发动机废气涡轮增压学时.ppt

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1、发动机废气涡轮增压学时现在学习的是第1页，共51页主要内容主要内容现在学习的是第2页，共51页第一节第一节 概述概述按增压比分类按增压比分类按增压系统的结构形式分类按增压系统的结构形式分类现在学习的是第3页，共51页1.增压是提高功率的有效途径增压是提高功率的有效途径30sniVpPmeekmcitmep 大量实践证明，提高平均有效大量实践证明，提高平均有效压力压力pme是提高有效功率是提高有效功率Pe的主要的主要方法。方法。增大工质密度增大工质密度 ，是提高平均有效压力是提高平均有效压力pme的最有效方法。的最有效方法。k增压、中冷增压、中冷现在学习的是第4页，共51页2.增压度增压度定义定

2、义:发动机增压后增长的功率发动机增压后增长的功率(Pk-P0)与增与增 压前的功率压前的功率 P0 之比。之比。1000PPPPPkkk现在学习的是第5页，共51页3.增压比（增压比（压比压比）定义定义:增压后气体压力增压后气体压力pk与增压前气体压力与增压前气体压力p0 之比之比。0ppkk发动机增压的衡量指标：增压度和增压比发动机增压的衡量指标：增压度和增压比现在学习的是第6页，共51页4.增压系统的分类增压系统的分类z按增压比按增压比低增压低增压 中增压中增压高增压高增压超高增压超高增压z按增压系统按增压系统 的结构形式的结构形式机械增压系统机械增压系统废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统复

3、合式增压系统复合式增压系统组合式涡轮增压系统组合式涡轮增压系统气波增压系统气波增压系统废气动力涡轮废气动力涡轮进气惯性增压系统进气惯性增压系统组合增压组合增压现在学习的是第7页，共51页(1)机械增压系统机械增压系统 压气机是由发动机的曲轴通压气机是由发动机的曲轴通过机械传动系统直接驱动的过机械传动系统直接驱动的。主要用于对增压度要求不高主要用于对增压度要求不高的发动机。的发动机。缺点缺点:消耗发动机的功率，增消耗发动机的功率，增大驱动附件损失，使发动机机大驱动附件损失，使发动机机械效率下降，油耗升高。械效率下降，油耗升高。现在学习的是第8页，共51页(2)废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 l

4、 涡轮与压气机同轴涡轮与压气机同轴相连，从而构成涡轮相连，从而构成涡轮增压器。增压器。l 涡轮在排气能量的涡轮在排气能量的推动下旋转，带动压推动下旋转，带动压气机工作，实现对进气机工作，实现对进气的压缩。气的压缩。目前世界上最成熟、目前世界上最成熟、应用最广泛的一项增应用最广泛的一项增压技术。压技术。现在学习的是第9页，共51页(3)复合式增压系统复合式增压系统 将废气动力涡轮与将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起废气涡轮增压器串联起来来 工作。工作。废气涡轮增压器废气涡轮增压器达到增压的目的，废达到增压的目的，废气动力涡轮将废气能气动力涡轮将废气能量又送回给曲轴。量又送回给曲轴。现在学习的是

5、第10页，共51页(4)组合式涡轮增压系统组合式涡轮增压系统由废气涡轮增压与进气由废气涡轮增压与进气惯性增压组成。惯性增压组成。除了驱动涡轮增压器除了驱动涡轮增压器外，借助进气惯性增压外，借助进气惯性增压系统，利用压力峰值可系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进进一步提高增压后的进气压力。气压力。现在学习的是第11页，共51页(5)气波增压系统气波增压系统 由曲轴驱动一个特殊由曲轴驱动一个特殊转子，在转子中废气直接转子，在转子中废气直接与空气接触，利用高压废与空气接触，利用高压废气的脉冲气波迫使空气在气的脉冲气波迫使空气在互不混合的情况下受到压互不混合的情况下受到压缩，从而提高进气压力。缩，

