械效率方面提高機(jī)械效率方面 減少摩擦副的摩擦損失減少摩擦副的摩擦損失, ,合理設(shè)計(jì)風(fēng)扇、水泵、機(jī)油泵、電動(dòng)機(jī)等輔助系合理設(shè)計(jì)風(fēng)扇、水泵、

2、機(jī)油泵、電動(dòng)機(jī)等輔助系統(tǒng)。統(tǒng)。4.在運(yùn)行方面在運(yùn)行方面 適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或活塞平均適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或活塞平均速度速度; ;22021/3/23增壓增壓的概念的概念 增壓是將空氣壓縮并供入增壓是將空氣壓縮并供入氣缸氣缸,用以用以提高充提高充氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)措施。氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)措施。 增壓的目的在于提高功率增壓的目的在于提高功率,伴隨著空氣量增伴隨著空氣量增加加,相應(yīng)地增加循環(huán)供油量相應(yīng)地增加循環(huán)供油量,即可增加功率即可增加功率32021/3/23發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的特點(diǎn) 1)1)可以減少缸數(shù)或可以減少缸數(shù)或氣缸直徑氣缸直徑, ,減少減少整機(jī)外形整機(jī)外形尺寸和單位功率

3、的重量尺寸和單位功率的重量, ,這對(duì)提高車輛使用這對(duì)提高車輛使用經(jīng)濟(jì)性很有意義。經(jīng)濟(jì)性很有意義。 2 2) )提高了熱效率提高了熱效率, ,降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗率。降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗率。 3 3) )減少了排氣污染及噪聲。減少了排氣污染及噪聲。 4 4) )降低了單位功率的造價(jià)。降低了單位功率的造價(jià)。 5 5) )對(duì)補(bǔ)償高原功率損失十分有利。對(duì)補(bǔ)償高原功率損失十分有利。 6) 6)零部件的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷增加零部件的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷增加42021/3/23 概念概念: : 增壓度增壓度發(fā)動(dòng)機(jī)在增壓后增長(zhǎng)的功率發(fā)動(dòng)機(jī)在增壓后增長(zhǎng)的功率與與 增壓增壓前的功率之比前的功率之比 10eke0e0ekek

4、PPPPP 增壓比增壓比指指增壓后氣體壓力與增壓前氣體增壓后氣體壓力與增壓前氣體壓力之壓力之比比, ,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱壓比壓比 0kkpp52021/3/23 中冷度中冷度 增壓后的空氣先在中間冷卻器中冷卻后增壓后的空氣先在中間冷卻器中冷卻后,再再進(jìn)入氣缸進(jìn)入氣缸增壓中冷。用中冷度反映中間增壓中冷。用中冷度反映中間冷卻程度冷卻程度,定義中冷器前后空氣溫度差與中定義中冷器前后空氣溫度差與中冷器前空氣溫度的比值為中冷度冷器前空氣溫度的比值為中冷度:bbbttt)(b62021/3/23增壓的結(jié)構(gòu)形式及分類 機(jī)機(jī)械械式式增增壓壓 1 1排氣管排氣管 2 2氣缸氣缸 3 3曲軸曲軸 4 4齒輪副齒輪副 5 5

5、壓氣機(jī)壓氣機(jī) 6 6進(jìn)氣管進(jìn)氣管 72021/3/23 廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓 1 1排氣管排氣管 2 2渦輪殼體渦輪殼體 3 3渦輪渦輪 4 4轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)子軸 5 5壓氣機(jī)壓氣機(jī) 6 6集氣器集氣器 7 7進(jìn)氣管進(jìn)氣管 82021/3/23單級(jí)渦輪增壓?jiǎn)渭?jí)渦輪增壓恒壓增壓脈沖增壓脈沖轉(zhuǎn)換;多脈沖轉(zhuǎn)換二級(jí)渦輪增壓二級(jí)渦輪增壓92021/3/23102021/3/23112021/3/23122021/3/23 復(fù)合式增壓復(fù)合式增壓132021/3/23142021/3/23152021/3/23 其他增壓方式其他增壓方式 慣性增壓和氣波增壓慣性增壓和氣波增壓 162021/3/23氣波增壓優(yōu)缺

