《汽车发动机原理》讲稿-第七章

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1、第七章汽车发动机的废气涡轮增压第一节概述一提高发动机单机功率的方法根据：Ne=几*1“X]0-3[kw]'30t1改变发动机结构参数：缸数缸径D,冲程S,冲程数氏2提高转速72及活塞平均运行速度5。3提高平均有效压力代,。增压tqJt几TtN”。其中：Qt为充量密度。二增压的优点和主要技术困难（一）增压的优点I减少气缸数目和气缸直径，减小比重量，提高升功率。采用四气门机构，可大幅丿芟减小比重量，提高升功率。2降低制造成本。3增大热效率，提高燃料经济性。4补偿高原地区的功率损失。5减少排气污染物和噪声。缺点:1）采用增压使发动机主要零部件的机械负荷与热负荷增高.2）适用

2、的小型增压器发展较晚，而且小型涡轮增压器的效率偏低.3）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.4）车用汽油机增压遇到的困难更多.（二）主要技术困难1增压使发动机的机械负荷和热负荷增加。2小型涡轮增压器的效率偏低。3增压器对发动机的扭矩特性和变工况运行的适应性较差。三增压系统的分类1・按压缩比分：2•按增压的结构形式分：根据驱动增压器的能源不同，分为三类。K—压气机，T—废气涡轮机。(一)机械增压系统[MPalo用于小功率发动机，由发动机曲轴直接驱动，pk<0.16-0.17但PtTt消耗有效功率T,若消耗的有效功率(二)废气涡轮增压系统1广泛应用

3、于柴油机。最大P—k>6pg,=35〜3500[kW]。2缺点：(1)由于增压器在前，则必须应用汽油喷射系统或压力式化油器。(2)通常化油器不能感受由于增压压力变化而引起的空气密度的变化。因此，不能保证提供具有合适混合比的混合气。(3)由于节气门关闭时限制了增压器排气，容易导致增压器喘振。3缺点：(1)化油器与发动机之间隔了一个增压器。因此，化油器对发动机工况变化反应不敏感。(2)混合气运行长，燃料易在增压器中沉积。T进气排气进气排气进气排气机械增压2废气涡轮增压（三）复合增压系统排气进气排气进气排气!1!内燃机;内燃机串联并联其中K],K3一废气涡轮压气机,K2一机

4、械压气机.石，△一废气涡轮机。复合增压系统-从竹-几特性参数I级中冷器=31】级-ra中冷器一甲柴油机:级増压系统―加0-3[kW]（一）增压比龙鸟由公式：因为：所以：代入他式,得:而平均有效压力humPe%%Pt）厶oa代入Nc式，得未增压时发动机功率的分析式：增压后，空气密度由未增压时的大气密度炖变为增压后的密度:PkpkkRTk代入Nc式，得到增压后的发动机功率分析式:ArVmJ/”增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。增压前：pQ,几，增压后：Pk、（、Pk_1申丿假定多变指数兀=2,贝ij也=4时，才pk=2py压力增长很多而密度增大Do不多。这主要是因

5、为增压后温度会升高的缘故，若增压后温度不变，则°与卩成线性关系。~^=R~^=RT^PkT（）p（）则：A=Zo£iATkPo若在整个增压过程中，兀下降或保持为某一常数，则:—=Const.—=C—TkPPo此时：弘与N成正比。PoA)增压比：7Tk=—;A)低增压：7ik<1.6,代=700〜1000[kPa]中增压：7Tk=1.6〜2.5,化=1000〜1500[kPa]高增压：7lk>2.5ope>1500[kPa]通常，为了不使圾过高，在增压器与发动机之间设置一个中冷器，对增压后的空气进行冷却，称为中间冷却。由图中可见，有中冷比无中冷时的增加很多。在7tk>2

6、.5的高增压时，必须有中冷装置，否则，人太高,影响增压效果,使Neu9并导致零件热负荷过高。但在7rk<2.5的中、低增加时，没有必要设置中冷装置。(—)增压度(p为了说明发动机在采用增压后使功率提高的程度，引用增压度的概念:=Ni_2=N^__iNeNe发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比。四冲程增压柴油机，高的增压度已达0二3・0以上。车用：0=10〜60%,普遍0=20〜30%。限制增压度提高的主要原因是机械负荷的问题。©Tt“maxMt零件机械负荷Tt寿命J。增压比叭Jt增压度诉。第二节废气涡轮增压器的工作原理涡轮增压器的分类：径流式涡轮：废气沿径向流入涡

7、轮机。用于车用发动机，主要用于车用柴油机，部分能够承受950°C高温的径流式涡轮增压器可用于汽油机。轴流式涡轮：废气沿轴向流入涡轮机。用于大、中型柴油机。由于本章讲述车用发动机的废气涡轮增压，因此将仅讨论径流式涡轮增压器的工作原理和特性。径流式涡轮增压器组成部件：离心式压气机和径流式涡轮机。具有冷却系统和润滑系统。径流式涡轮增压器的参数范围1流量:0.01-0.396[kg/s]；2最高增压比:3.4；3压气机叶轮直径：34〜300[mm]；4最高转速：260000fr/minl；5质量：2.0〜10.9[kg]；6配机功率:6~220[kW]；7配