09-汽车发动机增压.ppt

1,第九章汽车发动机增压,第一节概述第二节机械增压第三节涡轮增压,2,第一节概述,定义：将空气预先压缩然后供入气缸，提高空气密度，增加进气量益处：增加发动机的功率改善发动机燃油经济性良好的加速性能减少污染,3,二、增压方法,1.机械增压系统增压器由内燃机通过齿轮、皮带、链条等传动装置驱动，将空气压缩后送入气缸。优点：低速增压效果好与发动机匹配容易结构比较紧凑缺点：消耗发动机功率，燃油消耗率增加,4,2、废气涡轮增压,废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮高速旋转。涡轮带动压气机叶轮一起旋转特点与内燃机没有机械联系，结构简单，工作可靠。增压后，热效率和机械效率提高，燃油消耗率下降重量增加比其功率增加小得多，使得升功率增加排气污染得到改善,缺点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况发生变化时，瞬态响应差，致使汽车加速性，特别是低速加速性较差。,5,3、气波增压,气波增压器中有一个特殊形状的转子，由内燃机曲轴带轮经传动带驱动。在转子中内燃机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。特点结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无须冷却。与涡轮增压相比，低速转矩特性好。体积大，噪声水平高，安装位置受到一定的限制。须进一步开发、研究，才能得到实际的应用。,6,4.复合增压系统,同时利用废气涡轮增压器和机械增压器。为了保证起动和低转速负荷时仍有必需的扫气压力。两种基本形式串联增压系统先经涡轮增压器提高压力进入中间冷却器降温再经机械增压器增压用于高增压发动机并联增压系统低速范围主要依靠机械增压高速范围主要依靠涡轮增压,7,汽油机增压困难增压后爆燃倾向增加热负荷增大工况变化频繁，转速和功率范围宽，增压器与汽油机匹配困难涡轮增压汽油机加速性差汽油机增压系统中采用的措施电控技术克服难以匹配问题点火提前角自适应控制克服爆燃倾向对增压后的空气进行中间冷却克服爆燃倾向采用增压压力调节装置克服加速性能差,8,第二节机械增压,一、机械增压系统机械增压器6由曲轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱动增压器6工作。空气经增压后再经中冷器7降温，然后进入气缸。发动机小负荷运转时，电磁离合器断电，增压器停止工作。空气经旁通阀及旁通管道进入气缸。电控单元根据爆燃信号发出相应的指令减小点火提前角，以消除爆燃。,9,二、机械增压器（罗茨式压气机）由转子、转子轴、传动齿轮、壳体、后盖和齿轮室罩等构成。罗茨式压气机中有两个转子。发动机曲轴带轮经传动带、电磁离合器带轮和电磁离合器驱动其中的一个转子，而另一个转子则由传动齿轮带动与第一个转子同步旋转。,10,转子型式：两叶、三叶转子材料：铝合金工作原理：,11,三、电磁离合器,安装位置传动带轮中工作原理：电磁线圈通电，主动板吸引从动摩擦片，离合器结合电磁线圈断电，主动板与从动摩擦片分开，离合器断开,12,第三节涡轮增压,一、涡轮增压系统单涡轮增压系统：只有一个涡轮增压器双涡轮增压系统：两个涡轮增压器按气缸工作顺序，三个气缸为一组，驱动一个涡轮增压器可防止排气干扰,13,废气涡轮增压器的工作方式,恒压式各缸排气岐管接到一根总管，通向喷嘴环。增压比高的发动机采用。脉冲式相邻缸的排气道分接到两根排气岐管，分别通向半圈喷嘴环。目前汽车上多采用脉冲式。,发火次序1-5-3-6-2-4排气歧管分组1、2、34、5、6,14,两种增压工作方式比较,脉冲增压脉冲增压的排气管容积较小，所以加速性好。脉冲涡轮的尺寸较大，排气管结构也较复杂，并受每根排气管连结气缸数目的限制。低增压时，采用脉冲增压系统；高增压时采用定压增压系统。目前，工程机械和车用柴油机一般增压压力较低，并对加速和转矩等性能要求高，故多采用脉冲增压系统。,15,二、涡轮增压器的结构及工作原理,由离心式压气机、径流式涡轮机及中间体组成,16,离心式压气机,空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大提高。流过扩压器时减速增压，温度也有所升高。空气在涡壳中继续减速增压，完成由动能向压力能的转换。,17,径流式涡轮机,废气涡轮按其废气在涡轮中的流动方向分为径流式涡轮轴流式涡轮,18,转子,涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子。转子以超过100000r/min，最高可达200000r/min的转速旋转，因此，转子的平衡是非常重要的。增压器轴在工作中承受弯曲和扭转交变应力，一般用韧性好、强度高的合金钢40Cr或18CrNiWA制造。,19,增压器轴承,是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。现代车用涡轮增压器都采用浮动轴承。,20,三、增压压力的调节,进、排气旁通阀，是调节增压压力最简单、成本最低而又十分有效的方法。控制膜盒中的膜片将膜盒分为上、下两个室，上室为空气室经连通管与压气机出口相通，下室为膜片弹簧室，膜片弹簧作用在膜片上，膜片通过连动杆与排气旁通阀连接。,21,有些发动机上，排气旁通阀的开闭由电控单元控制的电磁阀操纵,22,变截面涡轮增压器,通过改变喷管出口截面积来调节增压压力有叶径流式涡轮机原理：转动喷管叶片，实现变截面工作过程：喷管叶片与齿轮相连齿轮与齿圈啮合执行机构往复移动，齿圈带动齿轮转动，从而实现叶片的转动,23,无叶径流式涡轮机原理：在喷管出口处安装轴向移动的挡板来调节无叶喷管出口截面积,24,改变进口截面积控制压力,原理：在涡轮机的进口处安装一个可摆动27角的舌片，工作原理：可动舌片的转轴固定在涡轮机壳体上可动舌片的摆动即涡轮机进口截面积的变化由电控单元根据柴油机的转速信号进行控制,25,四、涡轮增压器的润滑及冷却,来自发动机润滑系统主