6、點(diǎn)氣波增壓優(yōu)缺點(diǎn) 原理原理:由由曲軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)特殊的曲軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)特殊的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子, ,在在轉(zhuǎn)子中廢氣直接轉(zhuǎn)子中廢氣直接與空氣接觸與空氣接觸, ,利用高壓廢氣的脈沖氣波利用高壓廢氣的脈沖氣波( (膨脹波與壓膨脹波與壓縮波縮波),),迫使空氣壓縮迫使空氣壓縮, ,以提高進(jìn)氣壓力以提高進(jìn)氣壓力 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn): 1 1與渦輪增壓相比與渦輪增壓相比, ,可改善低速扭矩可改善低速扭矩 2 2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、對(duì)主要件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、對(duì)主要件 （轉(zhuǎn)子、軸承轉(zhuǎn)子、軸承) )的材料及工藝要求不高的材料及工藝要求不高 3 3加速性好加速性好 4 4工況范圍大工況范圍大 5 5尺寸與重量比較大尺寸與重量比較大,

7、,必須由曲軸驅(qū)動(dòng)必須由曲軸驅(qū)動(dòng), ,往往受安裝往往受安裝位置的限制位置的限制 6 6噪聲大噪聲大172021/3/23中冷器中冷器 廢氣的溫度可通過(guò)增壓器的熱傳導(dǎo)提高進(jìn)氣的廢氣的溫度可通過(guò)增壓器的熱傳導(dǎo)提高進(jìn)氣的溫度溫度;空氣在被壓縮的過(guò)程中密度會(huì)升高空氣在被壓縮的過(guò)程中密度會(huì)升高,溫度溫度也升高也升高,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。 有數(shù)據(jù)表明有數(shù)據(jù)表明,在相同的空燃比條件下在相同的空燃比條件下,增壓空氣增壓空氣的溫度每下降的溫度每下降 ,發(fā)動(dòng)機(jī)功率就能提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率就能提高。 如果未經(jīng)冷卻的增壓空氣進(jìn)入燃燒室如果未經(jīng)冷卻的增壓空氣進(jìn)入燃燒室,除了除了會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣

8、效率外會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率外,還很容易導(dǎo)致發(fā)還很容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度過(guò)高動(dòng)機(jī)燃燒溫度過(guò)高,造成爆震等故障造成爆震等故障,而且會(huì)增而且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的的含量加發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的的含量,造成空氣污造成空氣污染。染。 中冷器常分為風(fēng)冷式和水冷式中冷器常分為風(fēng)冷式和水冷式182021/3/23 風(fēng)冷式中冷器風(fēng)冷式中冷器散熱芯體散熱芯體流通管和散熱片流通管和散熱片192021/3/23 利用外界空氣對(duì)通過(guò)中冷器的空氣進(jìn)行冷卻。利用外界空氣對(duì)通過(guò)中冷器的空氣進(jìn)行冷卻。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):組成部件少組成部件少,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):冷卻效率比水冷式低冷卻效率比水冷式低,一般需要較長(zhǎng)的連一般需要較

9、長(zhǎng)的連接管路接管路,空氣通過(guò)阻力較大?？諝馔ㄟ^(guò)阻力較大。 風(fēng)冷式中冷器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制造成本低而得風(fēng)冷式中冷器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制造成本低而得到了廣泛應(yīng)用到了廣泛應(yīng)用,大部分渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用的都大部分渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用的都是風(fēng)冷式中冷器是風(fēng)冷式中冷器,例如華泰特拉卡越野車?yán)缛A泰特拉卡越野車和一汽大眾寶來(lái)轎車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)和一汽大眾寶來(lái)轎車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)都使用了風(fēng)冷式中冷器。都使用了風(fēng)冷式中冷器。202021/3/23212021/3/23水冷式中冷器水冷式中冷器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):冷卻效率較高冷卻效率較高,安裝位置比較靈活安裝位置比較靈活,無(wú)需使用很無(wú)需使用很長(zhǎng)的連接管路長(zhǎng)的連接管路,使得整個(gè)進(jìn)氣管路更加順

