涡轮增压PPT

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燃气在涡轮机中的流动
进气蜗壳的作用是引导柴油机的排气均匀地进和涡轮。根据 增压要求,可以有一个或多个进气口。
排气管中排出的气体具有 压力pt、温度TT、并以速度cT 经进气蜗壳流入喷嘴环。在 喷嘴环上均匀安装了具有一 定角度的叶片,使燃气经过 叶片间的通道后更具有方向 性,使气流更加均匀有序地 流入涡轮机工作轮。同时, 叶片间的通道面积渐缩,使 部分压力势能变为气体的动 能。
与压缩前的压力之比.
k =
pk p0
< 1.6 1.6-2.5
低增压 pme=700-1000KPa 中增压 pme=1000-1500KPa
>2.5
高增压 pme>1500KPa
按增压结构形式分: 机械增压系统, 废气涡
轮增压, 组合式涡轮增压, 气波增压, 复合式发 动机等. 具体结构见表7-1中的比较.
可调叶片式涡轮增压器调整原理
可调叶片式涡轮增压器调整原理
第三节 废气能量的利用
一、恒压增压系统
结构特点:所有气缸的废气都接到一根排气总管中,然后再引向涡轮的整个喷嘴 环,由于排气总管截面和长度较大,同时各缸排气相互交替补充,使得排气管中 的压力波动很小,进入涡轮前的废气压力基本上恒定,故称为恒压增压系统。
每一种涡轮增压器都有确定的工作范围,在小流量范围,压 气机受喘振限制;在大流量范围,压气机因效率下降受到限制; 在高速、高负荷区,增压器受到超速或超温的限制。因此,涡轮 增压器有一个确定的工作范围。
在允许的工作范围内,根 据与发动机联合运行的位置, 可以判断增压器与柴油机的配 合是否良好。
如果联合运行线与压气机特性曲线配合不够理想,需要进行
第四节 车用增压发动机的性能
一、涡轮增压器与柴油机联合运行的基本特点
涡轮增压器与柴油机通过空气流或燃气流来传递能量,之间 没有机械联系。涡轮机做功的能力来源于发动机排出废气的合 理组织,涡轮机的功率全部为压气机所消耗。
为使涡轮增压器与车用发动机能够良好配合,需要: 1)根据发动机的特定工况(如额定工况或最大扭矩工况),确 定其在压气机特性曲线上的位置(即根据发动机选用合适型号 的增压器); 2)要解决发动机在整个运行区与增压器实现良好的配合。
作轮绕轴旋转,所以气流将沿相对速度w1的方向流入
工作轮叶片所形成的流道。
为减少流动损失,
需要将叶片前缘部分顺
空气流入的方向弯曲某
一角度,使与气流入口
角β1基本一致。
当空气进入工作轮 上叶片组成的流道后,
受离心力压缩被甩向工 作轮外缘,空气从回转 的工作轮上获得了能 量,使压力、温度,特
别是流速有较大增长。
气,在喷嘴环通道中仅部分地得
到加速而转变为燃气的动能;而 从喷嘴环中流出的具有一定动能 及压力能的燃气,在工作轮中将 所具有能量的大部分转变为机械 功。
涡轮增压器的润滑:
转子的工作转速高达每分钟数万转至二十多万转,需要有 单独的润滑油供应管路,并为浮动轴承提供油膜支撑。
旁通阀式涡轮增压器
可调整叶片式涡轮增压器
涡轮机在喷嘴出口处,气体温度压力逐渐降低,气体流速增加
到c1。
气流在工作轮中向心流动的,
工作轮叶片之间的通道也是呈渐
缩的形状,气体在通道中继续膨
胀,在工作轮出口处压力下降到
p2,温度降低到T2,气体的绝对
速度下降到c2。c2远小于c1,说 明燃气在喷嘴膨胀中所获得的动
能已大部分传给了工作轮。
具有一定热能及压力能的燃
增压度:指发动机在增压后增长的功率与增压 前的功率之比.
=
P k P= 0 P 1k
Pe 0
P e0
增压优点
减少缸数或气缸直径,减少整机外形尺寸和单 位功率的重量; 提高热效率,降低发动机油耗; 减少了排气污染及噪声; 降低了单位功率的造价; 对补偿高原功率损失十分有利.
