汽车动力装置-3《汽车动力装置 》常思勤主编..
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图3-12
二、合理确定配气定时 1 进气迟闭角 2 排气提前角
3 进气提前角和排气迟闭角
三、动态效应的利用
图3-18、3-19
基本原理：波在管内传播，对于一个开口端，管外压力不 变时，反射波的性质与入射波相反，即一个正压波传播到开
口端后，会反射回一个负压波；对于一个闭口端，反射波的
性质与入射波相同，即一个正压波传播到闭口端后，会反射 回一个正压波。 例：进气系统内的本循环波动效应与上循环波动效应
—— 废气涡轮增压 —— 机械增压
p0
图3-1、3-2
三、增压中冷
返回
第2节 四行程发动机换气过程及评价
一、换气过程概述 功能：工质的更换 自由排气 换气过程： 强制排气 气门叠开 进气 排气
图3-3
评价：充气效率 换气损失
二、充气效率
m1 V1 实际进入气缸的新鲜工 质量 ηv 进气状态下充满气缸工 作容积的新鲜工质量 ms Vs
三ห้องสมุดไป่ตู้充气效率的影响因素
分析：
m ηv 1 ms paVa Ta pa Ts Va ps Vs p T V s a s Ts
图3-5
流动阻力、缸内残余废气量、工质加热程度 … … 残余废气系数： γ 进气结束时气缸内的残 余废气量
四、可变技术
—— 发动机配气定时
—— 进气管长度 ……
图3-22 图3-24
返回
—— 主、副气道的开启与关闭
—— 增压器流通截面的大小
第4节 废气涡轮增压器
一、基本组成 二、压气机的工作原理与特性参数
增压比πC 转速 nC 流量qmC 压气机绝热效率η
ad-C
图3-26 图3-27、3-29
三、涡轮的工作原理与特性参数
图3-26 废气涡轮增压器 1-涡轮进口 2-涡轮出口 3-涡轮叶 轮 4-压气机叶轮 5-压气机进口 6压气机出口 7-废气旁通阀
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图3-27 离心式压气机简图 1-进气道 2-叶轮 3-扩压器 4-蜗壳
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图3-29 空气参数沿压气机流道的变化
返回
图3-30 径流式涡轮简图
返回
膨胀比πT 转速nT 流量qmT 涡轮有效效率ηT
图3-30、3-31
四、压气机与涡轮的关系
1．转速平衡
2．流量平衡 3．功率平衡
四、废气涡轮增压器的特性
增压器效率： ηTC = ηT ηTCm ηad-C 增压器转速： nTC = nC = nT
发动机 —— 压气机
发动机 —— 涡轮
1．压气机通用特性
4. 分析、比较图3-43的废气旁通阀调节方案与常规方案的差别。
返回
图3-1 废气涡轮增压
图3-2 机械增压
返回
图3-3 换气过程
返回
图3-5 汽油机进气过程终了时的缸内压力随工况的变化
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图3-6 四行程自然吸气发动机的换气损失
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图3-7 四行程增压发动机的换气损失 （a）理论循环 （b）实际循环
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思考题：
1.换气过程应如何评价？说明评价参数的定义。
2.分析充气效率ηV 随汽油机工况（转速、负荷）变化而变化的规
律并画图说明。在采用可变技术时，说明当转速变化时应如何 相应地调整进气迟闭角、排气提前角的大小并简述理由。 3. 你对汽车发动机采用增压技术是如何理解的（优点、技术方案 及难点）？
发动机 涡轮
图3-45 图3-39 图3-41 图3-46
3 ． 带废气旁通阀的车用发动机增压系统
4 ． 采用可变几何参数增压器的车用发动机增压系统 5 ． 发动机低速转矩特性与动态响应特性的改善
三、增压柴油机与自然吸气柴油机的差异
1 ． 控制机械负荷与热负荷的增长
2 ． 进、排气系统设计 3 ． 燃油、润滑、冷却等其他方面的考虑
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图3-12 进气道的三维计算机模型
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图3-18 复合谐振增压系统 1-废气涡轮增压器 2-连接管 3-稳压腔 4-谐振管 5-谐振腔
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图3-19 复合谐振增压系统的试验结果
返回
图3-22 电控电驱的气门
图 (补充) 电控液驱的气门
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图3-24 可变进气系统 的示例
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图3-33
2．压气机的工作范围
喘振 / 最高转速 / 阻塞
图3-32 图3-34
3．压气机特性曲线的变化规律
流动损失：摩擦损失、撞击损失……
4．气流脉动现象的影响
返回
第5节 车用发动机的增压系统
一、废气能量的利用
恒压增压系统
图3-35 图3-36
脉冲增压系统
二、柴油机与废气涡轮增压器的匹配
1 ． 废气可用能量的调整 2 ． 增压器的选择与匹配
图3-31 涡轮机中气 流参数的变化
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图3-33 压气机特性