10、暢。使得整個(gè)進(jìn)氣管路更加順暢。缺點(diǎn)缺點(diǎn):是需要個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)是需要個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)水系統(tǒng)與之配合水系統(tǒng)與之配合,故制造成本較高故制造成本較高,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。冷卻液將壓縮空氣冷卻后溫度會(huì)升高冷卻液將壓縮空氣冷卻后溫度會(huì)升高,因此需要因此需要個(gè)獨(dú)立的散熱器個(gè)獨(dú)立的散熱器為冷卻水降溫。為冷卻水降溫。水冷式中冷器的應(yīng)用比較少水冷式中冷器的應(yīng)用比較少,一般用在發(fā)動(dòng)機(jī)中置一般用在發(fā)動(dòng)機(jī)中置或后置的車輛上或后置的車輛上,以及大排量發(fā)動(dòng)機(jī)上以及大排量發(fā)動(dòng)機(jī)上,例如奔馳例如奔馳S400CDI轎車和奧迪轎車和奧迪A8TDI轎車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)都使轎車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)都使用了水冷

11、式中冷器。用了水冷式中冷器。222021/3/23廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理原理1 1壓氣機(jī)蝸殼壓氣機(jī)蝸殼 2 2壓氣機(jī)葉輪壓氣機(jī)葉輪 3 3密封套密封套4 4推力軸承推力軸承 5 5擋油板擋油板 6 6隔熱板隔熱板 7 7卡環(huán)卡環(huán) 8 8渦輪機(jī)葉輪渦輪機(jī)葉輪 9 9渦輪機(jī)蝸殼渦輪機(jī)蝸殼 232021/3/23離心式壓氣機(jī)的工作原理離心式壓氣機(jī)的工作原理242021/3/23 壓氣機(jī)中氣流參數(shù)的變化壓氣機(jī)中氣流參數(shù)的變化 252021/3/23括壓器的工作括壓器的工作262021/3/23壓氣機(jī)的絕熱效率壓氣機(jī)的絕熱效率 空氣的壓縮過(guò)程空氣的壓縮過(guò)程272

12、021/3/23空氣的壓縮功空氣的壓縮功 耗功最小的是可逆耗功最小的是可逆絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程,所所需的絕熱需的絕熱壓縮壓縮功功: 實(shí)際壓縮是實(shí)際壓縮是多變過(guò)程多變過(guò)程,所所需的需的壓縮功壓縮功:282021/3/23絕熱效率絕熱效率 壓縮到同一壓力壓縮到同一壓力時(shí)時(shí), ,在在理想壓氣機(jī)中壓縮空氣理想壓氣機(jī)中壓縮空氣的絕熱壓縮功與在實(shí)際壓氣機(jī)中消耗的實(shí)際的絕熱壓縮功與在實(shí)際壓氣機(jī)中消耗的實(shí)際壓縮功之比壓縮功之比292021/3/23壓氣機(jī)功率壓氣機(jī)功率302021/3/23壓氣機(jī)的特性曲線壓氣機(jī)的特性曲線 在不同轉(zhuǎn)速下在不同轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)的壓力壓氣機(jī)的壓力比及效率與空比及效率與空氣流量之間的氣流量之

13、間的關(guān)系關(guān)系312021/3/23壓氣機(jī)壓比流量特性分析壓氣機(jī)壓比流量特性分析 最高效率最高效率:當(dāng)?shù)绒D(zhuǎn)速線從大流量向小流量變化時(shí),壓比與效率最初有所提高;隨著流量減少到某值,壓比與效率達(dá)到最高;在這以后,流量繼續(xù)減少,壓比與效率反而略有下降。 喘振喘振:當(dāng)流量進(jìn)一步減少到某一值后,壓氣機(jī)工作開(kāi)始不穩(wěn)定,氣流發(fā)生強(qiáng)烈地脈動(dòng),稱為喘振。 喘振線喘振線:將各種轉(zhuǎn)速下的喘振點(diǎn)連接起來(lái),就可以確定一條不穩(wěn)定工作的邊界線,稱為喘振線。 等效率曲線等效率曲線:中間是高效率區(qū),高效率區(qū)一般比較靠近喘振邊界線,沿高效率區(qū)向外,效率逐漸下降,特別在大流量及低壓比區(qū),效率下降很多。 322021/3/23提高高效

