汽车发动机原理第八章 废气涡轮增压技术ppt课件

1、 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压第第8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 知识目的 1掌握发动机增压技术评价目的。 2了解废气涡轮增压的类型，掌握废气能量的利用。 3了解废气涡轮增压器的构造，掌握其任务原理及与发动机的匹配。 4熟习并掌握废气涡轮增压对发动机性能的影响及处理措施。 5了解汽油机增压的根本内容。 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 才干目的 1可以说出发动机增压技术的类型及评价目的。 2可以分析废气涡轮增压的任务原理及对发动机性能的影响。 3可以说出目前轿车上常用的废气涡轮增压构

2、造方式。 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压第第1 1节节 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压发动机是靠燃料在汽缸内熄灭作功来产发动机是靠燃料在汽缸内熄灭作功来产生功率的。对于动力性能一定的发动机，生功率的。对于动力性能一定的发动机，要提高发动机的功率普通只能经过供入要提高发动机的功率普通只能经过供入更多的燃料。但是燃料熄灭过程又必需更多的燃料。但是燃料熄灭过程又必需有相应的空气量。所以发动机功率的提有相应的空气量。所以发动机功率的提高遭到进气量的直接影响。高遭到进气量的直接影响。 8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述

3、第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压增压器就是装在发动机上的公用增压安装，其任务增压器就是装在发动机上的公用增压安装，其任务原理是经过增压安装紧缩进入气缸的空气，以提高原理是经过增压安装紧缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度，添加进气量，这样就可以进入气缸中的充气密度，添加进气量，这样就可以喷入较多的燃料进展熄灭，发动机就能发出更大的喷入较多的燃料进展熄灭，发动机就能发出更大的功率。功率。在目前的技术条件下，增压器是独一能使发动机在在目前的技术条件下，增压器是独一能使发动机在任务效率不变的情况下添加输出功率的机械安装。任务效率不变的情况下添加输出功率的机械安装。 8.1

4、 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压提高发动机单机功率的方法提高发动机单机功率的方法根据： kW 改动发动机构造参数：缸数i，缸径D，冲程S，冲程数。 提高转速n及活塞平均运转速度；但i和v，噪音大； 提高平均有效压力。提高平均有效压力方法：减少过量系数 提高充气效率 增压技术充气密度 31030n iVpTsetq8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压一 增压技术定义增压：将空气紧缩并供入气缸，用以提高充气密度、添加进气量的一项措施。增压度：指发动机增压后标定工况的输出功率增值与原功率

5、之比。反映了采用增压技术后输出功率的增益。 增压度范围10%60%，大部分为20%30%。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压增压压比k：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比式中：Pk 紧缩后的压力，P0紧缩前的压力。0ppkk8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压增压范围：低增压： k=1.31.6 内燃机平均有效压力pe=0.71.0MPa中增压： k=1.62.5 内燃机平均有效压力pe=1.01.5MPa高增压： k2.5 pe1.5MPa)超高增压： k3.5

6、 pe2.0MPa)8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压二二 增压技术的优点和主要技术困难增压技术的优点和主要技术困难1 1增压技术优点增压技术优点转 矩(Nm)功率(kW)Be(g/kWh)增压后发动机性能的提高NA自然吸气；TC涡轮增压；TC+IC增压加中冷发动机转速r/min8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压u改善了发动机性能改善了发动机性能, ,提高燃料经济性提高燃料经济性u发动机增压后，发动机增压后，pme pme 大大添加，平均机械损失压大大添加，平均机械损失压力力

7、 添加不多，机械效率添加不多，机械效率m m 提高；提高；u增压适当加大了过量空气系数增压适当加大了过量空气系数 a a，使熄灭过程得，使熄灭过程得到一定改善，到一定改善，i i 有所提高；有所提高；u发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。和磨损减少，对改善燃料经济性有利。 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压u减少排气污染物和噪声减少排气污染物和噪声u由于增压柴油机有较充足的过

8、量空气系数，有由于增压柴油机有较充足的过量空气系数，有害气体排放量害气体排放量HCHC、COCO普通为非增压机的普通为非增压机的1/31/31/2 1/2 ；u假设采用增压中冷技术，可显著减少假设采用增压中冷技术，可显著减少 NOx NOx 排排放放 ；8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压u减少排气污染物和噪声减少排气污染物和噪声u增压增压着火延迟期着火延迟期压力升高率压力升高率 ， 最大迸发压力最大迸发压力 熄灭噪声熄灭噪声。u增压增压换气阻力换气阻力进、排气噪声进、排气噪声。u低负荷时，噪声改善不明显。低负荷时，噪声改善不明显。u通常，

