增压技术简介.

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1、第3章发动机增压技术 增压技术的应用源于高效、价廉的废气涡轮增压器 对内燃机低油耗、高功率的需求以及日益严格的排放法规限制 内容1、增压技术和方式；2、涡轮增压系统；3、涡轮增压柴油机的特点和性能；4、涡轮增压汽油机；5、涡轮增压器及其调节。31 增压技术和增压方式 一、增压技术：1、定义：将空气或可燃混合气进行预压缩再送人汽缸。2、作用：增压后，每循环进入汽缸的新鲜充量密度增大，使实际充气量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性的目的。3、方法：根据公式Kc常数，pe有效压力，Vs工作容积。提高内燃机功率的措施分析：（动作系数z=C） 1)增加汽缸排量，即汽缸工作容积Vs 或汽缸数i 2)

2、增加转速n，也即提高活塞平均速度cm。 3)增加平均有效压力PeicKcPeDZPeVsniNem203. 0增压技术分析： 1)增加汽缸排量，即汽缸工作容积Vs 或汽缸数i。则内燃机重量和尺寸 ； 2)增加转速n，也即提高活塞平均速度cm。则运动件的惯性力和机械应力（惯性力转速2 ） 而且 活塞平均速度超过一定值充气效率机械损失和机械磨损 ； 3)增加平均有效压力Pe根据平均有效压力公式其中：e是有效热效率，Hu是燃料的热值， v为充气系数，s是空气密度， 是过量空气系数，L0是理论空燃比14.7 。 可见：采用增压的方法提高进气压力Ps， 采用中间冷却的方法降低Ts， 是提高平均有效压力P

3、e的有效手段。sveLoHuKcPeRTsPsS增压技术和增压方式4、度量：增压后内燃机功率的增加程度可用增压度表示，其定义为增压后与增压前的内燃机功率之比值，即增压后与增压前标定工况下平均有效压力之比值：式中：s增压后汽缸进气密度； e增压前汽缸进气密度。因为车用发动机增压不仅要求功率增加，而且还要在较大的转速和负荷范围内满足动力性、经济性、排放与成本等多方面的要求，所以车用内燃机的增压度不高，大约在1060的范围内，大部分在2030。esPeoPeNeoNe增压技术和增压方式目前，增压程度的划分尚无统一标准，通常以增压压力pk或增压比k(增压器后和增压器前的空气压力比)的大小来划分增压范围

4、： 低增压： pk 017 MPa 或k 17： 中增压： pk =O18025 MPa或k=1825； 高增压： pk =026035 MPa或k=2635； 超高增压：pk035 MPa 或k35。 随着增压压力的增加，进入汽缸的空气温度也会升高，相应地减缓了空气密度的增加，影响了增压的效果，因此，增压压力较高时，通常要采取进气冷却措施，即所谓中冷的方法，将压气机出口的增压空气先经过冷却器降温后再输入汽缸。中冷可以提高充气密度、降低内燃机排气温度，并有利于降低内燃机的热负荷。增压方式二、 增压方式：按实现增压所提供的能量方式可分为：机械增压、废气涡轮增压、复合增压和气波增压4种基本类型。

5、废气涡轮增压系统应用最为广泛。(1)机械增压 通常由内燃机曲轴通过齿轮来驱动增压器，将气体压缩并送人发动机汽缸，机械增压一般采用离心式压气机，在车用内燃机上还常采用罗茨式、螺杆式和转子活塞式等多种容积式压气机。 机械增压一般只在增压比不高时或某些特殊情况下采用。磨刀不误砍柴功磨刀不误砍柴功增压方式(2)废气涡轮增压 特点：内燃机排出的废气经涡轮膨胀做功后再排往大气； 涡轮发出的功率驱动压气机。因此，在涡轮增压内燃机工作时，涡轮和压气机两者的功率必须保持平衡，以保证内燃机发出预定功率时所需要的增压压力和空气流量。图32涡轮增压系统1排气管；2涡轮壳；3涡轮；4转子轴；5压气机；6集气器；7进气管

6、涡轮增压的主要优点有： 1) 重量体积增加很少的情况下，一般可提高功率20%50，而且容易实现高增压 2) 涡轮增压后经济性有明显提高。油耗率可降低5%10； 3)可降低排气噪声和烟度，减少了对环境的污染。 涡轮增压也有一些缺点：如加速性能较差；热负荷问题较严重；对大气温度和排气背压较敏感。增压方式(3)复合增压 1)机械增压和涡轮增压组成的复合增压 串连复合增压：进入汽缸的空气经两级压缩，第一级用涡轮增压，经中冷后空气再进行第二级机械增压(常为罗茨式压气机)。这种方式用于高增压柴油机上，并可以改善低速转矩特性和加速性。 并联复合增压：机械增压和涡轮增压并行向柴油机汽缸供给增压空气，机械增压可