6、从而提高进气压力。现在学习的是第12页，共51页增压的优势增压的优势现在学习的是第13页，共51页增压的代价增压的代价现在学习的是第14页，共51页第二节第二节 废气能量的利用废气能量的利用1.废气的最大可用能废气的最大可用能 2.能量传递中的损失能量传递中的损失 3.废气涡轮增压系统的基本形式废气涡轮增压系统的基本形式4.影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素现在学习的是第15页，共51页1.废气的最大可用能废气的最大可用能 现在学习的是第16页，共51页进气过程进气过程混合加热循环混合加热循环排气过程排气过程柴油机柴油机现在学习的是第17页，共51页压气机绝热压缩过程压气机绝热压缩过

7、程压气机进气过程压气机进气过程压气机压气机现在学习的是第18页，共51页废气涡轮的废气涡轮的进气过程进气过程废气涡轮的废气涡轮的排气过程排气过程涡轮涡轮绝热膨胀过程绝热膨胀过程现在学习的是第19页，共51页（1）图中曲线所代表过程）图中曲线所代表过程（总结）（总结）1)aczzba为柴油机的理论循环为柴油机的理论循环；2)6a为柴油机的进气过程，为柴油机的进气过程，47为排气过程；为排气过程；3)12为压气机的进气过程，为压气机的进气过程，2a为压气机绝热为压气机绝热 压缩过程压缩过程；4)54T为废气涡轮的进气过程，为废气涡轮的进气过程，K21涡轮涡轮 排气过程排气过程。现在学习的是第20页

8、，共51页柴油机缸内气体膨柴油机缸内气体膨胀功胀功。柴油机换气功柴油机换气功柴油机指示功柴油机指示功现在学习的是第21页，共51页进入发动机气缸并留进入发动机气缸并留在气缸内的空气的压在气缸内的空气的压缩耗功。缩耗功。扫气空气的压缩扫气空气的压缩耗功，耗功，Es。压气机耗功压气机耗功现在学习的是第22页，共51页排气门打开时废排气门打开时废气等熵膨胀至大气等熵膨胀至大气压力时所作的气压力时所作的功，功，Eb。废气流经排气门废气流经排气门和排气支管中自和排气支管中自由膨胀所能获得由膨胀所能获得的能量，的能量，E1。废气在涡轮中进一步膨废气在涡轮中进一步膨胀所回收的能量，胀所回收的能量，ET。Tb

9、EEE1柴油机排气能量柴油机排气能量现在学习的是第23页，共51页扫气空气进入涡轮后扫气空气进入涡轮后具有的能量，具有的能量，。sE活塞推出废气使废气活塞推出废气使废气增加的能量，增加的能量，Ec。废气在涡轮中的膨废气在涡轮中的膨胀功，胀功，ET。加热废气，使焓增加而加热废气，使焓增加而得到的附加能量，得到的附加能量，Eq。qTcsEEEEE2涡轮中废气的总能量涡轮中废气的总能量现在学习的是第24页，共51页（2）各部分面积所代表能量）各部分面积所代表能量（总结）（总结）1)面积面积12a31为压气机耗功；为压气机耗功；2)面积面积aczzba为柴油机缸内气体膨胀功，面积为柴油机缸内气体膨胀功

10、，面积6a476为柴油机换气正功；为柴油机换气正功；3)面积面积b9Kb为柴油机排气门打开时废气等熵膨胀为柴油机排气门打开时废气等熵膨胀至大气压力时所作的功；至大气压力时所作的功；4)面积面积1KT51为涡轮中废气的总能量为涡轮中废气的总能量。现在学习的是第25页，共51页现在学习的是第26页，共51页排气门打开时废气排气门打开时废气等熵膨胀至大气压等熵膨胀至大气压力时所作的功，力时所作的功，Eb。活塞推出废气使废气活塞推出废气使废气增加的能量，增加的能量，Ec。扫气空气所具有扫气空气所具有的能量的能量，。sE现在学习的是第27页，共51页（3）最大可用能）最大可用能（总结）（总结）柴油机排气

