第四章 内燃机换气过程2.ppt

第四章 内燃机的换气过程 第五节 内燃机的增压 内燃机所能发出的最大功率受到气缸内所能燃烧的燃料的限制，而燃料量又受到每个循环内气缸所能吸人空气量的限制。如果空气能在进入气缸前得到压缩而使其密度增大、则同样的气缸工作容积可以容纳更多的新鲜充量，从而就可以多供给燃料，得到更大的输出功率。这就是增压的基本目的。 内燃机的增压问题，涉及到增压器本身、增压器与内燃机的匹配以及内燃机为适应增压需要而进行的必要调整等内容， 内容提要 一、增压技术概述 二 、内燃机的增压方式 三、增压对经济性及动力性能的影响 四、发动机增压技术的优势与代价 五、涡轮增压器的工作特性 六、排气涡轮增压系统简介 七、涡轮增压器与发动机的匹配 八、内燃机的增压改造 九、汽油机的增压技术 一、增压技术概述 增压技术萌生于19世纪，在20世纪初期得到初步应用。随着材料科学及制造技术的进步，柴油机的涡轮增压技木在20世纪中叶开始走向大规模商业应用、并逐步推广到汽油机中。目前，大功率柴油机的绝大部分、车用柴油机的半数以上以及相当比例的高性能汽油机，均采用了增压技术。 一般而言，增压后的功率可比原机提高40%~60%甚至更多。发动机的平均有效压力可达到3MPa。事实上，增压已经成为发动机强化的一个十分重要而有效的技术手段。 二 、内燃机的增压方式 根据方式的不同，内燃机增压可以分成四种类型： (1)机械增压 发动机输出轴直接驱动机械增压器，实现对进气的压缩。这种方式提出最早，但其优点与缺点同样突出。 (2)排气涡轮增压 压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器。涡轮在排气能量的推动下旋转，带动压气机工作，实现进气增压。 (3)气波增压 利用进气及排气系统中的波动效应来压缩进气，著名的气波增压器(Comprex)就是其中之一。 (4)复合增压 由上述各种方式组合而成，如机械增压与涡轮增压的结合等。 从实际应用的情况来看，较为常见的是涡轮增压和机械增压，其中涡轮增压占了绝大部分，而机械增压则在近年来重新得到重视，发展较快。 （一）机械增压系统 增压器由柴油机直接驱动的增压系统称为机械增压系统。此时驱动增压器所需的能量由柴油机本身提供。 优点：机械增压的特征，除了在低转速便可获得增压外，增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例，即机械增压引擎的油门反应随着转速的提高，动力输出随之增强，因此机械增压引擎的操作感觉与自然气极为相似，却能拥有较大的马力与扭力。  缺点：机械增压系统驱动增压器要消耗柴油机的有效功率，增压压力越高，驱动增压器所消耗的功率也越大。当达到一定增压压力后，增压器所消耗的功率将超过柴油机由于增压而提高的功率。 因此机械增压系统只适用于低增压柴油机，一般单独机械增压压力不超过0.15～0.17。这种增压系统制造容易、成本低，运转范围宽，柴油机加速和加载性能较好，且在启动与低速运转时也能获得一定的进气压力，因而机械增压在轿车发动机上的应用重新受到关注。 （二）废气涡轮增压系统 （三）复合增压系统compound-super-charged diesel engine 采用机械增压器和废气涡轮增压器联合工作的增压系统称为复合增压系统。 ● 串联增压系统 ● 并联增压系统 串联增压系统 （四）气波增压 与涡轮增压相比 优点：低速运行特性、经济性、加速性↑ 结构简单，制造方便 缺点：结构尺寸较大，在发动机的安装位置受到一定的限制 躁声较大 三、增压对经济性及动力性能的影响 从第二章中可知，内燃机的动力性指标(以有效功率Pe为代表)与经济性指标（以有效燃油消耗率be为代表）可以表示为 (4—7) (4—8) 四、发动机增压技术的优势与代价 优势 代价 优势 1)增压器的质量与尺寸都较小，内燃机的总体质量增加不大，而输出功率可以以得到大幅度的提高，整机的比质量减小、升功率相应增大。采用增压技术可降低内燃机单位功率的造价，提高材料的利用率。对于大型柴油机而言，经济效益更加突出。 优势 2)由于与非增压内燃机相比，排气可以在涡轮中获得进一步的膨胀，的排气噪声有所降低。 优势 3)增压后，有利于内燃机在高原稀薄空气条件下恢复功率，以达到或接近平原性能。 优势 4)增压