发动机废气涡轮增压PPT课件.ppt

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1、关于发动机废气涡轮增压第一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月本章内容要求：本章内容要求：发动机增压方式发动机增压方式涡轮增压器的结构和工作原理涡轮增压器的结构和工作原理涡轮增压对发动机性能的影响涡轮增压对发动机性能的影响涡轮增压对发动机性能的影响涡轮增压对发动机性能的影响汽油机增压特点汽油机增压特点第七章第七章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压第二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.1 发动机增压的基本方法与原理发动机增压的基本方法与原理提高发动机功率的途径：提高发动机功率的途径：改变结构参数。增加改变结构参数。增加i、Vh(D、S)，减少，减少，但体，但体积积和重量增加

2、和重量增加提高提高转转速。但充量系数和机械效率减少，机件寿命减少，噪音大速。但充量系数和机械效率减少，机件寿命减少，噪音大提高平均有效提高平均有效压压力力Pme。提高平均有效压力提高平均有效压力Pme 方法：方法：减少过量空气系数、提高充量系数、增加充气密度减少过量空气系数、提高充量系数、增加充气密度（增压（增压!）7.1.1 7.1.1 增压概念增压概念第三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 增压：增压：利用增压器将空气或混合气进行压缩，再送入气缸利用增压器将空气或混合气进行压缩，再送入气缸的过程。的过程。为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度的方法。或为提高平均有效压力以增加气

3、缸内封存气体密度的方法。或凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度的一切凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度的一切方法，都称为增压。方法，都称为增压。目的：目的：通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排放性。放性。第四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.1.2 增压指标增压指标增压度增压度k：发动机在增压后增长的功率与增压前功率发动机在增压后增长的功率与增压前功率之比。之比。k范围为范围为10%60%。大部分为。大部分为20%30%。增压比增压比 k：进入气缸的气体压力进入气缸的气体压力Pk与大气压力与大气压力P0之比。之比

4、。增压的范围增压的范围:低增压低增压：k 1.31.6（内燃机平均有效压力（内燃机平均有效压力pme0.710MPa）中增压中增压：k 1.62.5（pme1.01.5MPa）高增压高增压：k 2.5 （pme 1.5MPa）；）；超高增压超高增压：k 4.55.5（pme2.53.5MPa）。第五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月增压中冷技术增压中冷技术v增压空气增压空气温度增加温度增加，在柴油机中引起在柴油机中引起增压条件下进气密度减增压条件下进气密度减小小，即在保持不变过量空气系数即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力。汽油机

5、中增压温度升高，除然需要进一步提高增压压力。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功率下降外，最主要的是与柴油机一样功率下降外，最主要的是爆震倾向增加爆震倾向增加。v一般，当增压空气的压力超过一般，当增压空气的压力超过1.5MPa时，就值得采用中时，就值得采用中冷。冷。v解决空气解决空气温度过高温度过高的办法就是采用的办法就是采用中冷器冷却中冷器冷却增压后的空增压后的空气气。v增压空气温度每降低增压空气温度每降低20K，涡轮前的废气温度约可降低，涡轮前的废气温度约可降低20K，燃油消耗率可减少，燃油消耗率可减少3g/kW.h。第六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.1.3内燃机增压的优

6、缺点内燃机增压的优缺点v改善了发动机性能：改善了发动机性能：提高了内燃机机械效率；提高了内燃机机械效率；提高了内燃机的指示热效率；提高了内燃机的指示热效率；改善了燃烧过程。改善了燃烧过程。v增加了发动机的升功率；增加了发动机的升功率；v扩大了内燃机高原适应性：扩大了内燃机高原适应性：v有利于降低有害气体排放和噪声。有利于降低有害气体排放和噪声。(HC降低，高负荷的降低，高负荷的NOx降低，空气充足使碳烟有所降降低，空气充足使碳烟有所降低；温度高使着火延迟期缩短）低；温度高使着火延迟期缩短）v增加了柴油机的机械负荷、增加了柴油机的机械负荷、热负荷；增加了汽油机的热负荷；增加了汽油机的爆燃倾向。爆

