《废气涡轮增压》PPT课件.ppt

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1、第七章第七章 车用发动机的废气涡轮增压车用发动机的废气涡轮增压v重点：重点：v1 1发动机增压概念；增压的评价指标；增压发动机增压概念；增压的评价指标；增压的作用和困难。的作用和困难。v2 2发动机增压系统的分类；废气能量利用的发动机增压系统的分类；废气能量利用的基本形式、特点和适用情况；涡轮机和压气基本形式、特点和适用情况；涡轮机和压气机的作用。机的作用。v3 3增压发动机的结构特点与性能特点。增压发动机的结构特点与性能特点。v4 4汽油机增压的主要措施。汽油机增压的主要措施。第一节第一节 发动机增压概述发动机增压概述一、增压的基本概念一、增压的基本概念v定义：利用增压器将空气或可燃混合气进

2、行定义：利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气缸的过程。压缩，再送入发动机气缸的过程。v作用：增加每循环进入气缸的新鲜充量密度，作用：增加每循环进入气缸的新鲜充量密度，使实际充量增加，从而达到提高发动机功率使实际充量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性的目的。和改善经济性的目的。发动机增压技术上的困难发动机增压技术上的困难1)1)采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与热负荷增高。热负荷增高。2)2)适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮增压器的效率偏低。增压器的效率偏低。3)3)长期以来增压发动机很难

3、满足车辆对扭矩适长期以来增压发动机很难满足车辆对扭矩适应性及瞬变工况的要求。应性及瞬变工况的要求。4)4)车用汽油机增压遇到的困难更多。车用汽油机增压遇到的困难更多。提高发动机单机功率的方法，根据提高发动机单机功率的方法，根据1.1.改变发动机结构参数改变发动机结构参数 缸数缸数i i，缸径，缸径D D，冲程，冲程S,S,冲冲程数程数;（受安装位置和自重的严格限制）（受安装位置和自重的严格限制）2 2 提高转速提高转速n n及活塞平均运行速度及活塞平均运行速度C Cm m;（充气效率和机（充气效率和机械效率下降、燃料经济性、发动机运转可靠性、机械效率下降、燃料经济性、发动机运转可靠性、机件寿命

4、、噪声限制）件寿命、噪声限制）3 3 提高平均有效压力提高平均有效压力P Pe e。（最经济有效的方法）（最经济有效的方法）增压增压 k k P Pe e N Ne e 其中其中 k k 充量充量密度。密度。KWv特性参数特性参数v（一）（一）增压比增压比 由公式由公式 因因 为为 增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之比，即比，即kk=Pk/P0=Pk/P0。代入上式代入上式 而平均有效压力而平均有效压力 代入上式代入上式,得未增压时发动机功率的分析式得未增压时发动机功率的分析式 增压后增压后,空气密度由未增压时的大气密度空气密度由未增压时的大气密度

5、变为增压后的密度变为增压后的密度 代入上式代入上式,得到增压后的发动机功率分析式得到增压后的发动机功率分析式 增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。增压后增压后 增压前增压前 假定多变指数假定多变指数 n=2,n=2,则则时时,才才 压力增长很多而密度增大不多。这主要是因为增压后温度压力增长很多而密度增大不多。这主要是因为增压后温度会升高的缘故会升高的缘故,若增压后温度不变若增压后温度不变,则则 与与p p成线性关系。成线性关系。则则 若在整个增压过程中若在整个增压过程中,下降或保持为某一常数下降或保持为某一常数,则则 constconst，此时此

6、时 与与成正比。成正比。通常通常,为了不使为了不使 过过高高,在增压器与发动机之间设在增压器与发动机之间设置一个中冷器置一个中冷器,对增压后的空对增压后的空气进行冷却气进行冷却,称为中间冷却。称为中间冷却。v（二）（二）增压度增压度v增压度：指发动机在增压后增长的功率与增压前的增压度：指发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。功率之比。vNe-0、Ne-k分别为增压前、后的功率。分别为增压前、后的功率。v目前车用：目前车用：10%-60%范围内，大部分范围内，大部分20%-30%v二、增压的分类二、增压的分类v1 1按增压比分类按增压比分类k kPe（kP)低增压低增压 1.31.6 70