11、门打开时废气等熵膨胀至大气压力时柴油机排气门打开时废气等熵膨胀至大气压力时 所作的功，面积所作的功，面积b9Kb；2)活塞推出废气使废气增加的能量，面积活塞推出废气使废气增加的能量，面积8-9-4-7-8；3)扫气空气所具有的能量，面积扫气空气所具有的能量，面积1-8-6-3-1。scTscbEEEEEEEE1现在学习的是第28页，共51页排气门打开时废气排气门打开时废气等熵膨胀至大气压等熵膨胀至大气压力时所作的功，力时所作的功，Eb。活塞推出废气使废气活塞推出废气使废气增加的能量，增加的能量，Ec。扫气空气所具有扫气空气所具有的能量的能量，。sE废气流经排气门废气流经排气门和排气支管中自和排

12、气支管中自由膨胀所能获得由膨胀所能获得的能量，的能量，E1。现在学习的是第29页，共51页2.能量传递中的损失能量传递中的损失 hFMDCVEEEEEEEVE流经排气门处的节流损失；流经排气门处的节流损失；CE流经各种缩口处的节流损失；流经各种缩口处的节流损失；DE管道面积突扩时的流动损失；管道面积突扩时的流动损失；ME不同参数气流掺混和撞击形成的损失；不同参数气流掺混和撞击形成的损失；FE由于气体的粘性而形成的摩擦损失；由于气体的粘性而形成的摩擦损失；hE气流向外界散热所形成的能量损失。气流向外界散热所形成的能量损失。约占总损失的约占总损失的60%70%现在学习的是第30页，共51页3.废气

13、涡轮增压系统的基本形式废气涡轮增压系统的基本形式 从对废气中可用能量从对废气中可用能量E1的利用情的利用情况，增压系统可分为两种基本形况，增压系统可分为两种基本形式：式：定压定压涡轮增压系统涡轮增压系统 脉冲脉冲涡轮增压系统涡轮增压系统现在学习的是第31页，共51页3.废气涡轮增压系统的基本形式废气涡轮增压系统的基本形式不利用不利用E1尽可能尽可能利用利用E1现在学习的是第32页，共51页定压增压系统和脉冲增压系统的比较：定压增压系统和脉冲增压系统的比较：废气能量的利用效果废气能量的利用效果 发动机气缸内的扫气作用发动机气缸内的扫气作用 发动机的加速性能发动机的加速性能 增压器效率增压器效率

14、增压系统的结构增压系统的结构 现在学习的是第33页，共51页增压系统的选择原则增压系统的选择原则 现在学习的是第34页，共51页4.影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素因因 素素排气门开启定时排气门开启定时排气门流通面积排气门流通面积排气门开启规律排气门开启规律排气管流通面积排气管流通面积排气管长度排气管长度涡轮当量流通面积涡轮当量流通面积 脉冲增压系统就是要脉冲增压系统就是要尽可能地利用尽可能地利用脉冲能量，而脉冲能量的利脉冲能量，而脉冲能量的利用主要取决于排气管中用主要取决于排气管中压力波压力波的合理组织。的合理组织。了解！了解！现在学习的是第35页，共51页第三节第三节 废气涡轮

15、增压器废气涡轮增压器的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理现在学习的是第36页，共51页径流式涡径流式涡轮增压器轮增压器轴流式涡轴流式涡轮增压器轮增压器离心式离心式压气机压气机径流式径流式涡轮涡轮中间体中间体现在学习的是第37页，共51页u 径流式涡轮机径流式涡轮机组成组成工作原理工作原理 特性曲线特性曲线 u 离心式压气机离心式压气机组成组成工作原理工作原理 特性曲线特性曲线 主要内容主要内容现在学习的是第38页，共51页一、径流式涡轮一、径流式涡轮 作用作用 将排气所拥有的能量尽可能多地转化为涡轮旋转将排气所拥有的能量尽可能多地转化为涡轮旋转的的机械功机械功，进而传给与之同轴的压气机，通