7、燃倾向。v柴油机的低速时，排气柴油机的低速时，排气量不足，增压效果差。量不足，增压效果差。v加速响应差。加速响应差。优点：优点：缺点：缺点：第七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月v7.1.4 7.1.4 增压结构及类型增压结构及类型1.1.机械增压机械增压2.2.废气涡轮增压废气涡轮增压3.3.复合增压复合增压4.4.气波增压气波增压5.5.谐波增压谐波增压ACISACIS第八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月、机械增压、机械增压v由曲轴经过齿轮增速箱驱由曲轴经过齿轮增速箱驱动压气机。动压气机。v机械增压增压压力高，压机械增压增压压力高，压气机消耗的功率大。为使气机消耗的功率大

8、。为使内燃机机械效率不要过分内燃机机械效率不要过分下降，增压压力下降，增压压力Pk不能过不能过高。高。Pk 160170 kPav主要用途：主要用途：提高发动机低提高发动机低速转矩速转矩第九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月机械增压器的种类机械增压器的种类：v机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内燃机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内燃机上常用容积式压气机：机上常用容积式压气机：罗茨式；螺杆式；转子活塞式。罗茨式；螺杆式；转子活塞式。第十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月、废气涡轮增压、废气涡轮增压v废气涡轮增压利用内废气涡轮增压利用内燃机排气中能量来实燃机排

9、气中能量来实现增压，现增压，油耗率可低油耗率可低5%5%10%10%。v质量功率和体积功率质量功率和体积功率比非自然吸气内燃机比非自然吸气内燃机明显改善，明显改善，一般可提一般可提高功率高功率20%-50%20%-50%，易实现高增压易实现高增压。v可降低排气噪声和烟可降低排气噪声和烟度度。第十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月废气涡轮增压的分类：废气涡轮增压的分类：v废气涡轮增压器主要由压废气涡轮增压器主要由压气机和废气涡轮机组成。气机和废气涡轮机组成。v压气机主要是离心式的。压气机主要是离心式的。v废气涡轮分：废气涡轮分：轴流式；轴流式；径流式；径流式；斜流式（混流式）。斜流式（

10、混流式）。v由于发动机排气能量利由于发动机排气能量利用的不同，有两种经典用的不同，有两种经典的、基本的增压形式：的、基本的增压形式：脉冲涡轮增压；脉冲涡轮增压；等压涡轮增压。等压涡轮增压。第十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3、复合增压、复合增压第十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月4、气波增压、气波增压v气波增压是通过气波增压器利用气波增压是通过气波增压器利用气体质点和压力波的反射特性，气体质点和压力波的反射特性，使排气和进气之间进行直的能量使排气和进气之间进行直的能量交换，以增大进气密度。交换，以增大进气密度。v气波增压对内燃机工况反应迅气波增压对内燃机工况反应迅速，

11、使气波增压的加速性好，速，使气波增压的加速性好，且低速时空气的压缩程度高，且低速时空气的压缩程度高，低速转矩好。工作温度低，不低速转矩好。工作温度低，不需要耐高温材料。但体积大，需要耐高温材料。但体积大，噪声大，安装位置受到一定限噪声大，安装位置受到一定限值。匹配要求高，防止窜烟。值。匹配要求高，防止窜烟。第十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月、谐波增压、谐波增压ACIS第十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月双增压器顺序增压双增压器顺序增压v多缸发动机上使用两台增压器。多缸发动机上使用两台增压器。v在低速时，使用一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速反应性在低速时，使用

12、一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速反应性能。能。v在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。第十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月废气涡轮增压系统的组成废气涡轮增压系统的组成 系统包括：系统包括：涡轮增涡轮增压器压器1 1、7 7、中冷器中冷器3 3、排气旁通阀及、排气旁通阀及配套的进气管道配套的进气管道2 2，排气管道，排气管道5 5等。等。7.2废气涡轮增压器系统结构及工作原理废气涡轮增压器系统结构及工作原理第十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1.1.涡轮机涡轮机2.2.压气机压气机3.3.排气旁通阀排气旁

13、通阀4.4.润滑油路等润滑油路等一、废气涡轮增压器的组成第十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1 1、废气涡轮增压系统的工作原理、废气涡轮增压系统的工作原理二、废气涡轮增压器工作原理第十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月废气涡轮增压系统工作原理概括废气涡轮增压系统工作原理概括二、废气涡轮增压器工作原理 涡轮机涡轮机：将发动机所排出的将发动机所排出的高温废气高温废气拥有的能量尽可能多地转化拥有的能量尽可能多地转化为涡轮机旋转的为涡轮机旋转的机械功机械功，进而传给，进而传给同轴同轴的压气机。的压气机。压气机压气机：压缩进气系统的空气，提高进入发动机的进气量。：压缩进气系统的空气