7、01000中增压中增压 1.62.5 10001500高增压高增压2.51500超高增超高增压压3.52500-3000v2 2按增压系统的机构按增压系统的机构分类分类v1 1）机械增压系统）机械增压系统 由发动机通过齿轮由发动机通过齿轮变速器来驱动，所增变速器来驱动，所增加的压力与与驱动压加的压力与与驱动压气机消耗的功成正比，气机消耗的功成正比，增加的压力高，将导增加的压力高，将导致整机性能下降，比致整机性能下降，比耗油增加。耗油增加。v2 2）废气涡轮增压系统）废气涡轮增压系统 发动机排出的具有一定能发动机排出的具有一定能量的废气进入废气涡轮并膨量的废气进入废气涡轮并膨胀做功。胀做功。废气

8、涡轮的全部功率用于废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作轮，在压气机中将气机工作轮，在压气机中将新鲜空气压缩后，再送入气新鲜空气压缩后，再送入气缸缸废气涡轮增压废气涡轮增压 1)1)可以减少缸数或气缸直径，减少整机外形可以减少缸数或气缸直径，减少整机外形尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使用尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使用经济性很有意义。在内燃机重量体积改变经济性很有意义。在内燃机重量体积改变（增加）不大的情况下，可提高功率（增加）不大的情况下，可提高功率20%-50%20%-50%。2)2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率提高了热效率，降低了发

9、动机的油耗率5%-5%-10%10%。3)3)减少了排气污染及噪声。减少了排气污染及噪声。4)4)降低了单位功率的造价。降低了单位功率的造价。5)5)对补偿高原功率损失十分有利。对补偿高原功率损失十分有利。废气涡轮增压与非增压性能比较废气涡轮增压与非增压性能比较 1 1由于利用了废气能量，由于利用了废气能量，有利于改善整机动力性及有利于改善整机动力性及经济性经济性 2 2改善了排放品质改善了排放品质 3 3起动性、加速性变差起动性、加速性变差 4 4改善低速扭矩特性有一改善低速扭矩特性有一定困难定困难 5 5热负荷及机械负荷增加热负荷及机械负荷增加v3 3）复合式发动机）复合式发动机复合式发动

10、机优缺点复合式发动机优缺点1.1.能充分利用废气能量，能充分利用废气能量，使动力性、经济性大为改使动力性、经济性大为改善善2 2、由于排气经过两级祸、由于排气经过两级祸轮，使噪声降低轮，使噪声降低3 3、结构复杂，成本高，、结构复杂，成本高，技术难度大技术难度大4 4、加速性变差，柴油机、加速性变差，柴油机绝热化绝热化+涡轮复合式是一涡轮复合式是一种很有效的方案种很有效的方案4 4）组合式涡轮增压系统）组合式涡轮增压系统原理：原理：由废气涡轮增压与进气惯由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统性增压组合而成。在该增压系统中除涡轮增压器外，还有由稳压中除涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振

11、管、共振室等构成的惯箱、共振管、共振室等构成的惯性增压系统性增压系统优缺点：优缺点：1 1与涡轮增压相比，结构不算与涡轮增压相比，结构不算复杂复杂2 2对改善低速扭矩有益对改善低速扭矩有益3 3加速性变好加速性变好4 4，进气管路比较庞大，进气管路比较庞大5 5采用三缸一管谐振效果明显，采用三缸一管谐振效果明显，采用二缸一管谐振效果较差采用二缸一管谐振效果较差v5 5）气波增压系统）气波增压系统原理：原理：由曲轴驱动一个特殊的转子，由曲轴驱动一个特殊的转子，在转子中废气直接与空气接触，利用在转子中废气直接与空气接触，利用高压废气的脉冲气波高压废气的脉冲气波(膨胀波与压缩波膨胀波与压缩波)，迫使

