发动机废气涡轮增压技术资料
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机械增压增压压力高，压 气机消耗的功率大。为使 内燃机机械效率不要过分 下降，增压压力Pk不能过 高。 Pk <160~170 kPa
主要用途：提高发动机低 速转矩
发动机废气涡轮增压技术资料
机械增压器的种类
机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内 燃机上常用容积式压气机： 罗茨式；螺杆式；转子活塞式。
第三章 发动机废气涡轮增压
本章要求： 了解：发动机增压方式。 理解：涡轮增压器的结构和工作原理。
发动机废气涡轮增压技术资料
第一节 概述
增压：为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度的方法。 （广义上，凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度 的一切方法，都称为增压。）
目的：通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排放性
一般，当增压空气的压力超过1.5MPa时，就值得采用 中冷。
解决空气温度过高的办法就是采用中冷器冷却增压后的 空气。
增压空气温度每降低20K，涡轮前的废气温度约可降低 20K，燃油消耗率可发减动机少废气3涡g轮增/k压W技术.资h料。
内燃机增压的优缺点
优点：
缺点：
改善了发动机性能： 提高了内燃机机械效率； 提高了内燃机的指示热效率； 改善了燃烧过程。
增压度φk：发动机在增压后增长的功率与增压前功率 之比
φk范围为10%~60%。大部分为20%~30%。
增压比k：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比 增压的范围:
低增压： k ＝ 1.3~1.6 （内燃机平均有效压力pme＝0.7～10MPa）
中增压： k ＝ 1.6~2.5 （pme＝1.0～1.5MPa）
发动机废气涡轮增压技术资料
２、废气涡轮增压
废气涡轮增压利用 内燃机排气中能量 来实现增压，油耗 率可低5%～10%。
质量功率和体积功 率比非自然吸气内 燃机明显改善，一 般可提高功率20%50%，易实现高增 压。
可降低排气噪声和 烟度。
发动机废气涡轮增压技术资料
废气涡轮增压的分类
废气涡轮增压器主要由压 气机和废气涡轮组成。
高增压： k ＞2.5 （pme＞ 1.5MPa）；
超高增压： k ＞ 4.5~5.5 （pme>2发.5动~机废3气.5涡M轮增P压a技）术资。料
增压中冷技术
增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密 度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下 降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷 又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃 烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加，排温过高， NOx增加。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功 率下降外，最主要的是爆震倾向增加。
增加了柴油机的 机械负荷；
增加了柴油机的 热负荷；
增加了发动机的升功率； 扩大了内燃机高原适应性：
增加了汽油机的 爆燃倾向。
有利于降低有害气体排放和噪声。
(HC降低，高负荷的NOx降低，空气充足使碳烟有所 降低；温度高使着火延迟期缩短）
发动机废气涡轮增压技术资料
１、机械增压
由曲轴经过齿轮增速箱驱 动压气机。
气波增压对内燃机工况反应迅 速，使气波增压的加速性好， 且低速时空气的压缩程度高， 低速转矩好。工作温度低，不 需要耐高温材料。但体积大， 噪声大，安装位置受到一定限 值。匹配要求高，防止窜烟。
发动机废气涡轮增压技术资料
５、谐波增压—ACIS
发动机废气涡轮增压技术资料
双增压器顺序增压
多缸发动机上使用两台增压器。 在低速时，使用一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速
发动机废气涡轮增压技术资料
离心式压缩机工作原理 主要参数：压气机转速 增压比 k=pk/p0 质量流量mk或容积流量V0
压气机转速nk 每分钟可达几万转甚至十几万转 压气机的绝热效率
发动机废气涡轮增压技术资料
压气机特性曲线
压气机转速
不变时，
各特性与 空气流量 间的关系
发动机废气涡轮增压技术资料
压气机的喘振与堵塞 压气机流量很小时，气流会出现强烈的振荡，引
反应性能。 在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。
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第二节 增压器
发动机废气涡轮增压技术资料
径流式涡轮的工作原理
燃气在涡轮机中的流动：废气在进气涡壳的引 导下均匀地进入涡轮，并推动涡轮高速旋转， 实现压力能与机械能的转换，低压废气从涡 轮中心轴向流出。