14、，提高进入发动机的进气量。第二十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（1）组成）组成进气蜗壳进气蜗壳2 2、涡轮机的组成及工作原理、涡轮机的组成及工作原理二、废气涡轮增压器工作原理工作叶轮工作叶轮出气道出气道喷嘴环喷嘴环第二十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（2）工作原理）工作原理二、废气涡轮增压器工作原理2 2、涡轮机的组成及工作原理、涡轮机的组成及工作原理高压废高压废气气动能动能增加增加喷嘴环叶片喷嘴环叶片动能动能增加增加叶轮叶轮低压低压废气废气出气道出气道排出排出高速高速旋转旋转进气蜗壳进气蜗壳第二十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.3.离心式压气机组成及

15、工作原理离心式压气机组成及工作原理二、废气涡轮增压器工作原理（1）组成）组成进气道进气道工作叶轮工作叶轮出气蜗壳出气蜗壳扩压器扩压器扩压器扩压器第二十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1.1.进气道进气道 安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 功用功用v使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮,以减小流动以减小流动损失损失v此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流气流参数变化气流参数变化v空气在流过它时速度增大空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降。而压力和温度下降。2.2.工作

16、叶轮工作叶轮高速旋转的部件高速旋转的部件 工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的空气在流过它时空气在流过它时,对空气作功对空气作功,加速空气的流速加速空气的流速,同时提高空气的压同时提高空气的压力力从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种 v两面进气两面进气,这样可以增大进气量这样可以增大进气量v对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处第二十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第二十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.3.扩压器扩压器 位于叶轮的出口处位于叶轮的出口处 其通道是扩张形的

17、其通道是扩张形的空气在流过它时空气在流过它时,速度下降速度下降,压力和温度都上升压力和温度都上升 4.4.出气蜗壳出气蜗壳使气流变为轴向使气流变为轴向,将空气引入燃烧室将空气引入燃烧室 第二十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.3.离心式压气机组成及工作原理离心式压气机组成及工作原理二、废气涡轮增压器工作原理（2）工作原理）工作原理新鲜空新鲜空气气叶轮吸力叶轮吸力进入进入气道气道流速上升流速上升叶轮叶轮通道通道出气出气蜗壳蜗壳离心力离心力发动机发动机进气歧管进气歧管气压增高气压增高第二十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（1）功能）功能4.4.排气旁通阀排气旁通阀二、废气

18、涡轮增压器工作原理 在高速时将一部分废气不经涡轮在高速时将一部分废气不经涡轮机，直接排出流进消音器，减少涡轮机，直接排出流进消音器，减少涡轮机能量转化，用以控制机能量转化，用以控制增压器增压增压器增压压力压力及及涡轮机的转速。涡轮机的转速。第二十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月执行器：执行器：内有膜片，将膜盒分内有膜片，将膜盒分成左右两个腔体，右侧受进气成左右两个腔体，右侧受进气增压压力作用，左侧有弹簧；增压压力作用，左侧有弹簧；膜片通过推杆控制阀门。膜片通过推杆控制阀门。阀门：阀门：控制废气流经涡轮机的控制废气流经涡轮机的量。量。4.4.排气旁通阀排气旁通阀二、废气涡轮增压器工作

19、原理（2）组成）组成第二十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月4.4.排气旁通阀排气旁通阀二、废气涡轮增压器工作原理（3）工作原理）工作原理第三十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月小结废气涡轮增压废气涡轮增压废气涡轮增压系统的工作原理废气涡轮增压系统的工作原理排气旁通阀组成及工作原理排气旁通阀组成及工作原理涡轮涡轮机组机组成及成及工作工作原理原理压气压气机组机组成及成及工作工作原理原理第三十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月涡轮轴涡轮轴v涡轮轴（涡轮轴（BearingBearing）看起来只是简单的一根）看起来只是简单的一根金属管，但实际上它是一个肩负金属管，但实际上