12、空气压缩，以提高进气压力，迫使空气压缩，以提高进气压力 优缺点：优缺点：1 1与涡轮增压相比，可改善低速扭与涡轮增压相比，可改善低速扭矩矩 2 2结构简单、加工方便、对主要件结构简单、加工方便、对主要件 （转子、轴承（转子、轴承)的材料及工艺要求不高的材料及工艺要求不高 3 3加速性好加速性好 4 4工况范围大工况范围大 5 5尺寸与重量比较大，必须由曲轴尺寸与重量比较大，必须由曲轴驱动，往往受安装位置的限制驱动，往往受安装位置的限制 6 6噪声大噪声大发动机增压技术上的困难发动机增压技术上的困难1)1)采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与热负荷增高。热

13、负荷增高。2)2)适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮适用的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮增压器的效率偏低。增压器的效率偏低。3)3)长期以来增压发动机很难满足车辆对扭矩适长期以来增压发动机很难满足车辆对扭矩适应性及瞬变工况的要求。应性及瞬变工况的要求。4)4)车用汽油机增压遇到的困难更多。车用汽油机增压遇到的困难更多。第二节第二节 废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器的工作原理v径流式涡轮径流式涡轮车用发动机车用发动机v轴流式涡轮轴流式涡轮大、中型柴油机大、中型柴油机v径流式涡轮增压器：径流式涡轮增压器：离心式压气机离心式压气机+径流式涡轮机径流式涡轮机v其他组件：支承装置其他组件：支

14、承装置 密封装置密封装置 冷却系统冷却系统 润滑系统润滑系统v一、离心式压气机的工作原理与特性一、离心式压气机的工作原理与特性v1 1基本工作原理和主要参数基本工作原理和主要参数v离心式压气机一般由进气道离心式压气机一般由进气道1 1、工作轮、工作轮2 2、扩、扩压器压器3 3及出气蜗壳及出气蜗壳4 4所组成。所组成。v压气机的主要参数为：压气机的主要参数为：v（1 1）空气的增压比）空气的增压比k k=P=Pk k/P/P0 0；v（2 2）流经压气机的空气每秒质量）流经压气机的空气每秒质量m mk k（kg/skg/s）或容积）或容积流量流量V V0 0（m m3 3/s/s）（相应于压气

15、机的进口状态）；）（相应于压气机的进口状态）；v（3 3）压气机转速）压气机转速n nk k；v（4 4）压气机的绝热效率）压气机的绝热效率ad-kad-k；v ad-kad-k：1kg1kg空气的绝热压缩功空气的绝热压缩功h had-kad-k与实际压缩功与实际压缩功h hk k之比。表示压气功转变为有用的压缩功的程度。之比。表示压气功转变为有用的压缩功的程度。v（5 5）压气机功率。）压气机功率。v2 2压气机特性曲线压气机特性曲线v（1 1）流量特性：表示在压）流量特性：表示在压气机转速不变时，压气机气机转速不变时，压气机的增压比的增压比k k和绝热效率和绝热效率ad-kad-k随空气流

16、量随空气流量m mk k（或（或V V0 0）的变化关系。）的变化关系。v（2 2）压气机的喘振与堵塞）压气机的喘振与堵塞v 在压气机的特性曲线上有一条喘振线，又称为稳定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。工作边界。含义：当压气机工作在喘振线右侧时，其工作是含义：当压气机工作在喘振线右侧时，其工作是稳定的；而当处于喘振线左侧时，压气机的功作就稳定的；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。v喘振是离心式叶轮机械所特