9、增压柴油机的总噪声声压级比非增压的低通常，增压柴油机的总噪声声压级比非增压的低35dB35dB。pmaxp8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压u提高发动机的升功率提高发动机的升功率u提高功率提高功率30%100%30%100%，减少气缸数目和气缸直径，减，减少气缸数目和气缸直径，减少外形尺寸，提高升功率；少外形尺寸，提高升功率；u节约原资料，减少单位功率质量，节约原资料，减少单位功率质量，u增压增压指示功率指示功率，平均有效压力，平均有效压力，有效功率，有效功率，机械效率，机械效率比分量比分量，升功率，升功率。8.1 发动机增压概述

10、发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 高原地域气压低，空气稀薄，导致发动机高原地域气压低，空气稀薄，导致发动机功率下降。普通以为海拔每升功率下降。普通以为海拔每升10001000米，功米，功率下降率下降8 81010，燃油耗费率添加，燃油耗费率添加3.83.85.55.5。而装涡轮增压器后，可以恢复功率，。而装涡轮增压器后，可以恢复功率，减少油耗。减少油耗。u补偿高原地域的功率损失。补偿高原地域的功率损失。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压二主要技术困难二主要技术困难1 1 添加柴油机的机械负荷和热

11、负荷。添加柴油机的机械负荷和热负荷。2 2 小型涡轮增压器的效率偏低。小型涡轮增压器的效率偏低。3 3 增压器对发动机的扭矩特性和变工况运转的顺增压器对发动机的扭矩特性和变工况运转的顺应性较差。应性较差。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压按增压的构造方式：按增压的构造方式：机械增压系统机械增压系统废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统复合增压系统复合增压系统气波增压系统气波增压系统谐波增压系统谐波增压系统三 发动机增压系统类型8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压n 机械增压机

12、械增压n利用发动机输出轴直接驱动机械增压安装。利用发动机输出轴直接驱动机械增压安装。n特点：不添加发动机背压，但耗费其有效功率，特点：不添加发动机背压，但耗费其有效功率，总体布置有一定局限性；增压压力普通不超越总体布置有一定局限性；增压压力普通不超越0.150.17MPa；过多地提高增压压力，会使驱动压气；过多地提高增压压力，会使驱动压气机耗功过大，机械效率明显下降，经济性恶化。机耗功过大，机械效率明显下降，经济性恶化。8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压n 气波增压气波增压n利用废气的压力波直按紧缩空气，完成进气紧利用废气的压力波直按紧缩

13、空气，完成进气紧缩义务的增压系统，采用气波增压，低速扭矩大缩义务的增压系统，采用气波增压，低速扭矩大，加速性好，这些特点特别适用于车用柴油机，加速性好，这些特点特别适用于车用柴油机，但气波增压那么有噪声大，尺寸、质量大的缺陷但气波增压那么有噪声大，尺寸、质量大的缺陷。目前尚未获得广泛的运用。目前尚未获得广泛的运用。8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压n 复合增压复合增压n采用废气涡轮增压器和机械驱动式增压器的一种增采用废气涡轮增压器和机械驱动式增压器的一种增压方式。压方式。n 废气涡轮增压废气涡轮增压n 利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀

14、作功，用于驱利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功，用于驱动压气机的增压方式。动压气机的增压方式。n特点：不耗费发动机有效功，增压器可以自在布置特点：不耗费发动机有效功，增压器可以自在布置在所需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少在所需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少排气中的有害成分。排气中的有害成分。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压1.

15、废气涡轮增压特点废气涡轮增压特点-优点优点 发动机分量和体积添加很少情况下，发动机不需作艰苦改动很容发动机分量和体积添加很少情况下，发动机不需作艰苦改动很容易提高功率易提高功率20%50%。其增压比不受限制，故近来高增压的趋势越。其增压比不受限制，故近来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。 由于废气能量的收回，发动机经济性明显提高。普通废气能量的由于废气能量的收回，发动机经济性明显提高。普通废气能量的回收能提高经济性回收能提高经济性3%一一4%，同时减少了机械损失及散热损失，提高，同时减少了机械损失及散热损失，提高发动机机械效率和热效