20、它是一个肩负120000-120000-160000rpm 160000rpm 转动及超高温的精密零件。其转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承（涡轮轴使用波司轴承（Bushing BearingBushing Bearing）结构。它确实只是一根金属管，其）结构。它确实只是一根金属管，其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热，因此才能高速地转动。承托散热，因此才能高速地转动。阅读了解阅读了解第三十二张，PPT共

21、七十七页，创作于2022年6月涡轮叶轮涡轮叶轮 v涡轮叶轮的形状，是以涡轮叶轮的形状，是以如何有效地如何有效地“抱住抱住”废废气、并顺畅排出为目的气、并顺畅排出为目的 v涡轮叶轮的叶片大多以涡轮叶轮的叶片大多以耐高热的钢铁制造（有耐高热的钢铁制造（有的使用陶瓷技术）的使用陶瓷技术）第三十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月压气机叶轮压气机叶轮 v叶片是涡轮的动力来源。叶片是涡轮的动力来源。v但压气机叶轮及涡轮叶轮各但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用，因此叶片外有不同的功用，因此叶片外形当然也不一样。压气机叶形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有轮基本上是把如何将空气有效率地

22、推挤入压缩信道视为效率地推挤入压缩信道视为首要任务，然后再加以决定首要任务，然后再加以决定其形状其形状 。第三十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月各部分连接关系各部分连接关系第三十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月三三.涡轮机特性曲线涡轮机特性曲线（1）涡轮机效率）涡轮机效率 Def：涡轮机将废气能量转换为机械功的有效程度。：涡轮机将废气能量转换为机械功的有效程度。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第三十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（2）膨胀比）膨胀比 Def：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

23、出口气体 静压力静压力 之比之比。膨膨 胀胀 比：比：代表废气在涡轮中做功能力的参数。代表废气在涡轮中做功能力的参数。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，流速降低为零的过程称为滞止过程。气体在流动过程中，因受到某种物体的阻碍，流速降低为零的过程称为滞止过程。气流滞止时的压力和温度分别称为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止温度滞止温度。静压力静压力：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。第三十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（3）气体质量流量）气体质量流量 Def：单位时间内通过涡轮的气体

24、质量。：单位时间内通过涡轮的气体质量。相似流量：相似流量：（4）涡轮转速）涡轮转速 相似相似转转速：速：无量纲无量纲无量纲无量纲第三十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（5）涡轮的特性曲线）涡轮的特性曲线 涡轮的特性：涡轮的特性：涡轮在变工况运行时，涡轮在变工况运行时，气流参数之间的关系。气流参数之间的关系。相似流量相似流量 为横坐标为横坐标-X膨胀比膨胀比 为纵坐标为纵坐标-Y相似转速相似转速 为参变量为参变量 第三十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（5）涡轮的特性曲线）涡轮的特性曲线 涡轮的特性曲线分析：涡轮的特性曲线分析：当当转速转速一定时，一定时，随随膨胀比膨胀比

25、增加，增加，流量流量增大增大 直至流量最大。直至流量最大。当喷嘴环或叶轮处气体流速达到当地声速，当喷嘴环或叶轮处气体流速达到当地声速，再增大膨胀比再增大膨胀比，该处气体流速仍保持当地声，该处气体流速仍保持当地声速速,流量不在增加，称涡轮的流量不在增加，称涡轮的阻塞现象阻塞现象，该流量，该流量称称阻塞流量阻塞流量。喷嘴环处最易发生流量阻塞。喷嘴环处最易发生流量阻塞。当当膨胀比膨胀比不变，不变，转速转速增加时，由于离心力的增加时，由于离心力的增加使得叶轮处进口处压力增大，从而使得增加使得叶轮处进口处压力增大，从而使得喷嘴环出口气体流速下降，喷嘴环前后压差喷嘴环出口气体流速下降，喷嘴环前后压差减少，

26、减少，流量流量降低。降低。当当流量流量不变时，不变时，转速转速增加增加膨胀比膨胀比增大。增大。第四十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月四、压气特性曲线四、压气特性曲线 12（n高）高）3 3（渐扩）（渐扩）4（渐扩）（渐扩）空气沿收敛的轴向空气沿收敛的轴向进气道进气道1 1略有加速进入略有加速进入工作轮工作轮2 2，并沿这工作轮上的叶片所，并沿这工作轮上的叶片所构成的构成的渐扩通道渐扩通道3 3流动，空气与工作轮一起旋转，工作轮的机械能传递给空气，转变流动，空气与工作轮一起旋转，工作轮的机械能传递给空气，转变为气体的动能，使气体沿螺旋线轨迹为气体的动能，使气体沿螺旋线轨迹（蜗壳（蜗壳4