17、有的一种异常工作现象。喘振是离心式叶轮机械所特有的一种异常工作现象。（原因：扩压器内气体分离扩大。现象：工作叶片（原因：扩压器内气体分离扩大。现象：工作叶片振动、噪音、出口压力显著下降。结果：损坏压气振动、噪音、出口压力显著下降。结果：损坏压气机叶片）机叶片）v堵塞：堵塞：在某一增压器转速下，通过压气机的在某一增压器转速下，通过压气机的气体流量气体流量随增压比的降低而增加。随增压比的降低而增加。当流量增加到一定数值后，当流量增加到一定数值后，压气机通道中的某个截面达到临界条件（压气机通道中的某个截面达到临界条件（M=1M=1）。当）。当增压比继续降低时，气体流量却不再增加，此时的增压比继续降低

18、时，气体流量却不再增加，此时的气体流量称为气体流量称为堵塞流量，它也是该转速下压气机所堵塞流量，它也是该转速下压气机所对应的最大流量。对应的最大流量。v3 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。v二、径流式涡轮机的工作原理与特性二、径流式涡轮机的工作原理与特性v1 1基本工作原理基本工作原理v2 2涡轮机特性曲线涡轮机特性曲线v（1 1）涡轮效率）涡轮效率T T：涡轮将废气能量转换为机械功：涡轮将废气能量转换为机械功的有效程度，即的有效程度，即 T T 式中：式中：涡轮机轴上的有用功（废气）；涡轮机轴上的有用功（废气）；废气所具有的能量，可以用

19、焓废气所具有的能量，可以用焓降表示（废气）降表示（废气）v（）膨胀比（）膨胀比 代表气体在涡轮中具有做功能力的重要参数，定代表气体在涡轮中具有做功能力的重要参数，定义为涡轮进口气滞止压力义为涡轮进口气滞止压力与涡轮出口气体静压与涡轮出口气体静压力力之比，即之比，即v（）气体质量流量（）气体质量流量 单位时间内通过涡轮的气体质量称为涡轮的气单位时间内通过涡轮的气体质量称为涡轮的气体流量。体流量。v（）涡轮转速（）涡轮转速涡轮机所发出的功率为涡轮机所发出的功率为现代废气涡轮增压器的涡轮机效率现代废气涡轮增压器的涡轮机效率第三节废气涡轮增压对发动机功率第三节废气涡轮增压对发动机功率和经济性的影响和经

20、济性的影响v一、增压提高了空气的密度一、增压提高了空气的密度 增压器的压气机把空气从状态增压器的压气机把空气从状态“0”“0”压缩到状态压缩到状态“k”“k”所所发生的密度变化，根据状态方程可写为发生的密度变化，根据状态方程可写为v二、对指示效率的影响二、对指示效率的影响 表示表示P Pk k增加以后，供油系增加以后，供油系统保持不变，供油提前角也统保持不变，供油提前角也不变，保持不变，保持=30=30的情况，的情况，由于增压后要求增加每循环由于增压后要求增加每循环的供油量，为此加大供油持的供油量，为此加大供油持续角，使膨胀冲程后燃增加，续角，使膨胀冲程后燃增加，传导给冷却水和废气中的热传导给

21、冷却水和废气中的热量增大，从而使指示效率下量增大，从而使指示效率下降。降。保持供油系统不变，加大保持供油系统不变，加大供油提前角，使压力升高比供油提前角，使压力升高比为常数时的试验结果，此时为常数时的试验结果，此时指示效率随指示效率随PkPk的增加而下降，的增加而下降，但由于后燃减少，指示效率但由于后燃减少，指示效率下降幅度较小。下降幅度较小。改变供油系统的结构参数，改变供油系统的结构参数，如改变凸轮型线，加大柱塞直如改变凸轮型线，加大柱塞直径，增大供油速率等，使供油径，增大供油速率等，使供油持续角保持不变，并且调整供持续角保持不变，并且调整供油提前角，使压升比为常数，油提前角，使压升比为常数