16、率，使发动机涡轮增压后油耗率降低发动机机械效率和热效率，使发动机涡轮增压后油耗率降低5%一一10%。8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压由于其突出的优势，由于其突出的优势，现发动机多采用废气现发动机多采用废气涡轮增压技术。涡轮增压技术。 涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的顺应力，在高原地域涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的顺应力，在高原地域任务时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提任务时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。高发动机功率

17、，外还可用作高原发动机恢复功率。 涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中 有害成分也减少，故对减少污染是有利的。有害成分也减少，故对减少污染是有利的。8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压1. 废气涡轮增压特点废气涡轮增压特点-缺陷缺陷 主要表达在低速转矩特性和加速性下降方面。主要表达在低速转矩特性和加速性下降方面。低速时，由于增压压力下降，转矩低速时，由于增压压力下降，转矩Ttq的增量明显的增量明显比高速时低，这就使转矩特性的低速段很不理比高速时低，这就使转矩特性的低

18、速段很不理想，影响汽车加速性能及爬坡性能。想，影响汽车加速性能及爬坡性能。起动时，由于未建立增压压力，增压机的紧缩比起动时，由于未建立增压压力，增压机的紧缩比较低，起动、着火有一定困难。较低，起动、着火有一定困难。动态过程中，气体压力反响缓慢，增压器叶片也动态过程中，气体压力反响缓慢，增压器叶片也有较大惯性，致使各种呼应变慢，不仅影响加有较大惯性，致使各种呼应变慢，不仅影响加速及起动性能，因过渡过程较长而影响排放和速及起动性能，因过渡过程较长而影响排放和经济性能。经济性能。 8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压2.

19、废气涡轮增压器分类根据废气在涡轮机中不同的流通方向：根据废气在涡轮机中不同的流通方向：径流式涡轮径流式涡轮废气沿径向流入涡轮机。废气沿径向流入涡轮机。 用于车用发动机，主要用于车用柴油机，部分可以接受用于车用发动机，主要用于车用柴油机，部分可以接受950高温的径流式涡轮增压器可用于汽油机。高温的径流式涡轮增压器可用于汽油机。轴流式涡轮轴流式涡轮废气沿轴向流入涡轮机。废气沿轴向流入涡轮机。用于大、中型柴油机。用于大、中型柴油机。8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压径流式涡轮增压器的参数径流式涡轮增压器的参数范围范围1

20、流量：流量： 0.010.396 kg/s；2 最高增压比：最高增压比： 3.4；3 压气机叶轮直径：压气机叶轮直径：34300 mm；4 最高转速：最高转速： 260000 r/min；5 质量：质量： 2.010.9 kg；6 配机功率：配机功率： 6220 kW；7 配机机型：配机机型： 排量排量250 ml 以上的摩托车、微型轿车以上的摩托车、微型轿车到重型载重汽车。到重型载重汽车。 8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压径流式涡轮增压器主要包括径流式涡轮增压器主要包括离心式压气机离心式压气机径流式涡轮机。径流

21、式涡轮机。同时具有支撑安装、密封安装、冷却系统和光滑系统。同时具有支撑安装、密封安装、冷却系统和光滑系统。涡轮机作用是把发动机的排气能量转变为机械功的安装。涡轮机作用是把发动机的排气能量转变为机械功的安装。压气机作用是对进气进展紧缩，提高进气压力。压气机作用是对进气进展紧缩，提高进气压力。3. 径流式涡轮增压器任务原理径流式涡轮增压器任务原理8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 一空气在压气机中的流动一空

22、气在压气机中的流动空气沿轴向流入压气机，沿径向流出压气机。压气机组成空气沿轴向流入压气机，沿径向流出压气机。压气机组成包括四部分：包括四部分：1 进气道进气道2 任务轮任务轮3 扩压器扩压器4 出气涡壳出气涡壳3.1 离心式压气机任务原理离心式压气机任务原理8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压任务原理任务原理 空气沿进气道空气沿进气道1进入，使气流均匀地流进任务轮进入，使气流均匀地流进任务轮2，任务轮转动，任务轮转动，气流在通道中受离心力的作用紧缩，并被甩到任务轮外缘。，气流在通道中受离心力的作用紧缩，并被甩到任务轮