14、率區(qū)的流量范圍提高高效率區(qū)的流量范圍 無(wú)葉擴(kuò)無(wú)葉擴(kuò)壓器的壓器的壓氣機(jī)壓氣機(jī)332021/3/23提高高效率區(qū)的流量范圍提高高效率區(qū)的流量范圍后掠式工作輪后掠式工作輪342021/3/23通用特性曲線通用特性曲線352021/3/23通用特性曲線通用特性曲線362021/3/23徑流式渦輪機(jī)的工作原理徑流式渦輪機(jī)的工作原理372021/3/23渦輪機(jī)中氣流參數(shù)的變化渦輪機(jī)中氣流參數(shù)的變化382021/3/23渦輪機(jī)效率、功率及渦輪增壓器總效率渦輪機(jī)效率、功率及渦輪增壓器總效率渦輪機(jī)效率渦輪機(jī)效率392021/3/23渦輪機(jī)阻塞渦輪機(jī)阻塞 燃?xì)庠跍u輪機(jī)中流動(dòng),隨著膨脹比增大,流量增加,當(dāng)膨脹比增加

15、到某一臨界值時(shí),流量達(dá)到最大值 渦輪機(jī)流量特性雖然受阻塞現(xiàn)象的限制,但渦輪機(jī)的工作范圍常比壓氣機(jī)大得多。一種渦輪機(jī)可以和多種不同的壓氣機(jī)配套使用402021/3/23第三節(jié)第三節(jié) 廢氣能量的利用廢氣能量的利用 自然吸氣的活塞式內(nèi)燃機(jī),間斷燃燒而能做到從高溫吸熱,熱效率高,但不能做到完全膨脹。 渦輪式機(jī)械能完全膨脹,適應(yīng)的轉(zhuǎn)速高,單位功率的體積與重量比較小。但工作溫度不可能太高。 兩者合理結(jié)合,有利于能量的充分利用412021/3/23四沖程渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)理論示功圖四沖程渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)理論示功圖422021/3/23恒壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)恒壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)432021/3/23恒壓與

16、脈沖增壓系統(tǒng)比較恒壓與脈沖增壓系統(tǒng)比較 脈沖系統(tǒng)部分利用了廢氣的脈沖脈沖系統(tǒng)部分利用了廢氣的脈沖能量能量,系統(tǒng)系統(tǒng)的可用的可用能量比恒壓系統(tǒng)大能量比恒壓系統(tǒng)大 脈沖增壓系統(tǒng)對(duì)氣缸中掃氣有明顯的好處脈沖增壓系統(tǒng)對(duì)氣缸中掃氣有明顯的好處 脈沖系統(tǒng)的加速性能較好脈沖系統(tǒng)的加速性能較好排氣管容積小排氣管容積小,負(fù)荷改負(fù)荷改變時(shí)變時(shí),排氣的壓力波立刻發(fā)生變化排氣的壓力波立刻發(fā)生變化,并迅速傳遞到渦并迅速傳遞到渦輪機(jī)輪機(jī),引起增壓器轉(zhuǎn)速較快地變動(dòng)引起增壓器轉(zhuǎn)速較快地變動(dòng) 脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低 脈沖渦輪的尺寸較大脈沖渦輪的尺寸較大,其排氣管的結(jié)

17、構(gòu)復(fù)雜其排氣管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜442021/3/23設(shè)置分支排氣管設(shè)置分支排氣管452021/3/23車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能低速扭矩性能低速扭矩性能: 一般渦輪增壓柴油機(jī)在低速時(shí)扭矩性能差:低速時(shí)增壓壓力不足,致使循環(huán)供氣量不足 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩儲(chǔ)備不好,也可以說(shuō)是因?yàn)楦咚?、高?fù)荷區(qū)的廢氣能量過(guò)高,或壓氣 機(jī)供氣量過(guò)多解決措施解決措施 采用脈沖增壓采用脈沖增壓, ,充分利用低速時(shí)的脈沖能量充分利用低速時(shí)的脈沖能量, ,使增壓器與柴油機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)最佳配使增壓器與柴油機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)最佳配合以及采用低速氣門定時(shí)合以及采用低速氣門定時(shí)462021/3/23車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能車用增壓發(fā)

18、動(dòng)機(jī)性能472021/3/23車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能482021/3/23解決措施解決措施放氣放氣調(diào)節(jié)調(diào)節(jié):高速運(yùn)行時(shí)放掉渦輪機(jī)前一部分廢氣,或者放掉壓氣機(jī) 后一部分增壓空氣。492021/3/23加速性能變差加速性能變差 渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系聯(lián)系,增壓增壓器自器自身的慣性使其對(duì)突變負(fù)荷的響應(yīng)能力變差身的慣性使其對(duì)突變負(fù)荷的響應(yīng)能力變差502021/3/23解決措施解決措施 脈沖增壓脈沖增壓 減少進(jìn)、排氣管道容積減少進(jìn)、排氣管道容積; 放氣調(diào)節(jié)或可變噴嘴環(huán)放氣調(diào)節(jié)或可變噴嘴環(huán); 減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 采用較小的氣閥重疊角采用較