22、，指示效率反而提高。指示效率反而提高。v三、对充气效率的影响三、对充气效率的影响 充气效率随增压压力的增加略有提高，但不明充气效率随增压压力的增加略有提高，但不明显。充气效率随显。充气效率随T Tk k的增加而提高，可用下式近视的增加而提高，可用下式近视计算：计算：v四、对机械效率的影响四、对机械效率的影响 发动机采用涡轮增压后，平均机械损失压力发动机采用涡轮增压后，平均机械损失压力P Pm m从从绝对值来看有所增大，但相对于因增压后而大幅度绝对值来看有所增大，但相对于因增压后而大幅度提高平均指示压力提高平均指示压力P Pi i而言，而言，P Pm m/P/Pi i比值却减小了，机比值却减小了

23、，机械效率得到了提高。械效率得到了提高。现代增压柴油机的机械效率在以下范围：现代增压柴油机的机械效率在以下范围：增压四冲程柴油机增压四冲程柴油机 非增压四冲程柴油机非增压四冲程柴油机 增压二冲程柴油机增压二冲程柴油机 非增压二冲程柴油机非增压二冲程柴油机 第四节第四节 废气涡轮增压系统的两种基废气涡轮增压系统的两种基本形式本形式v两种基本形式两种基本形式v恒压系统和脉冲系统恒压系统和脉冲系统v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v1 1）脉冲系统由于部分利用了废气的）脉冲系统由于部分利用了废气的脉冲能量脉冲能量，所以系统的可用能量比恒压系统大。所以系统的可用能量比恒压系

24、统大。v2 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高增压的部分负荷工况，仍能保持有足够的扫气压力差力差P PK K-P-PT T，保证气缸内良好的扫气。而在恒压系统，保证气缸内良好的扫气。而在恒压系统中由于中由于P PT T波动小，扫气压力差就大为减小，不容易波动小，扫气压力差就大为减小，不容易保证气缸的扫气。保证气缸的扫气。v3 3）在脉冲系统中，由于排气管容积小，当柴油机负）在脉冲系统中，由于排气管容积小，当柴油机负

25、荷改变时，排气的压力波立刻发生变化，并迅速传荷改变时，排气的压力波立刻发生变化，并迅速传递到涡轮机，引起增压器转速较快的变动，所以脉递到涡轮机，引起增压器转速较快的变动，所以脉冲系统的加速性能好。冲系统的加速性能好。v）从废气涡轮的效率来看，脉冲系统的涡轮平均）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。绝热效率比恒压系统的略低。v）脉冲系统的废气瞬时流量也是周期性变化的，）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，脉冲涡轮的尺寸较大。统的平均流量）大，因此，脉冲

26、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，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大。柴油机的轮廓尺寸加大。v 综上：在低增压时，采用脉冲涡轮增压综上：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。但考虑到车用柴油机大部分时间在部增压。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）下工作，对其转矩分负荷（增压压

27、力较低）下工作，对其转矩特性、加速性能要求比较高，即使是在高增特性、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。压的车用柴油机上仍常采用脉冲增压系统。第五节第五节 废气涡轮增压柴油机的特点废气涡轮增压柴油机的特点和性能和性能v一、特点一、特点v1 1主要参数的选取主要参数的选取v适当降低压缩比适当降低压缩比v适当加大过量空适当加大过量空 气系数气系数v2 2供油系统供油系统v增加每循环的供油量：增加每循环的供油量：v 方法：增大柱塞直径，增加供油速率（喷油方法：增大柱塞直径，增加供油速率（喷油泵凸轮轮廓线较陡），提高喷油压力以及加泵凸轮轮廓线较陡），提高喷油压力以及加