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设计工况 较大流量工况 较小流量工况 图3-32 压气机叶轮进口处不同流量下的流动情况
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图 3-34 压 气 机 等 转 速特性线的分析
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图3-35 四冲程增压柴油机理论示功图
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图3-36 两类增压系统 （ a ）恒压增压系统 （ b ）脉冲增压系统
气缸内的新鲜工质量
四、充气效率随发动机工况的变化规律
1 发动机转速
2 发动机负荷
五、换气损失
定义：发动机理论循环中换气过程耗功与实际循环中换气过 程耗功的差值 。
图3-6
自由排气损失 组成： 强制排气损失 进气损失 增压发动机的特点
图3-7
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第3节 改善换气过程的主要措施
一、减小进、排气系统的阻力 1 进、排气门 3 配气机构 2 进、排气道 4 其他
返回
图3-39 增压器的选择与调整
返回
图3-41 带废气旁通阀的车用发动机增压系统
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图3-44 涡轮流通部分的调节 A-涡轮壳进口后 B-涡轮叶轮进口前 C-涡轮壳出口
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图3-45 可变几何参数增压器的实例
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第3章 发动机的换气过程与增压
第1节 增压技术基础 第2节 四行程发动机换气过程及评价 第3节 改善换气过程的主要措施
第4节 废气涡轮增压器
第5节 车用发动机的增压系统
第1节 增压技术基础
一、增压的基本概念
增压：以某种方式提高进气充量的密度，
从而提高进入气缸的新鲜空气量。
增压比：
πc
pc
二、增压方式
二、合理确定配气定时 1 进气迟闭角 2 排气提前角
3 进气提前角和排气迟闭角
三、动态效应的利用
图3-18、3-19
基本原理：波在管内传播，对于一个开口端，管外压力不 变时，反射波的性质与入射波相反，即一个正压波传播到开
口端后，会反射回一个负压波；对于一个闭口端，反射波的
性质与入射波相同，即一个正压波传播到闭口端后，会反射 回一个正压波。 例：进气系统内的本循环波动效应与上循环波动效应
—— 废气涡轮增压 —— 机械增压
p0
图3-1、3-2
三、增压中冷
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第2节 四行程发动机换气过程及评价
一、换气过程概述 功能：工质的更换 自由排气 换气过程： 强制排气 气门叠开 进气 排气
图3-3
评价：充气效率 换气损失
二、充气效率
m1 V1 实际进入气缸的新鲜工 质量 ηv 进气状态下充满气缸工 作容积的新鲜工质量 ms Vs
三ห้องสมุดไป่ตู้充气效率的影响因素
分析：
m ηv 1 ms paVa Ta pa Ts Va ps Vs p T V s a s Ts
图3-5
流动阻力、缸内残余废气量、工质加热程度 … … 残余废气系数： γ 进气结束时气缸内的残 余废气量
四、可变技术
—— 发动机配气定时
—— 进气管长度 ……
图3-22 图3-24
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—— 主、副气道的开启与关闭
—— 增压器流通截面的大小
第4节 废气涡轮增压器
一、基本组成 二、压气机的工作原理与特性参数
增压比πC 转速 nC 流量qmC 压气机绝热效率η
ad-C
图3-26 图3-27、3-29
三、涡轮的工作原理与特性参数
图3-26 废气涡轮增压器 1-涡轮进口 2-涡轮出口 3-涡轮叶 轮 4-压气机叶轮 5-压气机进口 6压气机出口 7-废气旁通阀
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图3-27 离心式压气机简图 1-进气道 2-叶轮 3-扩压器 4-蜗壳
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图3-29 空气参数沿压气机流道的变化
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图3-30 径流式涡轮简图
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膨胀比πT 转速nT 流量qmT 涡轮有效效率ηT
图3-30、3-31
四、压气机与涡轮的关系
1．转速平衡
2．流量平衡 3．功率平衡
四、废气涡轮增压器的特性
增压器效率： ηTC = ηT ηTCm ηad-C 增压器转速： nTC = nC = nT
发动机 —— 压气机
发动机 —— 涡轮
1．压气机通用特性
4. 分析、比较图3-43的废气旁通阀调节方案与常规方案的差别。
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图3-1 废气涡轮增压
图3-2 机械增压
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图3-3 换气过程