27、 4）向轮缘方向运动。向轮缘方向运动。第四十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1、主要参数、主要参数 增压比增压比 流经压气机的单位流量流经压气机的单位流量 压气机转速压气机转速 压气机的绝热效率压气机的绝热效率 Def：1kg空气的绝热压缩功与实际压缩功之比空气的绝热压缩功与实际压缩功之比。质质量流量量流量mk容容积积流量流量V0第四十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2 2压气机特性曲线压气机特性曲线（1 1）流量特性：表示在压气机转速不变）流量特性：表示在压气机转速不变时，压气机的增压比时，压气机的增压比k k和绝热效率和绝热效率ad-kad-k随空气流量随空气流量m

28、 mk k（或（或V V0 0）的变化关）的变化关系。系。分析：分析：压气机在转速不变时，其效率及压压气机在转速不变时，其效率及压力比随流量变化的关系。力比随流量变化的关系。沿等转速线，压气机的效率和压沿等转速线，压气机的效率和压力比先随流量增加，在某一流量力比先随流量增加，在某一流量达到最大值，然后又下降。达到最大值，然后又下降。第四十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（2 2）压气机的喘振与堵塞）压气机的喘振与堵塞 在压气机的特性曲线上有一条喘振线，又称为稳定工在压气机的特性曲线上有一条喘振线，又称为稳定工作边界。含义：当压气机工作在喘振线右侧时，其工作边界。含义：当压气机工作在

29、喘振线右侧时，其工作是稳定的；而当处于喘振线左侧时，压气机的功作作是稳定的；而当处于喘振线左侧时，压气机的功作就变得不稳定甚至有危险了。因此，把出现喘振的工就变得不稳定甚至有危险了。因此，把出现喘振的工作点称为喘振点，对应的流量就是喘振流量。作点称为喘振点，对应的流量就是喘振流量。喘振是离心式叶轮机械所特有的一种异常工作现喘振是离心式叶轮机械所特有的一种异常工作现象。象。第四十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 堵塞：在某一增压器转速下，通过压气机的气体流量随堵塞：在某一增压器转速下，通过压气机的气体流量随增压比的降低而增加。当流量增加到一定数值后，压气增压比的降低而增加。当流量增加

30、到一定数值后，压气机通道中的某个截面达到临界条件（机通道中的某个截面达到临界条件（M=1M=1）。当增压比）。当增压比继续降低时，气体流量却不再增加，此时的气体流量继续降低时，气体流量却不再增加，此时的气体流量称为堵塞流量，它也是该转速下压气机所对应的最大称为堵塞流量，它也是该转速下压气机所对应的最大流量。流量。3 3通用特性通用特性流量折合成标准大气状态下的参数值。流量折合成标准大气状态下的参数值。第四十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.3 7.3 废气涡轮增压系统的两种基本类型废气涡轮增压系统的两种基本类型恒压系统 脉冲系统涡轮机中燃气可以充分膨胀，因此如利用涡轮机的特点，使

31、得涡轮机中燃气可以充分膨胀，因此如利用涡轮机的特点，使得废气的能量利用最大。废气的能量利用最大。废气能量利用的基本形式：恒压系统和变压系统。废气能量利用的基本形式：恒压系统和变压系统。第四十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 1 1、恒压系统、恒压系统（1 1）结构特点）结构特点 排气总管的容积较大。排气总管的容积较大。（2 2）废气能量利用特点）废气能量利用特点 A A、系统压力波动小；、系统压力波动小；B B、低增压时，废气能量利用效率低；、低增压时，废气能量利用效率低；C C、高增压时，废气能量利用充分。、高增压时，废气能量利用充分。2 2、变压系统、变压系统（1 1）结构特点