28、大喷油嘴喷孔直径等。大喷油嘴喷孔直径等。v减小供油提前角：减小供油提前角：v供油系统材料、流通面积：供油系统材料、流通面积：v3 3配气机构配气机构v采用较大的气门重叠角，即增加进气门的开采用较大的气门重叠角，即增加进气门的开启提前角和排气门的关闭迟后角，利用活塞启提前角和排气门的关闭迟后角，利用活塞在上止点附近在上止点附近P Pk k和和P PT T的压力差进行扫气。的压力差进行扫气。v加大进排气门升程：加大进排气门升程：v4 4进排气系统进排气系统v在脉冲系统中，为了使扫气期间各缸的排气不互相在脉冲系统中，为了使扫气期间各缸的排气不互相干扰，因此排气管必须分支。分支的原则是一根排干扰，因此

29、排气管必须分支。分支的原则是一根排气管所连各缸排气必须不相重叠（或重叠很少）。气管所连各缸排气必须不相重叠（或重叠很少）。v增压柴油机的排气管承受的热负荷很高，排气管开增压柴油机的排气管承受的热负荷很高，排气管开裂是常见的故障。裂是常见的故障。v增压柴油机的进气管容积希望尽可能大一些，以减增压柴油机的进气管容积希望尽可能大一些，以减少进气压力的脉动，从而提高压气机效率和改善发少进气压力的脉动，从而提高压气机效率和改善发动机性能。空滤也应相应增大，以免压气机进口压动机性能。空滤也应相应增大，以免压气机进口压力损失过大，引起柴油机性能恶化。力损失过大，引起柴油机性能恶化。v5 5冷却增压空气冷却增

30、压空气 将增压器出口的增压空气加以冷却，一方将增压器出口的增压空气加以冷却，一方面可以提高充气密度，从而提高柴油机功率；面可以提高充气密度，从而提高柴油机功率；另一方面也可以降低柴油机压缩始点的温度另一方面也可以降低柴油机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低柴油机的和整个循环的平均温度，从而降低柴油机的热负荷和排气温度。热负荷和排气温度。冷却增压空气的方法，一般是用水和空气冷却增压空气的方法，一般是用水和空气在中间冷却气中进行间接冷却。在中间冷却气中进行间接冷却。在低增压时没有必要设置中间冷却器。在低增压时没有必要设置中间冷却器。v二、性能二、性能v1 1低速转矩性能变化低速转矩性能变

31、化v2 2加速性能变差加速性能变差v3 3经济性有所改善经济性有所改善v4 4降低了排气污染及噪声降低了排气污染及噪声v5 5起动和制动有一定困难起动和制动有一定困难v柴油机起动时，无高温排气，涡轮机无法工柴油机起动时，无高温排气，涡轮机无法工作，压气机也不能供气。增压柴油机在起动作，压气机也不能供气。增压柴油机在起动瞬时的进气压力及温度均不高，加之压缩比瞬时的进气压力及温度均不高，加之压缩比较低，起动时压缩终点的温度降低，造成着较低，起动时压缩终点的温度降低，造成着火与起动的困难。火与起动的困难。v非增压柴油机，其制动力与气缸排量成正比。非增压柴油机，其制动力与气缸排量成正比。但增压柴油机的

32、升功率高，因此按增压后功但增压柴油机的升功率高，因此按增压后功率配置的制动力就不足。率配置的制动力就不足。第六节第六节 废气涡轮增压器与四冲程柴废气涡轮增压器与四冲程柴油机的特性配合油机的特性配合v一、柴油机用涡轮增压器型号的编制原则一、柴油机用涡轮增压器型号的编制原则（GB727-65GB727-65）v6DJ6DJ表示在标准大气压条件下，供气量为表示在标准大气压条件下，供气量为600m600m3 3的低增压径流式增压器的低增压径流式增压器。v二、涡轮增压器的选用二、涡轮增压器的选用特性匹配特性匹配v）根据柴油机的特定工况（如额定工况或）根据柴油机的特定工况（如额定工况或最大转矩工况）确定其