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图3-5 汽油机进气过程终了时的缸内压力随工况的变化
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图3-6 四行程自然吸气发动机的换气损失
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图3-7 四行程增压发动机的换气损失 （a）理论循环 （b）实际循环
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思考题：
1.换气过程应如何评价？说明评价参数的定义。
2.分析充气效率ηV 随汽油机工况（转速、负荷）变化而变化的规
律并画图说明。在采用可变技术时，说明当转速变化时应如何 相应地调整进气迟闭角、排气提前角的大小并简述理由。 3. 你对汽车发动机采用增压技术是如何理解的（优点、技术方案 及难点）？
发动机 涡轮
图3-45 图3-39 图3-41 图3-46
3 ． 带废气旁通阀的车用发动机增压系统
4 ． 采用可变几何参数增压器的车用发动机增压系统 5 ． 发动机低速转矩特性与动态响应特性的改善
三、增压柴油机与自然吸气柴油机的差异
1 ． 控制机械负荷与热负荷的增长
2 ． 进、排气系统设计 3 ． 燃油、润滑、冷却等其他方面的考虑
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图3-12 进气道的三维计算机模型
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图3-18 复合谐振增压系统 1-废气涡轮增压器 2-连接管 3-稳压腔 4-谐振管 5-谐振腔
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图3-19 复合谐振增压系统的试验结果
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图3-22 电控电驱的气门
图 (补充) 电控液驱的气门
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图3-24 可变进气系统 的示例
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图3-33
2．压气机的工作范围
喘振 / 最高转速 / 阻塞
图3-32 图3-34
3．压气机特性曲线的变化规律
流动损失：摩擦损失、撞击损失……
4．气流脉动现象的影响
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第5节 车用发动机的增压系统
一、废气能量的利用
恒压增压系统
图3-35 图3-36
脉冲增压系统
二、柴油机与废气涡轮增压器的匹配
1 ． 废气可用能量的调整 2 ． 增压器的选择与匹配
图3-31 涡轮机中气 流参数的变化
返回
图3-33 压气机特性
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设计工况 较大流量工况 较小流量工况 图3-32 压气机叶轮进口处不同流量下的流动情况
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图 3-34 压 气 机 等 转 速特性线的分析
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图3-35 四冲程增压柴油机理论示功图
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图3-36 两类增压系统 （ a ）恒压增压系统 （ b ）脉冲增压系统
气缸内的新鲜工质量
四、充气效率随发动机工况的变化规律
1 发动机转速
2 发动机负荷
五、换气损失
定义：发动机理论循环中换气过程耗功与实际循环中换气过 程耗功的差值 。
图3-6
自由排气损失 组成： 强制排气损失 进气损失 增压发动机的特点
图3-7
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第3节 改善换气过程的主要措施
一、减小进、排气系统的阻力 1 进、排气门 3 配气机构 2 进、排气道 4 其他
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图3-39 增压器的选择与调整
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图3-41 带废气旁通阀的车用发动机增压系统
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图3-44 涡轮流通部分的调节 A-涡轮壳进口后 B-涡轮叶轮进口前 C-涡轮壳出口
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图3-45 可变几何参数增压器的实例
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第3章 发动机的换气过程与增压
第1节 增压技术基础 第2节 四行程发动机换气过程及评价 第3节 改善换气过程的主要措施
第4节 废气涡轮增压器
第5节 车用发动机的增压系统
第1节 增压技术基础
一、增压的基本概念
增压：以某种方式提高进气充量的密度，
从而提高进入气缸的新鲜空气量。
增压比：
πc
pc
二、增压方式