(精)汽车发动机原理与汽车理论基本课件-第四章.pptVIP

第一节 概述 一、径流式涡轮的工作原理 1　燃气在涡轮机中的流动 二、离心式压气机的工作原理与特性 一、增压前后发动机动力性及经济性的变化 增压后平均指示压力提高。 增压后机械效率提高。 增压后内燃机的充量系数是增大的。 二、废气涡轮增压对发动机其它性能的影响 １. 降低排气污染和噪声 通常增压柴油机为富氧燃烧，有害气体HC和CO的排放量一般为非增压机的1／3~l／2，如果措施得当（例如采用高喷射率并延迟喷射），NOx 排放量也显著降低。 2. 低速转矩性能变差 主要是由于低速时发动机排出的废气能量低，增压器增压压力不高，致使循环供气量不足，转矩增量明显比高速时低。采用脉冲增压，充分利用低速时的脉冲能量，使增压器与柴油机在较低转速下实现最佳配合，以及采用低速气门定时等，是可以改善其低速转矩的。 3. 加速性能变差 由于废气涡轮增压器与内燃机没有机械联系，增压器自身的惯性使其对突变负荷的响应能力变差，因此，增压内燃机的加速性能比非增压内燃机的差。 为了改善加速性能，可以采用脉冲增压系统，减少进、排气管道容积，采用放气调节或可变喷嘴，减少转子的转动惯量，采用较小的气门重叠角等。另外．利用车辆上空气制动系统的高压空气向压气机工作轮进行喷射． 4. 起动与制动有一定困难 柴油机起动时，因无高温废气，涡轮机无法正常工作，压气机也就不能正常供气。增压柴油机在起动瞬时的进气压力及温度均不高．再加上增压柴油机的压缩比较低，使起动时压缩终点的温度降低．造成着火与起动困难。 一般非增压机改为增压机后，转速均有所降低，这时，车辆后桥传动比也应作相应改动。 ２. 混合气的调节 汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。 ３. 热负荷 汽油机的过量空气系数小，燃烧温度高，膨胀比小，废气温度也比柴油机高200℃～300℃。增压后，汽油机的整体温度水平提高，热负荷问题加重。 ４. 对增压器的特殊要求 汽油机要求增压器体积要小、耐高温性能要好、转动惯量要小，同时效率还要保证在一定的范围内，还要求有增压调节装置，这就造成它的成本比柴油机用增压器要高。 三、增压发动机在结构上的变动 １.增大供油量，调整供油系 　增大循环供油量，但必须保证不增加供油持续角。否则燃烧过程拉长，经济性变差，排气温度升高，热负荷增加。 ２.改变配气相位 １)合理地加大气门重叠角，以增加扫气空气，冷却受热零件，降低热负荷，提高充气效率，改善涡轮的工作条件。２)为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为避免气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。３)改进气门和气门座的结构和材质，以提高其耐磨性。 ３.减小压缩比，增大过量空气系数 １)为了降低最高爆发压力，压缩比可适当降低。２)增加过量空气系数，其目的在于降低热负荷和改善经济性。 ４.进、排气系统 脉冲系统中，为了使扫气期间各缸排气不致互相干扰，排气管必须分支。分支的原则是一根排气管所连各缸排气必须不相重叠。四冲程机一根排气管所连接气缸数目一般不超过三个，三个气缸的排气期必须合理岔开。 ５.冷却增压空气 增压空气冷却，一方面可提高进入气缸的空气密度，提高功率，同时也降低了热负荷和排气温度。试验表明，增压空气温度每降低１０℃，柴油机的循环平均温度可降低２５～３０℃，在压比为１.５～２时，供气量能比不用中冷器时提高１０％～１８％，发动机的动力性和经济性都会得到改善。冷却增压空气的方法有水冷和空气冷却两种。 ６.增压技术应用实例 表４-１　６１３５Ｇ与６１３５ＺＧ柴油机性能及结构比较 图４-１１　６１３５ＺＧ型与６１３５Ｇ型性能对比 四、增压发动机性能 从废气能量利用的观点看，汽油机的涡轮增压与柴油机相比并没有本质区别，但长期以来，涡轮增压技术除了在赛车发动机和高性能轿车发动中得到应用外，在其他应用领域，其普及性远不如柴油机。 限制汽油机压的主要技术障碍： １. 爆燃 汽油机增压后，由于混合气压缩始点的压力、温度增高，以及燃烧室受热零件热负荷提高等原因，将促使爆燃的发生，限制汽油机增压。 采用降低压缩比、推迟点火时刻、中冷技术解决。 五、汽油机增压的困难 带中冷器的废所涡轮增压系统 图中蓝色的为进气管，红色的为排气管。 第五节　工程应用实例