33、在压气机特性曲线上最大转矩工况）确定其在压气机特性曲线上的位置（即根据内燃机选用合适型号的增压的位置（即根据内燃机选用合适型号的增压器）；器）；v）解决柴油机在整个运行区实现良好的配）解决柴油机在整个运行区实现良好的配合。合。v选用的依据：废气涡轮增压器制造厂均提供压气机选用的依据：废气涡轮增压器制造厂均提供压气机的特性和涡轮机的特性等技术资料。的特性和涡轮机的特性等技术资料。v根据柴油机特定工况时所需的空气流量（包括扫气根据柴油机特定工况时所需的空气流量（包括扫气空气量）及压比，就可以判断该工况在某一压气机空气量）及压比，就可以判断该工况在某一压气机特性曲线上的位置，若该点落在压气机特性曲线

34、的特性曲线上的位置，若该点落在压气机特性曲线的高效率区，即可初步选定增压器型号。高效率区，即可初步选定增压器型号。v涡轮增压器有一个大致确定的工作范围涡轮增压器有一个大致确定的工作范围v根据与柴油机联合运行的位置，可以判断增根据与柴油机联合运行的位置，可以判断增压器与柴油机的配合是否良好。压器与柴油机的配合是否良好。v如果联合运行线与压气机特性曲线配合不够如果联合运行线与压气机特性曲线配合不够理想，则需要进行局部调整。理想，则需要进行局部调整。方法是改变涡轮喷嘴环出口截面积，或改变方法是改变涡轮喷嘴环出口截面积，或改变压气机通道截面积。减少喷嘴环出口截面积压气机通道截面积。减少喷嘴环出口截面积

35、可以使联合运行线从压气机低效率区移向高可以使联合运行线从压气机低效率区移向高效率区。但调整有限，如果相差很远，只能效率区。但调整有限，如果相差很远，只能以更换增压器型号为宜。以更换增压器型号为宜。第七节汽油机增压第七节汽油机增压当前汽油机涡轮增压有两种发展类型当前汽油机涡轮增压有两种发展类型）化油器式汽油机涡轮增压器。）化油器式汽油机涡轮增压器。）电控汽油直接喷射涡轮增压型。）电控汽油直接喷射涡轮增压型。一、汽油机涡轮增压的特点一、汽油机涡轮增压的特点1增压度较低。增压度较低。2汽油机压缩比较低（汽油机压缩比较低（6-9）、过量空气系数）、过量空气系数范围也较窄（），燃油经济性较差；范围也较窄

36、（），燃油经济性较差；3汽油机不能用混合气扫气，故不能用加大汽油机不能用混合气扫气，故不能用加大扫气来冷却受热零件，所以增压热负荷偏高；扫气来冷却受热零件，所以增压热负荷偏高；4汽油机由于压缩比低，故燃烧后的膨胀做功汽油机由于压缩比低，故燃烧后的膨胀做功也不充分，所以汽油机排温较高，对废气涡也不充分，所以汽油机排温较高，对废气涡轮的耐热强度就有更高要求；轮的耐热强度就有更高要求；5汽油机速度范围较宽，功率和废气能量差别汽油机速度范围较宽，功率和废气能量差别也很大，涡轮增压器与汽油机的匹配较柴油也很大，涡轮增压器与汽油机的匹配较柴油机困难，对增压器的性能有更高的要求。机困难，对增压器的性能有更高

37、的要求。v布置方案：布置方案：前置方案：前置方案：优点：优点：1）化油器安装位置不变，化油器喉管流通截面也不）化油器安装位置不变，化油器喉管流通截面也不用改变，混合气流程短，原发动机改装不至于困难；用改变，混合气流程短，原发动机改装不至于困难；2）空气在增压其中压缩后温度升高，有利于化油器）空气在增压其中压缩后温度升高，有利于化油器中燃料的汽化；中燃料的汽化；3）汽油机回火不易损坏压气机叶轮；）汽油机回火不易损坏压气机叶轮；4）增压器发生故障而不能运转时，容易与汽油机脱）增压器发生故障而不能运转时，容易与汽油机脱开，恢复原机运行。开，恢复原机运行。缺点：缺点：1）化油器处在增压压力状态下工作，

