第三章废气涡轮增压详解.ppt

zz 本章要求： 了解：发动机增压方式。 理解：涡轮增压器的结构和工作原理。 掌握：离心式涡轮增压器的原理，增压发动机的特点。 第三章 发动机增压 一、提高发动机功率的方法可由下列公式给出： 第1节 发动机增压概述 而 1、改变发动机的结构参数。如增加气缸数i，增大气缸直径D、活塞行程S和减少冲程数τ等。 受到重量、体积、安装等条件的限制。 式中： 为过量空气系数； 为进气密度。 利用增压器将空气或可燃混合气压缩后送入发动机气缸。 定义： 2、提高发动机转速n和活塞平均速度Cm 3、提高发动机平均有效压力pme 受到充量系数φc、ηm和机械强度、使用寿命、噪音等的限制。 具体可通过减少过量空气系数φa、提高充量系数φc和进气密度ρs来实现。 二、进气增压： 增大每循环进入气缸新鲜气体的密度，使实际充量增大，从而改善发动机的动力性和经济性。 作用： 发动机增压后增加的功率与增压前功率之比，用来表示增压后功率提高的程度。 1、增压度 ： 式中： 为增压后功率； 为增压前功率。 一般车用发动机增压度在10%-60%的范围内。 发动机增压后气体压力与增压前气体压力之比，用来表示增压强度。 2、增压比 ： 式中： 为增压后气体压力； 为增压前气体压力。 （1）按增压度来分： 3、增压的种类： 低增压： 中增压： 高增压： 超高增压： （2）按增压系统结构来分： A、机械增压： 特点： 缺点： 压气机由曲轴通过传动装置来驱动。 pk不宜过大（160-170kPa)，否则会使比油耗上升。 B、废气涡轮增压： 利用排气推动涡轮，带动压气机压缩空气。 原理： 充分利用废气能量，可提高功率30%-50%，降低油耗5%。 特点： C、复合增压： D、气波增压： 曲轴驱动一个特殊转子，利用高压废气脉冲迫使空气被压缩，从而提高进气压力。 原理： 结构简单，加工方便，低速转矩性能好；但体积大、噪音大，且易受进、排气阻力的影响。 特点： 4、废气涡轮增压与其他增压方式相比 优点有： （1）发动机结构无须做重大改变，且增压器体积小、重量轻，且易实现高增压； （2）由于驱动能量来自废气，相对减少了机械损失（泵气损失）和散热损失，提高了机械效率和热效率（油耗降低5%-10%）； （3）能降低排气噪音和烟度。 （1）增加了进、排管路，使加速反应滞后； （2）热复合严重，对大气温度和排气背压敏感。 缺点有： 第2节 废气涡轮增压器基本结构和工作原理 一、基本结构： 二、径流式废气涡轮： 喷嘴叶片环 工作叶轮 涡轮壳 废气入口 废气出口 1、涡轮的结构： 喷嘴叶片环 工作叶轮 涡轮壳 2、涡轮的作用： 将废气中的能量尽可能多的转变成推动涡轮转动的机械功。 径流式废气涡轮结构 3、涡轮的工作过程（原理）： 径流式废气涡轮工作简图 c0 c1 c2 cr p0 p1 p2 pr T0 T1 T2 Tr （1）废气进入涡轮壳道 （2）废气压能转变为动能（喷嘴叶片环） （3）动能转变为机械能（工作叶轮） 可见，经过涡轮后，废气中的部分能量转变为推动涡轮旋转的机械能。 4、涡轮特性： 废气能量转化为机械功的有效程度，即涡轮获得的轴功与废气总能量之比（一般为0.65-0.85）。 （1）涡轮效率 ： 废气从涡轮入口状态到出口状态的总焓降 涡轮进口气体滞止压力 与出口气体静压力 之比，反映废气在涡轮中作功能力的大小。 （2）膨胀比 ： （3）质量流量 ： 单位时间通过涡轮的气体质量。 相似流量： 式中： 为滞止温度； 为滞止压力。 涡轮发出的功率： 与压气机转速相等（几万-十几万转）。 （4）涡轮转速n： 相似转速： 式中： 为滞止温度。 （5）涡轮特性曲线： 0.6 0.8 1.0 1.0 0.8 0 a、膨胀比↑，流量↑； b、转速↑，效率↓； c、膨胀比不变时，转速↑，流量↓； 流量不变时，转速↑，膨胀比↑。 涡轮特性曲线 气阻： 流速达到当地声速时，流量不再增加，易发生在喷嘴叶片环出口处。 三、离心式压气机： 1、压气机结构： 2、压气机作用