32、）结构特点 排气总管的容积较小，各缸排气歧管交错。排气总管的容积较小，各缸排气歧管交错。（2 2）废气能量利用特点）废气能量利用特点 A A、系统压力波动大；、系统压力波动大；B B、废气能量利用数量多、废气能量利用数量多 C C、高增压时，废气能量利用充分的优点不明显。、高增压时，废气能量利用充分的优点不明显。第四十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.恒压系统与脉冲系统的比较和选择恒压系统与脉冲系统的比较和选择1）脉冲系统由于部分利用了废气的脉冲能量，所以系统的可用能）脉冲系统由于部分利用了废气的脉冲能量，所以系统的可用能量比恒压系统大。量比恒压系统大。第四十八张，PPT共七十七

33、页，创作于2022年6月2 2）脉冲增压系统对气缸中扫气有明显好处。）脉冲增压系统对气缸中扫气有明显好处。脉冲系统的脉冲系统的P PT T正处于波谷，因此即使在低增压和高增压的部分负正处于波谷，因此即使在低增压和高增压的部分负荷工况，仍能保持有足够的扫气压力差荷工况，仍能保持有足够的扫气压力差P PK K-P-PT T，保证气缸内良好，保证气缸内良好的扫气。而在恒压系统中由于的扫气。而在恒压系统中由于P PT T波动小，扫气压力差就大为减小，波动小，扫气压力差就大为减小，不容易保证气缸的扫气。不容易保证气缸的扫气。3 3）在脉冲系统中，由于排气管容积小，当柴油机负荷改变时，）在脉冲系统中，由于

34、排气管容积小，当柴油机负荷改变时，排气的压力波立刻发生变化，并迅速传递到涡轮机，引起排气的压力波立刻发生变化，并迅速传递到涡轮机，引起增压器转速较快的变动，所以脉冲系统的加速性能好。增压器转速较快的变动，所以脉冲系统的加速性能好。第四十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月）从废气涡轮的效率来看，脉冲系统的涡轮平均绝热效率比恒压系统）从废气涡轮的效率来看，脉冲系统的涡轮平均绝热效率比恒压系统的略低。的略低。）脉冲系统的废气瞬时流量也是周期性变化的，其瞬时最大流量）脉冲系统的废气瞬时流量也是周期性变化的，其瞬时最大流量比恒压系统的流量（相当于脉冲系统的平均流量）大，因此，脉比恒压系统的流量

35、（相当于脉冲系统的平均流量）大，因此，脉冲涡轮的尺寸较大。其排气管的结构也复杂，受每根排气管联接冲涡轮的尺寸较大。其排气管的结构也复杂，受每根排气管联接气缸数目的限制，在一台柴油机上有时不得不采用几个废气涡轮气缸数目的限制，在一台柴油机上有时不得不采用几个废气涡轮增压器，这就使得整个增压系统变得复杂，柴油机的轮廓尺寸加增压器，这就使得整个增压系统变得复杂，柴油机的轮廓尺寸加大。大。第五十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 综上：综上：在低增压时，采用脉冲涡轮增压较为有利。在低增压时，采用脉冲涡轮增压较为有利。而在高增压是则宜采用恒压涡轮增压。但考虑到车用而在高增压是则宜采用恒压涡轮增压

36、。但考虑到车用柴油机大部分时间在部分负荷（增压压力较低）下工柴油机大部分时间在部分负荷（增压压力较低）下工作，对其转矩特性、加速性能要求比较高，即使是在作，对其转矩特性、加速性能要求比较高，即使是在高增压的车用柴油机上仍常采用脉冲增压系统。高增压的车用柴油机上仍常采用脉冲增压系统。结论：结论：第五十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.4.2第五十六张，PPT共七十七页，创作于2022年

37、6月废气放气阀（排气旁通阀）废气放气阀（排气旁通阀）v车用增压内燃机为获得低速大转车用增压内燃机为获得低速大转矩和良好的加速性能，涡轮增矩和良好的加速性能，涡轮增压器一般按内燃机低速、小流压器一般按内燃机低速、小流量设计。量设计。v轿车用增压器设计转速为内燃轿车用增压器设计转速为内燃机标定转速的机标定转速的40%左右。左右。v公共汽车、重型车用的增压器设公共汽车、重型车用的增压器设计转速为内燃机标定转速的计转速为内燃机标定转速的60%左右。左右。v高速时，将会使增压压力过高，高速时，将会使增压压力过高，增压器超速，柴油机爆发压力增压器超速，柴油机爆发压力过大，汽油机容易引起爆震。过大，汽油机容