23、外缘。1 进气道进气道2 任务轮任务轮3 扩压器扩压器4 出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 为气流流入任务轮入口的绝对速度， 为任务轮A-A截面处的旋转圆周速度， 为气流流入任务轮叶片的相对速度。叶片前缘弯曲某一角度，使其与气流入口 角根本一致； 为任务轮外缘出口处的旋转圆周速度，空气在任务轮中流动的速度三角形如下图。为气流受离心力作用流出任务轮叶片的相对速度， 为气流流入扩压入口的绝对速度1c1u1w2u2w2c8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机

24、废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压1 进气道进气道2 任务轮任务轮3 扩压器扩压器4 出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压1 进气道进气道2 任务轮任务轮3 扩压器扩压器4 出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气

25、涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压3.2 径流式涡轮机的任务原理径流式涡轮机的任务原理废气在涡轮机中的流动废气在涡轮机中的流动如下图，废气沿径向流入涡轮机，沿轴向流出涡轮机。1 1 进气涡壳进气涡壳 2 2 喷嘴环喷嘴环 3 3 任务轮任务轮 4 4 出气道出气道8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压进气涡壳进气涡壳1：衔接柴油机与增压器；：衔接柴油机与增压器；喷嘴环喷嘴环2: 其上的导向叶片，构成减缩形通道，其上

26、的导向叶片，构成减缩形通道，将废气引入任务轮；将废气引入任务轮；任务轮任务轮3:把从喷嘴环出口喷出的高速废气的把从喷嘴环出口喷出的高速废气的动能和压力能转换为机械能；动能和压力能转换为机械能；出气道出气道4：将做完功的废气引出增压器：将做完功的废气引出增压器涡轮轴：衔接压气机和涡轮机的轴涡轮轴：衔接压气机和涡轮机的轴8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根

27、本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压废气经涡轮机后，温度废气经涡轮机后，温度T T和压力和压力p p继续降低，流速继续降低，流速c c经喷嘴升高，经喷嘴升高，经任务轮降低，阐明废气的热能、压力和动能都对涡轮机做功，经任务轮降低，阐明废气的热能、压力和动能都对涡轮机做功，传送给了涡轮机的任务轮。传送给了涡轮机的任务轮。8.2 8.2 废气涡轮增压器

28、根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压废气经过涡轮机后，废气经过涡轮机后，剩余的动能剩余的动能 称为该涡轮机的余速称为该涡轮机的余速损失。对于二级复合损失。对于二级复合式增压系统，余速损式增压系统，余速损失与剩余的热能和压失与剩余的热能和压力用来驱动二级涡轮力用来驱动二级涡轮机的任务轮。机的任务轮。2221mc8.2 8.2 废气涡轮增压器根本原理废气涡轮增压器根本原理 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压涡轮增压器与柴油机的匹配为柴油机选配涡轮增压器时，普通应满足以下要求：为柴油机选配涡轮增压器时，普通应满足以下要求：1柴油机应能

29、到达预定的功率和经济目的，涡轮增压器应柴油机应能到达预定的功率和经济目的，涡轮增压器应能供应柴油机所需的增压压力和空气流量。能供应柴油机所需的增压压力和空气流量。2涡轮增压器应能在柴油机的各种工况下稳定地任务，压涡轮增压器应能在柴油机的各种工况下稳定地任务，压气机不应出现喘振或涡轮机不出现堵塞景象。气机不应出现喘振或涡轮机不出现堵塞景象。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压3涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能高效率地运转。柴油机和涡轮增压器结合运转线，应穿过压气机的高效率区，且尽能够和压气机的等负荷曲线相平行。4涡轮增压柴油

30、机在各种工况下都能可靠地任务。如涡轮增压器在柴油机满负荷时不出现超速，柴油机不出现排气超温，从而保证涡轮进气不超温等。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压对于高增压度的发动机，构造变动很大，需求重新设计发动机。而通常的车用发动机增压度不高，无需重新设计，消费流程也变化不大。但为了顺应增压后功率增长的要求，抵抗增压后发动机机械负荷和热负荷的增大，仍需对发动机的构造做部分的调整。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压5. 增压发动机在构造上的变动1)增大供油量，