增压分类 按增压比分类:压气机(增压器)压缩后的压力
带中冷器的涡轮增压系统
中冷器
涡轮增压器换 气阀
空气再循环机械阀
增压压力限 制电磁阀 N75
增压压力调节装 置压力传感器 燃油压力调节器
增压压力控制
超速切断控制
1-活性碳罐 2-活性碳罐电磁阀 3-活性碳罐过滤器单向阀 4-空气滤清器 5-废气涡轮增压器 6-二次进气组合阀 7-燃油压力调节器 8-到制动助力器 9-单向阀
4)降低了排气污染及噪声:在较充裕的过量空气下工作,使高 负荷冒烟的可能性、排出CO及HC等有害成分大为减少。 5)起动与制动有一定困难
第五节 汽油机增压概述
一、汽油机增压的困难
爆震倾向增大:增压使压缩终点及燃烧气体的温度与压力升高,
致使爆震的倾向增大。
热负荷增高:汽油机压缩比低,膨胀比亦低,致使排气温度较高;
局部调整,常用的办法是改变涡轮喷嘴环出口截面积,或改变压 气机通道截面积,可使联合运行线从压气机低效率区向高效率区 移动(向喘振线靠近)。
二、增压发动机在结构上的变动
增大供油量、调整供油系统 改变配气相位 减小压缩比、增大过量空气系数 设置分支排气管:原则是一根排气管所连各缸排 气必须不互相重叠。 冷却增压空气 一可提高充气密度;二可降低柴油机压缩始
点的温度和整个循环的平均温度,从而降低柴油机热负荷和排气 温度。
其他改动部分 加粗进气管、加强冷却系等
三、车用增压发动机性能
增压发动机具有升功率高、油耗较低、排污少等优点。
1)低速扭矩性能变化:低速由于增压压力不足,致使循环供 气量不足。增压后最大扭矩所在转速比非增压机型均有所 增加。通过放气调节可大大改善低速扭矩。
10-抽吸喷射泵 11-单向阀 12-真空储能罐 13-二次进气阀 14-曲轴箱排气装置 15-单向阀 16-增压空气冷却器
17-节气门控制单元 18-涡轮增压器换气阀 19-进气管
20-增压压力调节装置压 力传感器
21-增压压力限制电磁阀 22-机械式换气阀
23-曲轴箱排气装置压力 调节阀
24-二次进气泵电机
在柴油机排气阀开启瞬间,气缸中燃气状态为b,如果让燃气 在理想涡轮机中完全膨胀至大气压力时,涡轮机可能从废气中获得 的最大能量是b-f-1-b。
在排气初期,气缸中压力和排气管压力的压差较大,面积b-e5-b为废气由b膨胀到排气管内压力pT所消耗的能量E1,它转变为 热量加热废气,使实际进入涡轮的废气状态由e变为e`,在涡轮机内 沿e`-f`线膨胀到p0。面积2-4-e`-f`-2表示废气在恒压涡轮内的膨
刚开始排气时, 节流损失也很大,但 排气管压力pt迅速升 高,并接近气缸压 力,因则总的节流损 失便大降低。
两种增压系统的比较:
由于脉冲系统部分利用废气的脉冲能量,所以系统的可用有量 比恒压系统大。 脉冲增压系统中,pt波动较大,对气缸扫气有明显的好处。 脉冲增压系统中,排气管容积较小,当柴油机负荷改变时,排 气的压力波立刻发生变化,并迅速传递到涡轮机,引起增压器 较快地变动,所以脉冲增压的加速性能好。 从废气涡轮的效率来看,脉冲系统的涡轮平均绝热效率比恒压 系统的略低。 脉冲系统的废气瞬时流量也是周期变化的,其瞬时最大流量比 恒压系统的流量大。其涡轮尺寸较大,排气管结构也复杂。在 一台柴油机上,有时不得不采用几个废气涡轮增压器。
胀功,用符号E2表示。该 面积由两部分组成。1)面 积2-4-5-1-2为活塞推出废 气所做的功;2)真正废气 中可用的能量仅为面积1-5e`-f`-1。
二、脉冲增压系统
为利用在恒压系统中损失的那部分能量(面积b-e-5-b),采用脉 冲增压系统。 特点:尽可能将气缸中的废气直接而迅速地送到涡轮机中。 结构:涡轮机尽量靠近气缸,把排气管作得短而细,并且为了减少 各缸排气中压力波的相互干扰,用几根排气支管将相邻发火气缸的 排气相互隔开。排气管内压力是周期性脉动的。由于涡轮是在进口 压力有较大波动的情况下工作的,所以称为脉冲增压系统。
第七章 车用发动机的废气 ห้องสมุดไป่ตู้轮增压
通过涡轮增压系 统对吸入的空气 进行压缩,增大 气体密度,从
而,增加每个进 气行程进入燃烧 室的空气量,增 加循环供油量, 提高升功率和升 扭矩,达到提高 燃烧效率、提高
整机使用经济性。
第一节 概述
增压目的:提高发动机功率
将空气压缩并供入气缸,用以提高充气密度、增 加进气量。例:奥迪1.8T发动机(110KW)比同排量不 增压的1.8输出功率(92KW)大了18KW.
第二节 废气涡轮增压的工作原理
根据废气在涡轮机中不同的流通方向,涡轮 增压器可分为径流式涡轮与轴流式涡轮两类。 大、中型柴油机采用轴流式涡轮增压器,而车 用发动机则应用径流式涡轮增压器。
一、离心式压气机的工作原理 空气在压气机中的流动
空气沿收敛的轴 向进气道流入时,气 流略有加速。
在工作轮入口处,气流的绝对速度是c1,由于工
2)加速性能变差:由于涡轮增压器与发动机没有机械联系,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 发动的加速性比非增压差。
为改善加速性,采用脉冲增压,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 阀重叠角等。
3)经济性有所改善: 增压使功率范围扩大,而且高负荷的经济 运行范围也扩大了;在低负荷区,涡轮增压器的能量转换不 好,对低负荷经济性没有明显的好处。
空气从工作轮出来后,进入扩压器,扩压器为截面逐渐增大的 流道,空气流经扩压器时,它所具有的动能,大部分在这里转变为 压力能,气流的速度降低,而压力、温度升高。
扩压器由 无叶扩压器和 叶片扩压器组 成。
蜗壳作用 为收集从扩压 器流出的空 气,并继续进 行空气动能向 压力能的转变。
二、径流式涡轮机的工作原理
同时混合气范围窄,造成单位数量混合气的发热量大。
汽油机增压系统比柴油机复杂 存在着“反应滞后”现象: 增压器在进气系统中与节气门串接
在一起,当节气门突然开启,要求混合气量迅速变化时,增压器供气 往往跟不上。
二、汽油机增压系统的常用措施
1)电控汽油喷射系统在增压汽油机上应用 2)为克服增压带来爆倾向的增大,可采用为消除爆 震的点火提前角自适应控制。 3)增压空气进行中冷,对增加充量、降低热负荷、 消除爆震均十分有利。 4)采用增压压力控制系统:汽油机容许的增压压力 常比柴油机低。可通过进气或排气的放气系统、进 气或排气的节流控制、可变喷嘴环截面的涡轮等。
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