38、易引起爆震。v为此，设计增压器常增加废气放为此，设计增压器常增加废气放气阀，在高速时将一部分废气旁气阀，在高速时将一部分废气旁通掉，加以控制增压压力。通掉，加以控制增压压力。第五十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2.进气回流增压器（进气旁通）进气回流增压器（进气旁通）为避免由于负荷突变及环境变为避免由于负荷突变及环境变化而使压气机出现喘振而损坏增化而使压气机出现喘振而损坏增压器，在增压器的压气机进口装压器，在增压器的压气机进口装上整体式的回流阀。上整体式的回流阀。当进气管压力低于某一值时，作用在当进气管压力低于某一值时，作用在回流阀

39、上的进气管压力、弹簧压力和回流阀上的进气管压力、弹簧压力和压气机出口的空气增压压力不平衡，压气机出口的空气增压压力不平衡，回流阀顶开，压气机出口的空气通过回流阀顶开，压气机出口的空气通过回流阀和回流通道进入压气机进口，回流阀和回流通道进入压气机进口，以增加通过压气机的空气量。以增加通过压气机的空气量。第五十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.3.可变进气道增压器可变进气道增压器 低速时使用一个进气通道；低速时使用一个进气通道；高速时，进气量大，使用两高速时，进气量大，使用两个通道，可以改善增压发动个通道，可以改善增压发动机的过渡性能。机的过渡性能。第六十张，PPT共七十七页，创作于

40、2022年6月可变进气道增压器性能可变进气道增压器性能第六十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月4.4.可变喷嘴环增压器可变喷嘴环增压器 低速时，喷嘴角度小，流低速时，喷嘴角度小，流通截面小；高速时喷嘴角通截面小；高速时喷嘴角度大，流通截面能保证涡度大，流通截面能保证涡轮从废气中获取足够能量轮从废气中获取足够能量达到压气机的需求。达到压气机的需求。各喷嘴环各喷嘴环1 1通过轴销通过轴销2 2固定在涡壳固定在涡壳5 5上，再经传动杆上，再经传动杆3 3与喷嘴控制盘与喷嘴控制盘4 4相连。转动相连。转动喷嘴控制盘即可改变喷嘴环的角度。喷嘴控制盘即可改变喷嘴环的角度。通过调整涡壳通过调整涡壳

41、5 5与涡轮叶轮与涡轮叶轮6 6之间的喷嘴环角度来调整涡轮之间的喷嘴环角度来调整涡轮流通截面。流通截面。第六十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月5.5.可变涡轮喉口截面增压器可变涡轮喉口截面增压器1.压气机；压气机；2.2.可变喉口截面调整板；可变喉口截面调整板；3.3.调整板及调整机构；调整板及调整机构；4.4.操纵机构；操纵机构；5.5.操纵机构控制电操纵机构控制电磁阀；磁阀；6.6.涡轮；涡轮；A.A.最小喉口截面；最小喉口截面；B.B.最大喉口截面最大喉口截面低速高速第六十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月可变涡轮喉口截面增压器工作原理可变涡轮喉口截面增压器工作原理

42、v可变涡轮喉口截面增压器是再废气量不变的情况下改变进入涡轮可变涡轮喉口截面增压器是再废气量不变的情况下改变进入涡轮的状态参数，从而改变从废气中获取能量的大小。小喉口截面的状态参数，从而改变从废气中获取能量的大小。小喉口截面将使进入涡轮的废气加速，作用在涡轮叶片上的冲击力增加将使进入涡轮的废气加速，作用在涡轮叶片上的冲击力增加（此时涡轮效率将有所降低），空气增压压力增加，从而满足（此时涡轮效率将有所降低），空气增压压力增加，从而满足内燃机在低速小负荷时的需要。内燃机在高速大负荷时，可以内燃机在低速小负荷时的需要。内燃机在高速大负荷时，可以保证涡轮在高速范围运行，这时喉口截面处于最大位置，排气保证