31、调整供油系。增大供油量，调整供油系。由于增压后发动机的循环充气量大幅添加，因此须由于增压后发动机的循环充气量大幅添加，因此须相应地增大循环供油量，以大幅提高发动机的功相应地增大循环供油量，以大幅提高发动机的功率。率。增大循环供油量的措施：增大喷油泵柱塞直径，喷增大循环供油量的措施：增大喷油泵柱塞直径，喷油泵凸轮型线改陡以添加供油速率，加大喷油嘴油泵凸轮型线改陡以添加供油速率，加大喷油嘴直径等直径等.与非增压发动机相比，虽然循环喷油量增大了，但与非增压发动机相比，虽然循环喷油量增大了，但过量空气系数仍要增大。坚持较稀混合气的目的过量空气系数仍要增大。坚持较稀混合气的目的是为了适当降低发动机的热负

32、荷，提高发动机的是为了适当降低发动机的热负荷，提高发动机的经济性。经济性。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压2)改动配气相位。其方法：改动配气相位。其方法：合理地加大气门重叠角，以添加扫气空气，冷却受合理地加大气门重叠角，以添加扫气空气，冷却受热零件，降低热效率，提高充气系数，改善涡轮热零件，降低热效率，提高充气系数，改善涡轮任务条件。任务条件。为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为防止气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。防止气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。改良气门和气门座的构

33、造和材质，以提高其耐磨性。改良气门和气门座的构造和材质，以提高其耐磨性。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压3)减小紧缩比，增大过量空气系数。减小紧缩比，增大过量空气系数。n 为了降低最高迸发力压力，紧缩比可适当降低。低增压时，紧缩比可减少1-2个单位。增压度提高，紧缩比可多降低一些，普通紧缩比为12-14。假设紧缩比过低，不仅使熄灭恶化，还会使起动性能下降。n 添加过量空气系数，其目的在于降低热效率和改善经济性.n 适当多加或加宽加强筋，可以抵抗增压发动机机械负荷的增大。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能

34、 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压4设置分支排气管设置分支排气管通常，增压发动机从进气门翻开到封锁的曲轴转通常，增压发动机从进气门翻开到封锁的曲轴转角为角为240CA，一个循环的曲轴转角为，一个循环的曲轴转角为720CA。因此，使因此，使3个发火顺序相互隔开的气缸共用一根个发火顺序相互隔开的气缸共用一根排气管可以使排气延续。如：排气管可以使排气延续。如：6缸发动机的发火缸发动机的发火顺序为顺序为1-5-3-6-2-4，因此，应使，因此，应使1-2-3缸共用一缸共用一根排气歧管，根排气歧管，4-5-6缸共用一根排气歧管。缸共用一根排气歧管。假设发动机的缸数不是假设发动机的缸数

35、不是3的倍数的倍数,排气就不会是延排气就不会是延续的续的.8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压5)设置压气机的中冷器设置压气机的中冷器设置压气机的中冷器，可以降低进气温度，增大进设置压气机的中冷器，可以降低进气温度，增大进气密度，提高发动机功率。实际阐明，增压空气气密度，提高发动机功率。实际阐明，增压空气每降低每降低10，柴油机的平均温度可以降低，柴油机的平均温度可以降低2530，增压比为，增压比为1.5到到2时，循环充气量可提时，循环充气量可提高高10%18%。 例如：采用中冷安装后，某汽油例如：采用中冷安装后，某汽油机的

36、进气温度从机的进气温度从110降低到了降低到了66，点火提早，点火提早角从角从23提早到提早到30.5，那么汽油机功率从，那么汽油机功率从260 kW增大到了增大到了300 kW，比油耗从，比油耗从245 g/kWh减小到减小到了了210 g/kWh。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压5)设置压气机的中冷器设置压气机的中冷器增压器的中冷分为水冷和空气冷却。水冷构造复杂增压器的中冷分为水冷和空气冷却。水冷构造复杂，体积庞大，在汽车上难于运用；空气冷却就是，体积庞大，在汽车上难于运用；空气冷却就是风扇冷却，适用于车用增压发动机

37、。风扇冷却，适用于车用增压发动机。 但只需在高但只需在高增压的发动机上才需设置压气机的中冷器，对于增压的发动机上才需设置压气机的中冷器，对于中、低增压的发动机，没有必要设置中冷器。中、低增压的发动机，没有必要设置中冷器。6)其它改动其它改动加粗进气管，加强冷却系统等加粗进气管，加强冷却系统等 。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压汽油机增压技术与柴油机增压技术的异同汽油机增压技术与柴油机增压技术的异同1 1爆燃问题爆燃问题 汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而