38、必须严格密封，）化油器处在增压压力状态下工作，必须严格密封，否则向外泄漏燃油；否则向外泄漏燃油；2）化油器的供油量对空气密度变化不敏感，因此，）化油器的供油量对空气密度变化不敏感，因此，在低增压时混合气过浓，而在高增压时，混合气又在低增压时混合气过浓，而在高增压时，混合气又过稀。混合气很难随工况变化而加以调整；过稀。混合气很难随工况变化而加以调整；3）供油系统比较复杂，汽油泵的供油压力必须随增）供油系统比较复杂，汽油泵的供油压力必须随增压压力提高而增压，供油量才能适应增压的要求。压压力提高而增压，供油量才能适应增压的要求。v后置：后置：v优点：优点：v1）化油器处于大气状态下工作，不必过分考虑

39、化油）化油器处于大气状态下工作，不必过分考虑化油器的密封问题；器的密封问题；v2）混合气经过压气机搅动，雾化和混合更好。同时，）混合气经过压气机搅动，雾化和混合更好。同时，进入压气机的混合气进一步汽化吸热，使混合气温进入压气机的混合气进一步汽化吸热，使混合气温度下降，从而减少了压气机的耗功；度下降，从而减少了压气机的耗功；v3）化油器供油特性易于满足增压要求，但由于通过）化油器供油特性易于满足增压要求，但由于通过化油器的空气容积流量增大，化油器喉管截面应加化油器的空气容积流量增大，化油器喉管截面应加大，主供油系的量孔尺寸也应随之加大。大，主供油系的量孔尺寸也应随之加大。v缺点：缺点：v1）汽油

40、机回火时，容易损坏压气机叶轮；）汽油机回火时，容易损坏压气机叶轮；v2）汽油机低速负荷时，燃油中的重馏分汽化不好，将沉积）汽油机低速负荷时，燃油中的重馏分汽化不好，将沉积在扩压器上，在增压压力作用下有可能外泄，造成着火的在扩压器上，在增压压力作用下有可能外泄，造成着火的危险；同时，汽油机转速增加时，这沉积的重馏分燃油将危险；同时，汽油机转速增加时，这沉积的重馏分燃油将卷入气缸，使混合气过浓，破坏汽油机的正常工作。此外，卷入气缸，使混合气过浓，破坏汽油机的正常工作。此外，当节气门开度较小，进气管真空度较大时，容易把增压器当节气门开度较小，进气管真空度较大时，容易把增压器中的润滑油吸出来并卷入气缸

41、，既增加润滑油消耗，又影中的润滑油吸出来并卷入气缸，既增加润滑油消耗，又影响汽油机正常燃烧；响汽油机正常燃烧；v3）混合气经过的路线长，从化油器到汽油机进气门的管道）混合气经过的路线长，从化油器到汽油机进气门的管道容积大，使汽油机的怠速性和起动性变坏。容积大，使汽油机的怠速性和起动性变坏。v混合布置混合布置v 具有增压器后置方案的全部优点，同时又克服了后置方具有增压器后置方案的全部优点，同时又克服了后置方案中节气门关小时压气机窜机油的缺点，并改善了怠速性、案中节气门关小时压气机窜机油的缺点，并改善了怠速性、加速性和起动性。加速性和起动性。v二、二、汽油机涡轮增压的主要技术措施汽油机涡轮增压的主要技术措施v1降低压缩比降低压缩比v由于受爆燃的限制，必须降低压缩比，使用高辛烷值燃料，由于受爆燃的限制，必须降低压缩比，使用高辛烷值燃料，采用中间冷却混合气等技术措施。采用中间冷却混合气等技术措施。v2增加压力控制系统增加压力控制系统v3减小增压后的减小增压后的“反应滞后反应滞后”现象现象v4燃料供给系统的调整燃料供给系统的调整v1）化油器）化油器v2）汽油泵）汽油泵v5点火提前角的调整点火提前角的调整