19、小的氣閥重疊角 利用車輛上的制動(dòng)空氣系統(tǒng)的高壓空氣利用車輛上的制動(dòng)空氣系統(tǒng)的高壓空氣向壓氣機(jī)工作輪進(jìn)行向壓氣機(jī)工作輪進(jìn)行噴射噴射,可以可以起到幫助起到幫助增壓器加速的作用增壓器加速的作用512021/3/23經(jīng)濟(jì)性改善經(jīng)濟(jì)性改善522021/3/23影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素 負(fù)荷負(fù)荷率率:增壓使功率范圍擴(kuò)大,高負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍擴(kuò)大了;而在低負(fù)荷區(qū),增壓器的能量轉(zhuǎn)換不好,進(jìn)、排氣阻力及換氣損失增加,對(duì)低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有明顯作用。 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速:保持原有功率和較高扭矩的情況下,適當(dāng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與車輛參數(shù)合理配合與車輛參數(shù)合理配合 增壓中冷增壓中冷 壓氣機(jī)效率壓氣機(jī)效率532021/

20、3/23影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素負(fù)荷率負(fù)荷率542021/3/23影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素增壓中冷增壓中冷552021/3/23廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓的的類型類型 廢氣渦輪增壓的類型廢氣渦輪增壓的類型 a a恒壓恒壓渦輪增壓系統(tǒng)渦輪增壓系統(tǒng) b b脈沖渦輪增壓系統(tǒng)脈沖渦輪增壓系統(tǒng) 562021/3/23恒壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)恒壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)572021/3/23恒壓與脈沖增壓系統(tǒng)比較恒壓與脈沖增壓系統(tǒng)比較 脈沖系統(tǒng)部分利用了廢氣的脈沖脈沖系統(tǒng)部分利用了廢氣的脈沖能量能量,系統(tǒng)系統(tǒng)的可用的可用能量比恒壓系統(tǒng)大能量比恒壓系統(tǒng)大 脈沖增壓系統(tǒng)對(duì)氣缸中掃

21、氣有明顯的好處脈沖增壓系統(tǒng)對(duì)氣缸中掃氣有明顯的好處 脈沖系統(tǒng)的加速性能較好脈沖系統(tǒng)的加速性能較好排氣管容積小排氣管容積小,負(fù)荷改負(fù)荷改變時(shí)變時(shí),排氣的壓力波立刻發(fā)生變化排氣的壓力波立刻發(fā)生變化,并迅速傳遞到渦并迅速傳遞到渦輪機(jī)輪機(jī),引起增壓器轉(zhuǎn)速較快地變動(dòng)引起增壓器轉(zhuǎn)速較快地變動(dòng) 脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低 脈沖渦輪的尺寸較大脈沖渦輪的尺寸較大,其排氣管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜其排氣管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜582021/3/23廢氣能量的利用廢氣能量的利用 1 1廢氣的最大可用能廢氣的最大可用能 四四沖程增壓柴油機(jī)沖程增壓柴油機(jī)理論示功圖理論示功圖 592021

22、/3/23渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的基本渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的基本特點(diǎn)特點(diǎn)一是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特定工況(如額定工況或最大扭矩工況),確定其在壓氣機(jī)特性曲線上的位置(即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)選用合適型號(hào)的增壓器);二是要解決發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)運(yùn)行區(qū)與增壓器實(shí)現(xiàn)良好的配合。602021/3/23增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的變動(dòng)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的變動(dòng) 增大供油量、調(diào)整供油系 改變配氣相位 合理地增加氣閥重疊角。 減小壓縮比、增大過(guò)量空氣系數(shù) 設(shè)置分支排氣管 冷卻增壓空氣612021/3/23設(shè)置分支排氣管設(shè)置分支排氣管622021/3/23 廢氣渦輪增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 1低速轉(zhuǎn)矩性能變差 2加速性能變差 3.經(jīng)濟(jì)性