7、以弥补涡轮增压器的供气不足。复合增压系统(机械增压+涡轮增压)(a)串联系统 (b)并联系统E内燃机；T涡轮；k压气机增压方式并联复合增压系统结构复杂，多用于实现纯涡轮增压较 困难的二冲程柴油机。主要原因是： 扫气空气量大，压气机消耗的功率较多；扫气过程中新鲜空气和排气的掺混使排气温度降低，排气能量减少；要求有较大的进排气压力差，但排气温度不高，致使涡轮和压气机的功率难于达到平衡。涡轮功率不足，就需要供给一部分附加能量，通常由增加一级机械传动的压气机补其不足。纯涡轮增压的实现：排气可用能量约占燃料能量的15左右。在二冲程柴油机上，如果采用脉冲增压系统来提高排气能量传递效率，并采用高效率的涡轮增

8、压器，则20以上的排气能量可以加以利用，这样就有可能实现纯涡轮增压。如6EL390ZC柴油机就是纯涡轮增压二冲程柴油机。增压方式图34复合增压(涡轮增压+谐振系统) 1涡轮增压器； 2连接管； 3稳压箱； 4共振管； 5共振室； 6进气管； 7汽缸2)涡轮增压和谐振系统组成的复合增压： 涡轮增压与进气动态效应相结合的复合增压系统，如图。 空气先在涡轮增压器l中压缩，经连接管2进入稳压箱3，使谐振系统的压力波动不致影响压气机的工作，然后进入谐振系统(由谐振管4和谐振室5组成)，进一步压缩后流入内燃机进气管6。 六缸内燃机可分成两个独立的谐振系统。 将进气相位不重叠的汽缸与一个谐振系统相连接，可以

9、更好地利用谐振系统的动能。增压方式涡轮增压和谐振系统组成的复合增压 谐振增压原理：谐振系统的固有频率取决于：音叉原理，水击现象系统的结构参数(谐振管长度直径d以及谐振室的容积y) 空气压力波传播速度(音速)。内燃机各汽缸周期性的吸气过程对进气系统会产生激振，当这一激振的某一阶谐波与谐振系统的固有频率一致时，便产生共振，这时谐振室内的压力振幅达到最大值，从而实现惯性增压。实现共振时的内燃机转速称为谐振转速ncs，这时内燃机的容积效率，可达最大值，一般可通过调整谐振系统的结构参数来控制谐振转速，可把希望得到最大有效转矩Memax 的转速定为产生共振的转速，以改善内燃机容积效率变化曲线。为提高低速扭

10、矩性能提供了可能，从而改善涡轮增压柴油机的扭矩特性。试验表明，这种增压方式可提高最大有效转矩28。增压方式涡轮增压和谐振系统组成的复合增压谐振系统的谐振频率f可近似地按下式计算：式中：F谐振管截面积；L谐振管长度；V谐振室容积；a空气压力波传播速度。当F不变时，减小谐振室容积，而增加谐振管长度，可获得同一谐振频率。为使谐振系统获得最佳效果，要尽可能减少管道的流动阻力与压力损失。谐振管管径不宜过细，管接口、管壁要光滑，弯头要少和弯管曲率半径要大等。LVFaf2涡谐复合增压方式的主要优点是：结构较简单，不需要专门的控制系统；内燃机的转矩特性可获得明显改善；加速性能 也可得到改善；（因为进气系统的容

11、积较大，可缩短响应时间。）缺点：进气管系尺寸较大，在内燃机上不易布置；较适合在3、6缸内燃机上采用。增压方式气波增压(4)气波增压：泾渭分明 工作原理：利用气体质点和压力波以及压力波的反射特性，使废气和新鲜充量接触，在相互不混合前提下，直接将废气能量传给低压气体，并提高其压力实现增压。空气的压缩过程和排气的膨胀过程在转子叶道内分别以压缩波和膨胀波的形式完成。气波增压器主要由转子、空气定子和燃气定子所组成。转子上装有许多直叶片，形成许多梯形截面的叶道。转子支撑在轴承上，与定子都不接触，柴油机曲轴驱动转子。 气波增压器结构较简单、适应工况变动范围较大、加速性和低速转矩特性较好，适用于载货汽车和工程