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汽车发动机原理,制作人：张振东,目 录,前言： 课程绪论 第一章：发动机性能 第二章：发动机换气过程 第三章：燃料与燃烧 第四章：汽油机混合气的形成与燃烧 第五章：柴油机混合气的形成与燃烧 第六章：发动机的特性 第七章：车用发动机废气涡轮增压 第八章：排气污染机及控制,第七章,废气涡轮增压,第七章 废气涡轮增压 概述,7.1 概述,1增压概念 通过压缩空气，达到增加气缸进气量，增加发动机功率目的的技术措施。 2. 增压的评价指标 （1） 增压度 发动机增压后所增加的功率与增压前功率之比,（2） 增压比 增压发动机压气机压缩压力与其进气压力之比,第七章 废气涡轮增压,7.1 概述,3增压的作用 （1） 提高发动机升功率； （2） 提高发动机热效率，降低燃油消耗； （3） 改善发动机排放性能，减少噪音； （4） 降低单位功率成本，节约制造费用； （5） 增加发动机高原运行的适应性。 4 汽车发动机增压的困难 （1） 增加发动机的机械负荷和热负荷； （2） 小型增压器制造困难； （3） 发动机增压后加速性能变差； （4） 增压后发动机制动作用下降； （5） 汽车发动机工况变化大，增压器难匹配。,第七章 废气涡轮增压,7.1 概述,5汽车发动机增压系统的分类 （1） 按增压压力分 低增压 pk 1.6 中增压 1.6 pk 2.5 高增压 pk 2.5 （2） 按增压系统的结构分 A、机械增压 （基本不用）； B、气波增压 （脉冲增压，主要用于小型发动机）； C、废气涡轮增压 （汽车发动机的主要增压方式）； D、组合增压； E、复合动力；,第七章 废气涡轮增压 废气涡轮增压器工作原理,7.2 废气涡轮增压器工作原理,径流式增压器基本结构 离心式压气机和径流式涡轮机。,7.2.1 离心式压气机工作原理 1、压气机结构 进气道、叶轮、扩压器和蜗壳 2、气流流向 大气 进气道 叶轮 扩压器 蜗壳 发动机进气管 3、作用 压缩空气，将涡轮机的机械能转换为空气的压力能,第七章 废气涡轮增压,7.2 废气涡轮增压器工作原理,4、压气机特性 压气机在转速不变时，其效率及压力比随流量变化的关系 沿等转速线，压气机的效率和压力比先随流量增加，在某一流量达到最大值，然后又下降。 5、喘振现象 压气机流量过小时，出现工作不稳定，产生气流脉动和压气机振动现象。,7.2.1 离心式压气机工作原理,7.2.2 径流式涡轮机工作原理 1、涡轮机结构 蜗壳、喷嘴环、叶轮和排气道 2、气流流向 发动机排气总管 蜗壳 喷嘴环 叶轮 出气道 发动机排气管,第七章 废气涡轮增压,7.2 废气涡轮增压器工作原理,3、涡轮机的作用 将废气的热能、压力能和动能转化为涡轮机的机械能，并传给压气机。 4、涡轮机特性 涡轮机在转速不变时，其效率及压力比随流量变化的关系。 沿等转速线，涡轮机的效率和压力比先随流量增加，在某一流量达到最大值，然后又下降。 涡轮机的压力比又称为膨胀比，压气机的压力比又称为压缩比。两者的关系为,7.2.2 径流式涡轮机工作原理,5、壅塞现象 涡轮机的流量随膨胀比增加而上升，但在某一数值达到极限，此后继续加大膨胀比，流量不再增加的现象。,第七章 废气涡轮增压 废气能量的利用,7.3 废气能量的利用,内燃机中燃气不能充分膨胀，涡轮机中燃气可以充分膨胀。因此如利用涡轮机的特点，可以利用废气的能量。 废气能量利用的基本途径：利用废气压缩发动机进气（废气涡轮增压）；和发动机联合作功（复合动力）。 废气能量利用的基本形式：恒压系统和变压系统。,1、恒压系统 （1）结构特点 排气总管的容积较大。 （2）废气能量利用特点 A、系统压力波动小； B、低增压时，废气能量利用效率低； C、高增压时，废气能量利用充分。,第七章 废气涡轮增压,7.3 废气能量的利用,2、变压系统 （1）结构特点 排气总管的容积较小，各缸排气歧管交错。 （2）废气能量利用特点 A、系统压力波动大； B、废气能量利用数量多； C、高增压时，废气能量利用充分的优点不明显。,3、两种系统的比较 （1）变压系统能量利用充分； （2）变压系统扫气效果好； （3）变压系统加速性好； （4）变压系统的效率低； （5）变压系统的结构复杂，尺寸大，制造成本高。 因此，低增压采用变压系统，高增压采用恒压系统。,第七章 废气涡轮增压 汽车增压发动机的性能特点,7.4 汽车增压发动机的性能特点,1、增压发动机的结构特点 （1）增压器与发动机之间没有机械联系，通过气流传递能量。 （2）增压器与发动机之间要匹配。 （3）发动机结构有所调整变化。 A、循环供油量增加； B、配气相位调整； C、压缩比减小； D、进、排气系统改变； E、增加压缩空气的冷却。,第七章 废气涡轮增压,7.4 汽车增压发动机的性能特点,2、增压发动机的性能特点 （1）经济性大大改善； （2）升功率提高； （3）扭矩性能改变； （4）增压中冷可以使有害排放物减少； （5）显著降低发动机噪声； （6）加速性能变差； （7）发动机着火与起动性能下降； （8）发动机制动效果差。,7.4 汽车增压发动机的性能特点,第七章 废气涡轮增压 汽油机增压的特点,7.5 汽油机增压的特点,1、汽油机增压的难点 （1）增压使汽油机爆震倾向增大； （2）增压使汽油机热负荷大大提高； （3）增压使汽油机加速性能大大恶化； （4）增压使汽油机的机械负荷大大提高； （5）汽油机排气温度高； （6）汽油机混合气浓度变化大，有后燃。 （7）化油器汽油机增压后，节气门真空度变化小；