43、涡轮在高速范围运行，这时喉口截面处于最大位置，排气背压最小，涡轮效率最大。背压最小，涡轮效率最大。v可变喉口截面控制板可以由电磁阀进行无级调整。可变喉口截面控制板可以由电磁阀进行无级调整。第六十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月6.6.可变叶片增压器可变叶片增压器v可变喷嘴环技术类似，通过压气机结构（叶片角度）的变化，来调整增可变喷嘴环技术类似，通过压气机结构（叶片角度）的变化，来调整增压压力与发动机转速负荷的匹配关系。压压力与发动机转速负荷的匹配关系。v多个可变叶片，效率高，但结构复杂，成本高、体积大。多个可变叶片，效率高，但结构复杂，成本高、体积大。三菱多阀VG增压器本田可变叶片

44、增压器第六十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第六十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1.1.经济性改善经济性改善v高负荷区高负荷区明显改善明显改善v低负荷区低负荷区不明显不明显A A、利于常高速满载运行的长途运输重型载货汽车、利于常高速满载运行的长途运输重型载货汽车B B、利于常处于中等、部分负荷的中型、轻型载货车辆、利于常处于中等、部分负荷的中型、轻型载货车辆第六十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月转速负荷特性转速负荷特性：v减少机械损失、磨损减少机械损失、磨损v改善整机经济性能改善整机经济性能v提高可靠性及使用寿命提高可靠性及使用寿命第六十八张，PPT共七十

45、七页，创作于2022年6月2.2.降低排气污染和噪声降低排气污染和噪声v有害气体的排放减少有害气体的排放减少（1/22/3）v滞燃期缩短，减少噪声滞燃期缩短，减少噪声第六十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.3.低速转矩性能变差低速转矩性能变差低速：低速：排气量少，供气不足排气量少，供气不足转矩性能差。转矩性能差。第七十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月4.4.加速性能变差加速性能变差气路连接气路连接 +增压器惯性增压器惯性 +加速过程限制供油加速过程限制供油 （烟度）（烟度）使得发动机的加速性变差使得发动机的加速性变差。措施：措施：采用脉冲增压系统采用脉冲增压系统发动机对

46、负荷与转速的迅速响应，对车辆的安全性、经济性都是有利的。但增压发动机由发动机对负荷与转速的迅速响应，对车辆的安全性、经济性都是有利的。但增压发动机由于废气涡轮增压器与内燃机没有机械联系，增压器自身的惯性使其对突变负荷的响应能力于废气涡轮增压器与内燃机没有机械联系，增压器自身的惯性使其对突变负荷的响应能力变差。变差。第七十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月5.5.启动与制动有一定困难启动与制动有一定困难1 1）废气增压发动机在启动时，由于没有高温废气产）废气增压发动机在启动时，由于没有高温废气产生，导致增压器无法正常工作，则压气机不能正生，导致增压器无法正常工作，则压气机不能正常供气。

47、常供气。在启动瞬间，由于进气压力与温度均不高，在加上在启动瞬间，由于进气压力与温度均不高，在加上压缩比较低，使得压缩终点温度降低，造成着火与启压缩比较低，使得压缩终点温度降低，造成着火与启动困难。动困难。2 2）制动力不足）制动力不足第七十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.5 7.5 汽油机增压技术汽油机增压技术1 1、增压度较低、增压度较低(爆燃和热负荷爆燃和热负荷)。2 2、汽油机压缩比较低（、汽油机压缩比较低（3-93-9）。）。过量空气系数范围比较窄（过量空气系数范围比较窄（0.85-1.050.85-1.05）。）。3 3、增压后热负荷偏高。、增压后热负荷偏高。4 4、

48、排气温度高。、排气温度高。5 5、速度范围宽，增压器与汽油机的匹配困难、速度范围宽，增压器与汽油机的匹配困难。7.5.17.5.1汽油机涡轮增压的特点汽油机涡轮增压的特点第七十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月7.5.2 汽油机增压技术措施汽油机增压技术措施1 1、降低压缩比、降低压缩比 防止爆燃现象发生防止爆燃现象发生2 2、增压压力控制系统、增压压力控制系统 控制增压压力过大控制增压压力过大 3 3、减小增压后的、减小增压后的“反应滞后反应滞后”现象现象4 4、燃料供给系统的调整、燃料供给系统的调整 汽油泵汽油泵 汽油泵供油压力随增压压力变化汽油泵供油压力随增压压力变化 点火提前角调整点火提前角调整 可变点火正时可变点火正时第七十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第七十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第七十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第七十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月