16、过压气机，进而传给与之同轴的压气机，通过压气机尽可能的增加新鲜充量所具有的能量。尽可能的增加新鲜充量所具有的能量。2.组成组成进气蜗壳、喷嘴环、工作轮、出气道等。进气蜗壳、喷嘴环、工作轮、出气道等。现在学习的是第39页，共51页现在学习的是第40页，共51页 将发动机与增压器连接起来将发动机与增压器连接起来，把发动机排出的具有一定能量，把发动机排出的具有一定能量的废气，以尽量小的流动损失和的废气，以尽量小的流动损失和尽量均匀的分布引导到涡轮喷嘴尽量均匀的分布引导到涡轮喷嘴环的入口。环的入口。截面按一定规律变化，进口截面按一定规律变化，进口多个。多个。现在学习的是第41页，共51页 使具有一定压

17、力和温度的排使具有一定压力和温度的排气膨胀加速并按规定的方向进入气膨胀加速并按规定的方向进入工作叶轮；工作叶轮；流通截面呈渐缩形。流通截面呈渐缩形。现在学习的是第42页，共51页 与压气机的工作轮同轴，把从与压气机的工作轮同轴，把从喷嘴环喷出的高速排气的能量转化喷嘴环喷出的高速排气的能量转化为机械能向压气机输出。为机械能向压气机输出。现在学习的是第43页，共51页 将做功完了的废气引出增将做功完了的废气引出增压器。压器。现在学习的是第44页，共51页3.工作原理工作原理（渐缩）（渐缩）（渐缩）（渐缩）现在学习的是第45页，共51页4.特性曲线特性曲线（1）涡轮效率）涡轮效率 TDef：涡轮将废

18、气能量转换为机械功的有效程度。：涡轮将废气能量转换为机械功的有效程度。TTTHW涡轮机轴上的有用功涡轮机轴上的有用功废气所拥有的能量废气所拥有的能量现在学习的是第46页，共51页（2）膨胀比）膨胀比 TDef：涡轮进口气体：涡轮进口气体滞止压力滞止压力 与涡轮出口气体与涡轮出口气体 静压力静压力 之比之比*Tp0pT/*Tp0p 滞止过程：滞止过程：气体在流动过程中，因受到某种物体的阻碍，流速降低为零气体在流动过程中，因受到某种物体的阻碍，流速降低为零的过程称为滞止过程。气流滞止时的压力和温度分别称为的过程称为滞止过程。气流滞止时的压力和温度分别称为滞止压力滞止压力和和滞滞止温度止温度。静压力

19、静压力：空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力。：空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力。现在学习的是第47页，共51页（3）气体质量流量）气体质量流量 mTqDef：单位时间内通过涡轮的气体质量。：单位时间内通过涡轮的气体质量。相似流量：相似流量：*/TTmTpTq（4）涡轮转速）涡轮转速 n相似转速：相似转速：*/TTn现在学习的是第48页，共51页（5）涡轮的特性曲线）涡轮的特性曲线 涡轮的特性：涡轮在变涡轮的特性：涡轮在变工况运行时，气流参数之工况运行时，气流参数之间的关系。间的关系。涡轮的阻塞现象。涡轮的阻塞现象。现在学习的是第49页，共51页二、离心式压气机二、离心式压气机1.组成组成进气道进气道工作轮工作轮扩压器扩压器出气蜗壳出气蜗壳现在学习的是第50页，共51页2.工作原理工作原理（n高）高）（渐扩）（渐扩）（渐扩）（渐扩）现在学习的是第51页，共51页