汽车电子与电气设备--增压系统25760.pptx
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1、本章要求:本章要求:了解:了解:发动机增压方式。发动机增压方式。理解:理解: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。掌握:掌握:离心式涡轮增压器的原理,增压发动机的特离心式涡轮增压器的原理,增压发动机的特点。点。第七章第七章 发动机增压发动机增压增压:增压:为提高平均有效压力以为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度增加气缸内封存气体密度的方法。的方法。(广义上,凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度(广义上,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。)的一切方法,都称为增压。)目的:目的:通过增加充气量,以通过增加充气量,以提高功率提高功
2、率,改善经济性和排放性,改善经济性和排放性提高发动机功率的途径:提高发动机功率的途径:第一节第一节 发动机增压的基本知识发动机增压的基本知识改变结构参数。增加改变结构参数。增加i、Vh(D、S),减少,减少,但体,但体积积和重量增和重量增加加提高提高转转速。但充气效率和机械效率减少,机件寿命减少,噪速。但充气效率和机械效率减少,机件寿命减少,噪音大音大提高平均有效提高平均有效压压力力Pe。提高平均有效压力提高平均有效压力Pe 方法:方法:减少过量系数减少过量系数提高充气效率提高充气效率增加充气密度增加充气密度(增压)(增压)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
3、长的功率与增压前功率之比之比k为范围为范围10%60%。大部分为。大部分为20%30%。增压压比增压压比 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pe0.71.0MPa)中增压:中增压:k 1.62.5(内燃机平均有效压力(内燃机平均有效压力pe1.01.5MPa)高增压:高增压:k 2.5 (pe 1.5MPa););超高增压:超高增压:k 3.5(pe2.0MPa)。)。内燃机增压的优缺点内燃机增压的优缺点改善了发动机性能:改善了发动机性能:提高了内燃机机械效
4、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。增加了发动机的比功率;增加了发动机的比功率;扩大了内燃机高原适应性:扩大了内燃机高原适应性: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低,空气充足使碳烟有所降低;温度高使着火延迟期缩短)降低;温度高使着火延迟期缩短)增加了柴油机的增加了柴油机的机械负荷;机械负荷;增加了柴油机的增加了柴油机的热负荷。热负荷。优点:优点:缺点:缺点:按照实现增压所提供的能量可分:按照实现增压所提供的能量可分:机械增压;机械
5、增压;废气涡轮增压;废气涡轮增压;气波增压;气波增压;复合增压复合增压谐波增压(汽油机)谐波增压(汽油机)第二节第二节 发动机增压的类型发动机增压的类型、机械增压、机械增压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。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。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 160170KPa主要用途:提高发动机低主要用途:提高发动机低速扭矩速扭矩机械增压器的种类机械增压器的种类机械增压所用的压气机除机械增压所用的压气机除离心式离心式压气机外,在
6、车用内压气机外,在车用内燃机上常用容积式压气机:燃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。、废气涡轮增压、废气涡轮增压废气涡轮增压利用废气涡轮增压利用内燃机排气中能量内燃机排气中能量来实现增压,比机来实现增压,比机械增压经济性好,械增压经济性好,比非增压自然吸气比非增压自然吸气式内燃机燃油好率式内燃机燃油好率可低可低5%10%。质量功率和体积功质量功率和体积功率比非自然吸气内率比非自然吸气内燃机明显改善,因燃机明显改善,因而在内燃机上得到而在内燃机上得到广泛应用。广泛应用。废气涡轮增压的分类废气涡轮增压的分类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
7、废气涡轮组成。气机和废气涡轮组成。压气机主要是离心式的。压气机主要是离心式的。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(混流式)。由于内燃机排气能量由于内燃机排气能量利用的不同,有两种利用的不同,有两种经典的、基本的增压经典的、基本的增压形式: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。、气波增压、气波增压气波增压是通过气波增压器利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用气体质点和压力波的反射特性,使排气和进气之间进行直性,使排气和进气之间进行直接的能量交换,以增大进气密接的能量交换,以增大进气密度。度。气波增压对内燃机工况
8、反映迅气波增压对内燃机工况反映迅速,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,低速扭矩好。工作温度低,不低速扭矩好。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。气波增压器转气波增压器转子展开图子展开图、复合增压、复合增压机械增压与废气涡轮增压组合。机械增压与废气涡轮增压组合。谐波增压与废气涡轮增压组合。谐波增压与废气涡轮增压组合。、谐波增压、谐波增压ACIS双增压器顺序增压双增压器顺序增压多缸发动机上使用两台增压
9、器。多缸发动机上使用两台增压器。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,改善低速反映性能。反映性能。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。第三节第三节 增压器增压器可变进气道增压器;可变进气道增压器;可变喷嘴环增压器;可变喷嘴环增压器;可变涡轮喉口截面增压器;可变涡轮喉口截面增压器;可变叶片增压器;可变叶片增压器;废气放气增压器;废气放气增压器;进气回流增压器;进气回流增压器;射流涡轮增压器;射流涡轮增压器;斜流涡轮增压器;斜流涡轮增压器;可变进气道增压器可变进气道增压器低
10、速时使用一个进气低速时使用一个进气通道;高速时,进气通道;高速时,进气量大,使用两个通道,量大,使用两个通道,可以改善增压发动机可以改善增压发动机的过渡性能。的过渡性能。可变进气道增压器性能可变进气道增压器性能可变喷嘴环增压器可变喷嘴环增压器低速时,喷嘴角低速时,喷嘴角度小,流通截面度小,流通截面小;高速时喷嘴小;高速时喷嘴角度大,流通截角度大,流通截面能保证涡轮从面能保证涡轮从废气中获取足够废气中获取足够能量达到压气机能量达到压气机的需求。的需求。各喷嘴环各喷嘴环1通过轴销通过轴销2固定在涡壳固定在涡壳5上,再经传动杆上,再经传动杆3与喷嘴控制盘与喷嘴控制盘4相相连。转动喷嘴控制盘即可改变喷
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