38、是汽油与空气的混合气，压力过大容易出现爆燃。因此，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易出现爆燃。因此，运用涡轮增压技术必需求处置好爆燃问题，这个问题最好的运用涡轮增压技术必需求处置好爆燃问题，这个问题最好的处理方法就是加装爆燃传感器和对点火时间进展控制。一旦处理方法就是加装爆燃传感器和对点火时间进展控制。一旦爆燃传感器将爆燃信号传送到爆燃传感器将爆燃信号传送到ECUECU电子控制单元控制系电子控制单元控制系统，统，ECUECU将点火定时稍推迟一点；当不产生爆燃的时候再恢将点火定时稍推迟一点；当不产生爆燃的时候再恢复正常点火定时。复正常点火定时。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术 第第

39、8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压2 2排气温度过高排气温度过高 汽油机比柴油机相比，由于空燃比较小，紧缩比和膨胀汽油机比柴油机相比，由于空燃比较小，紧缩比和膨胀比小，从而导致排气温度过高，如柴油机排气温度普通为比小，从而导致排气温度过高，如柴油机排气温度普通为300300700700，而汽油机排气温度为，而汽油机排气温度为600 600 1000 1000 。涡轮长期遭到排气的热负荷，这对其寿命有很大的影响。涡轮长期遭到排气的热负荷，这对其寿命有很大的影响。汽油机上安装的涡轮增压器的涡轮都需求有较好的耐高温汽油机上安装的涡轮增压器的涡轮都需求有较好的耐高温性能，如博格华纳公司就

40、开发耐性能，如博格华纳公司就开发耐1050 1050 高温的铸刚涡轮高温的铸刚涡轮，目前已在飞驰及沃尔沃汽车上运用。，目前已在飞驰及沃尔沃汽车上运用。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压3 3工况变化频繁工况变化频繁由于汽油机的转速比柴油机高，空气流速快而且变化范由于汽油机的转速比柴油机高，空气流速快而且变化范围大，汽油机运转的工况变化较为频繁，这也对涡轮增围大，汽油机运转的工况变化较为频繁，这也对涡轮增压器的动态呼应有了更高的要求。为处理这类问题，需压器的动态呼应有了更高的要求。为处理这类问题，需求改良设计提高涡轮增压器动态呼应。

41、有些设计能降低求改良设计提高涡轮增压器动态呼应。有些设计能降低涡轮壳的热负荷，在发动机冷启动时涡轮壳的热负荷，在发动机冷启动时, , 可以更快地激活可以更快地激活催化转换器催化转换器, , 从而极大地减少有害气体的排放。从而极大地减少有害气体的排放。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压4 4增压效率较低增压效率较低 目前汽油机普遍采用带放气阀式涡轮增压器，经过放气阀目前汽油机普遍采用带放气阀式涡轮增压器，经过放气阀的开闭，得到不同转速下所需的增压度，这样导致部分废的开闭，得到不同转速下所需的增压度，这样导致部分废气能量未能得到利用，

42、所以效率较低。而柴油机曾经采用气能量未能得到利用，所以效率较低。而柴油机曾经采用可变涡轮截面可变涡轮截面VGTVGT增压器，其经过涡轮截面的调理来增压器，其经过涡轮截面的调理来满足不同工况的需求，这样没有废气的浪费，效率较高。满足不同工况的需求，这样没有废气的浪费，效率较高。目前，保时捷目前，保时捷911Turbo911Turbo汽油车在运用汽油车在运用VGTVGT增压器。增压器。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压可变涡轮截面增压器可变涡轮截面增压器VTGVTG VTG VTG技术在涡轮技术在涡轮的外侧加了一环可经过电的外侧加了一

43、环可经过电子系统控制角度的叶片子系统控制角度的叶片如图如图1 1所示，把发动机所示，把发动机排出的废气导向到排气侧排出的废气导向到排气侧的涡轮叶片上。的涡轮叶片上。8.5 汽油机增压技术 第第8 8章章 发动机废气涡轮增压发动机废气涡轮增压 VTG技术经过导向叶片改动废气作用在排气侧涡轮叶片上的技术经过导向叶片改动废气作用在排气侧涡轮叶片上的压力，控制涡轮的转速，从而控制涡轮的增压压力。由于涡压力，控制涡轮的转速，从而控制涡轮的增压压力。由于涡轮转速得到控制，增压压力也得到了控制，采用轮转速得到控制，增压压力也得到了控制，采用VTG技术的技术的发动机不再需求传统废气涡轮增压发动机的放气阀发动机不再需求传统废气涡轮增压发动机的放气阀Blo