23、改善 3降低排氣污染和噪聲 4起動(dòng)與制動(dòng)有一定困難 632021/3/23增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響1.低速低速扭矩性能扭矩性能: 一般渦輪增壓柴油機(jī)在低速時(shí)扭矩性能差:低速時(shí)增壓壓力不足,致使循環(huán)供氣量不足 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩儲(chǔ)備不好,也可以說(shuō)是因?yàn)楦咚?、高?fù)荷區(qū)的廢氣能量過(guò)高,或壓氣 機(jī)供氣量過(guò)多解決措施解決措施 采用脈沖增壓,充分利用低速時(shí)的脈沖能量,使增壓器與柴油機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)最佳配合以及采用低速氣門定時(shí)642021/3/23車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能652021/3/23車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能662021/3/23解決措施解決措施放氣放氣調(diào)

24、節(jié)調(diào)節(jié):高速運(yùn)行時(shí)放掉渦輪機(jī)前一部分廢氣,或者放掉壓氣機(jī) 后一部分增壓空氣。672021/3/232.2.加速加速性能變差性能變差 渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系聯(lián)系,增壓增壓器自器自身的慣性使其對(duì)突變負(fù)荷的響應(yīng)能力變差身的慣性使其對(duì)突變負(fù)荷的響應(yīng)能力變差682021/3/23解決措施解決措施 脈沖增壓脈沖增壓 減少進(jìn)、排氣管道容積減少進(jìn)、排氣管道容積; 放氣調(diào)節(jié)或可變噴嘴環(huán)放氣調(diào)節(jié)或可變噴嘴環(huán); 減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 采用較小的氣閥重疊角采用較小的氣閥重疊角 利用車輛上的制動(dòng)空氣系統(tǒng)的高壓空氣利用車輛上的制動(dòng)空氣系統(tǒng)的高壓空氣向壓氣機(jī)工作輪進(jìn)行向壓

25、氣機(jī)工作輪進(jìn)行噴射噴射,可以可以起到幫助起到幫助增壓器加速的作用增壓器加速的作用692021/3/233.3.經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性改善改善702021/3/23影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素影響經(jīng)濟(jì)性改善的因素 負(fù)荷負(fù)荷率率:增壓使功率范圍擴(kuò)大,高負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍擴(kuò)大了;而在低負(fù)荷區(qū),增壓器的能量轉(zhuǎn)換不好,進(jìn)、排氣阻力及換氣損失增加,對(duì)低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有明顯作用。 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速:保持原有功率和較高扭矩的情況下,適當(dāng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與車輛參數(shù)合理配合與車輛參數(shù)合理配合 增壓中冷增壓中冷 壓氣機(jī)效率壓氣機(jī)效率712021/3/234.4.降低降低了排氣污染及噪聲了排氣污染及噪聲722021/3/235.5.起動(dòng)起動(dòng)與制

26、動(dòng)有一定困難與制動(dòng)有一定困難 起動(dòng)時(shí),無(wú)高溫排氣,使渦輪機(jī)無(wú)法工作,壓氣機(jī)也不能供氣。這時(shí)增壓柴油機(jī)在起動(dòng)瞬時(shí)的進(jìn)氣壓力及溫度均不高,加上增壓柴油機(jī)的壓 縮比較低,使起動(dòng)時(shí)壓縮終點(diǎn)的溫度降低,造成著火與起動(dòng)的困難 按增壓后的功率配置的載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力不足采用排氣制動(dòng)732021/3/23渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的的基本基本特點(diǎn)特點(diǎn)一一是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特定工況是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特定工況( (如額定工況如額定工況或最大扭矩工況或最大扭矩工況) ), ,確定確定其在壓氣機(jī)特性其在壓氣機(jī)特性曲線上的位置曲線上的位置( (即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)選用合適即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)選用合適型號(hào)的增壓器型

27、號(hào)的增壓器););二是要解決發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)運(yùn)行區(qū)與增壓二是要解決發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)運(yùn)行區(qū)與增壓器器實(shí)現(xiàn)良好實(shí)現(xiàn)良好的配合。的配合。742021/3/23增壓器選用增壓器選用 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特定工況時(shí)所需的空氣流量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特定工況時(shí)所需的空氣流量( (包括包括掃氣空氣量掃氣空氣量) )及壓及壓比比, ,判斷判斷該工況在某一壓氣該工況在某一壓氣機(jī)特性曲線上的位置機(jī)特性曲線上的位置, ,使該點(diǎn)落在壓氣機(jī)特性使該點(diǎn)落在壓氣機(jī)特性曲線的高效率區(qū)曲線的高效率區(qū) 葉片機(jī)的高效率窄葉片機(jī)的高效率窄, ,不可能使發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況不可能使發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況都處在壓氣機(jī)的高效率區(qū)工作都處在壓氣機(jī)的高效率區(qū)工作, ,只能顧及到柴只能

