06内燃机增压-序言.ppt

内燃机增压与增压技术TechnologyofPowerBoostingandInternalCombustionEngineTurbocharging,fyyang62773437,2,初衷：改善发动机的动力性当前：能源问题排放问题,内燃机增压的必要性,3,中国机动车辆,4,汽车能源消耗,汽车总量和经济发展有直接关系石油消耗和汽车总量有直接关系到2020年，交通能源需求将逼近现在的3倍,5,产量与消耗,6,解决之道,1.开源,2.节流,7,“开源”,氢气,天然气LPG柴油汽油,内燃动力车,生物质燃料,合成燃料,8,“开源”,核能,太阳能风能水电,电动车,燃料电池,9,车用动力系统评价,10,“节流”,燃油经济性发动机的效率,11,汽油机和柴油机的热效率,数据来源：Ford,12,面向经济性的内燃机技术发展历程,TC,13,各种动力车辆的行走效率,行走效率,柴油机,负荷,EV,汽油机,柴油机SPHV,氢气PEMFC,EV：电动车PEMFC：质子交换膜燃料电池SPHV:混联式混合动力,汽油机SPHV,14,柴油机vs汽油机混合动力,行走效率,柴油机,负荷,EV：电动车PEMFC：质子交换膜燃料电池SPHV:混联式混合动力,汽油机SPHV,15,结论：当务之急是节流（节能）,1.开源,2.节流,节能首选柴油机，而柴油机节能首选增压,16,增压技术的背景知识,排放法规越来越严格，柴油机如何满足新法规的要求？,环境问题,17,柴油机的排放问题,18,汽/柴油机应用领域各有所长,柴油机：改善排放,汽油机：提高效率,汽油机,柴油机,19,中国“轿车柴油化”环保动力不足,20,排放问题小结,内燃动力车的排放会越来越低，直到接近大气自然状态排放越低，对发动机的改进越是集中在细微之处。未来发动机是“吃细粮”需呵护的精密机械，其中就包括增压器。增压是改善排放的重要手段,主要内容,22,主要内容,第一章：增压系统构造基础基础知识增压系统型式、结构、工作原理、特点第二章：废气涡轮增压的热力学基础理论基础如何利用废气能量和提高效率,23,主要内容,第三章：增压器与内燃机的匹配基本应用车用内燃机增压特点、匹配原则、主要匹配方法第四章：增压发动机的性能改进性能改进脉冲系统、增压中冷、增压与排放、电辅助增压、电驱动增压、超高增压、发展趋势,24,参考书目,陆家祥主编，柴油机涡轮增压技术，机械工业出版社，1999.9，￥15.00宋守信编著，内燃机增压技术，同济大学出版社,1993，￥4.45JohnB.Heyhood,1988,$137.4禹惠生编著，涡轮增压:脉冲转换系统的原理和设计，国防工业出版社,1980，￥0.50朱大鑫编著，涡轮增压与涡轮增压器，机械工业出版社,1992，￥31.00顾宏中著，涡轮增压柴油机性能研究，上海交通大学出版社，1998.5,￥25.00唐开元编，柴油机增压原理，国防工业出版社,1985，￥3.00江厚美等编著，汽车发动机增压技术，人民交通出版社,1984，￥1.40顾宏中，邬静川编，柴油机增压及其性能优化，上海交通大学出版社,1989，￥3.20许维达主编，柴油机动力装置匹配，机械工业出版社，2000.10,￥20.00,增压技术发展史,初期，两冲程发动机,27,增压技术总是服务于内燃机技术,内燃机发展初期，首先是两冲程发动机的突破，研究重点是发动机工作原理，包括循环效率、进排气系统设计、燃烧过程组织等改进的方向是提高效率和可靠性遇到的一个主要问题是扫气过程的组织，因此，增压技术的初期发展动力来源于如何改善扫气过程，主要方法是“气泵”的应用,28,各种气泵,离心式(centrifugal),罗茨泵(ROOTS2-lobe),罗茨泵(ROOTS3-lobe),刮片式转子泵(vane),螺杆泵(screw),轴流式(axialflow),汪克儿转子泵(Wankelrotary),螺线形气泵(scroll),活塞泵(piston),旋转活塞泵(rotarypiston),29,克虏伯(Krupp),1913,6cylinder,2-stroke,Bore=575mmStroke=1000mm1675hp125rpm由摇臂驱动的双联动式对置活塞压气机双进排气道,30,KruppPersephone1923,Bore=650mmStroke=1300mm1450hp90rpm(4cylinder)活塞直接驱动，更简单可靠扫气（Scavenging）压力：0.11bar双联动式扫气泵的扫气比：1.33压气机的进出口由7个单向阀控制,31,涡轮增压,1910年，MurrayWillat（伟拉）研制成二冲程旋转汽油机，成为首台机械增压航空汽油机1915年，Buchi改进后，正式提出涡轮增压器概念，并用于柴油机上，涡轮增压系统诞生。1917年，法国人Rateau（拉托）首次尝试汽油机增压，没有成功1962年，首台涡轮增压汽油机在美国诞生（Chevrolet&Oldsmobil）1978年，首台轿车柴油机诞生（DaimlerBenz,300TD）,32,DKW，扫气泵（特点：从曲轴箱进气）,3气道扁平活塞循环扫气发动机，从1932年一直使用至今，是一个2冲程发动机的成功范例。在此后的50年中，对这种扫气方式进行了最全面的优化。从而使这种扫气方式仍然是最有效的方式之一单缸扁平活塞发动机，配置由偏心轮驱动的迹线旋转活塞压气机带双联动式活塞压气机的单曲轴双缸双活塞发动机单缸双活塞发动机。单缸双活塞发动机和非对称气道设计。活塞通过一个巨大的单向阀吸入空气，并且不经过曲轴箱直接压入燃烧室与e)相似，但气道更短，减小了冗余容积。活塞压气机的驱动先由皮带传动，后来发展到齿轮传动与f)相似，但为了拓宽发动机转速范围采用了旋转阀,33,DKW，扫气泵，1924年后,循环扫气,Typea）,流量提高40%125cm3赛车发动机,扫气泵,增压技术鼻祖：DaimlerBenz公司的增压系统,罗茨泵的应用（ROOTSBlower）,35,以刮片式转子泵开始，以罗茨泵成功,36,串联罗茨泵增压航空柴油机,37,罗茨泵,38,采用Roots实现了汽油机的高增压，2bar第一个不要增压离合器的发动机第一个化油器前置方案发动机,保时捷（Porsche）走向前台,39,Roots,40,两级增压Roots泵,二战以后，经过几十年持续不断的发展，Roots泵、Screw泵和废气涡轮增压技术日臻完善,42,废气涡轮增压Roots泵，喷水、空空中冷,43,screw泵,44,Screw泵,45,46,screw泵,47,48,4