28、顧及到柴油機(jī)的某些特定的工況油機(jī)的某些特定的工況 車用柴油機(jī)選配增壓器時(shí)車用柴油機(jī)選配增壓器時(shí), ,常以最大扭矩工況常以最大扭矩工況作為設(shè)計(jì)工況作為設(shè)計(jì)工況, ,把最大扭矩點(diǎn)的工況放在高效把最大扭矩點(diǎn)的工況放在高效率區(qū)率區(qū)752021/3/23最大扭矩點(diǎn)的匹配最大扭矩點(diǎn)的匹配 762021/3/23確定渦輪增壓器的工作范圍確定渦輪增壓器的工作范圍 小流量小流量壓氣機(jī)受喘振壓氣機(jī)受喘振 大流量大流量效率下降效率下降過(guò)多過(guò)多, , 高速、高負(fù)荷高速、高負(fù)荷機(jī)械強(qiáng)度允許轉(zhuǎn)速機(jī)械強(qiáng)度允許轉(zhuǎn)速, , 渦輪機(jī)葉片承受的溫度渦輪機(jī)葉片承受的溫度772021/3/23渦輪增壓器的工作范圍渦輪增壓器的工作范圍7

29、82021/3/23渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行區(qū)渦輪增壓器與柴油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行區(qū)792021/3/23增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的變動(dòng)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的變動(dòng) 增大供油量、調(diào)整供油系 改變配氣相位 合理地增加氣閥重疊角。 減小壓縮比、增大過(guò)量空氣系數(shù) 設(shè)置分支排氣管 冷卻增壓空氣802021/3/23汽油機(jī)汽油機(jī)增壓增壓 汽油機(jī)增壓的特點(diǎn) 1爆燃傾向大 增壓比一般比柴油機(jī)低得增壓比一般比柴油機(jī)低得多多, ,功率功率最高增加幅度為最高增加幅度為40%40%5050 2增壓系統(tǒng)比柴油機(jī)復(fù)雜 電控汽油噴射技術(shù)的應(yīng)用電控汽油噴射技術(shù)的應(yīng)用, ,為增壓技術(shù)在汽油機(jī)為增壓技術(shù)在汽油機(jī)中的應(yīng)用掃除了一大障礙中的應(yīng)用掃除

30、了一大障礙 3熱負(fù)荷 4”反應(yīng)滯后”812021/3/23 汽油機(jī)渦輪增壓的主要技術(shù)措施 1燃料供給系統(tǒng)的調(diào)整 (電噴) 2增壓壓力控制系統(tǒng) 3點(diǎn)火提前角自適應(yīng)控制4增壓中冷 822021/3/23832021/3/23842021/3/2385二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程2021/3/2386曲軸箱掃氣曲軸箱掃氣掃氣泵掃氣掃氣泵掃氣2021/3/2387進(jìn)排氣重疊（掃氣）期占進(jìn)排氣重疊（掃氣）期占70708080, ,換氣換氣持續(xù)時(shí)間短持續(xù)時(shí)間短, ,殘余廢氣系數(shù)大殘余廢氣系數(shù)大, ,且有大量新氣流失且有大量新氣流失; ;有效膨脹行程小有效膨脹行程小, ,掃氣耗能大掃氣耗能大, ,指示熱效率指示熱效率i i小小; ;變工況時(shí)易偏離優(yōu)化匹配狀態(tài)變工況時(shí)易偏離優(yōu)化匹配狀態(tài), ,故變工況時(shí)性能差故變工況時(shí)性能差; ;排放性能（排放性能（HCHC）差。）差。有掃、排氣孔有掃、排氣孔, ,潤(rùn)滑困難潤(rùn)滑困難, ,機(jī)油消耗大機(jī)油消耗大熱負(fù)荷高熱負(fù)荷高, ,冷卻困難冷卻困難, ,易出再活塞頂局部過(guò)熱、排