喷嘴叶片环上均匀安装带有一定倾角的叶片 组成多个渐缩通道，使部分压力能转变为动 能，便于高速气流均匀而有序地进入涡轮叶 轮。
起工作轮叶片强烈振动，并产生很大的噪声，压气 机的出口压力显著下降，并伴随很大的压力波动， 此现象称为压气机的喘振。
当压气机工作在喘振线右侧时，其工作是稳定的；
而当处于喘振线左侧时，压气机的工作就变得不稳 定甚至有危险了。
随着流量和转速的增加，喘振点对应的增压比是 向增大方向移动的
发动机废气涡轮增压技术资料
在压气机的某一转速下，通过压气机的气
体流量随增压比的降低而增加。当流量增
加到一定数值后，压气机通道中的某个截
面达到临界条件。当增压比继续降低时， 气体流量却不再增加，此时的气体流量称 为堵塞流量，也是该转速下压气机所对应 的最大流量。
发动机废气涡轮增压技术资料
可变进气道增压器
低速时使用一个进气 通道；高速时，进气 量大，使用两个通道， 可以改善增压发动机 的过渡性能。
压气机主要是离心式的。 废气涡轮分：
轴流式； 径流式； 斜流式（混流式）。
由于发动机排气能量利 用的不同，有两种经典 的、基本的增压形式：
脉冲涡轮增压；
等压涡轮增压。
发动机废气涡轮增压技术资料
3、复合增压
发动机废气涡轮增压技术资料
4、气波增压
气波增压是通过气波增压器利 用气体质点和压力波的反射特 性，使排气和进气之间进行直 接的能量交换，以增大进气密 度。
提高发动机功率的途径：
Baidu NhomakorabeaPe
Pm eVhn
30
i103
①改变结构参数。增加i、Vh(D、S)，减少τ，但体积和重量 增加 ②提高转速。但充量系数和机械效率减少，机件寿命减少， 噪音大 ③提高平均有效压力Pme。
提高平均有效压力Pme 方法：
减少过量空气系数发、动机提废高气涡充轮增量压系技术数资料、增加充气密度（增压）
主要用途：提高发动机低 速转矩
发动机废气涡轮增压技术资料
机械增压器的种类
机械增压所用的压气机除离心式压气机外，在车用内 燃机上常用容积式压气机： 罗茨式；螺杆式；转子活塞式。
第三章 发动机废气涡轮增压
本章要求： 了解：发动机增压方式。 理解：涡轮增压器的结构和工作原理。
发动机废气涡轮增压技术资料
第一节 概述
增压：为提高平均有效压力以增加气缸内封存气体密度的方法。 （广义上，凡是能够将内燃机进气密度提高到高于周围环境密度 的一切方法，都称为增压。）
目的：通过增加充气量，以提高功率，改善经济性和排放性
一般，当增压空气的压力超过1.5MPa时，就值得采用 中冷。
解决空气温度过高的办法就是采用中冷器冷却增压后的 空气。
增压空气温度每降低20K，涡轮前的废气温度约可降低 20K，燃油消耗率可发减动机少废气3涡g轮增/k压W技术.资h料。
内燃机增压的优缺点
优点：
缺点：
改善了发动机性能： 提高了内燃机机械效率； 提高了内燃机的指示热效率； 改善了燃烧过程。
增压度φk：发动机在增压后增长的功率与增压前功率 之比
φk范围为10%~60%。大部分为20%~30%。
增压比k：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比 增压的范围:
低增压： k ＝ 1.3~1.6 （内燃机平均有效压力pme＝0.7～10MPa）
中增压： k ＝ 1.6~2.5 （pme＝1.0～1.5MPa）
发动机废气涡轮增压技术资料
２、废气涡轮增压
废气涡轮增压利用 内燃机排气中能量 来实现增压，油耗 率可低5%～10%。
质量功率和体积功 率比非自然吸气内 燃机明显改善，一 般可提高功率20%50%，易实现高增 压。
可降低排气噪声和 烟度。
发动机废气涡轮增压技术资料
废气涡轮增压的分类
废气涡轮增压器主要由压 气机和废气涡轮组成。
高增压： k ＞2.5 （pme＞ 1.5MPa）；
超高增压： k ＞ 4.5~5.5 （pme>2发.5动~机废3气.5涡M轮增P压a技）术资。料
增压中冷技术
增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密 度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下 降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷 又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃 烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加，排温过高， NOx增加。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功 率下降外，最主要的是爆震倾向增加。
增加了柴油机的 机械负荷；
增加了柴油机的 热负荷；
增加了发动机的升功率； 扩大了内燃机高原适应性：
增加了汽油机的 爆燃倾向。
有利于降低有害气体排放和噪声。
(HC降低，高负荷的NOx降低，空气充足使碳烟有所 降低；温度高使着火延迟期缩短）
发动机废气涡轮增压技术资料
１、机械增压
由曲轴经过齿轮增速箱驱 动压气机。
气波增压对内燃机工况反应迅 速，使气波增压的加速性好， 且低速时空气的压缩程度高， 低速转矩好。工作温度低，不 需要耐高温材料。但体积大， 噪声大，安装位置受到一定限 值。匹配要求高，防止窜烟。
发动机废气涡轮增压技术资料
５、谐波增压—ACIS
发动机废气涡轮增压技术资料
双增压器顺序增压
多缸发动机上使用两台增压器。 在低速时，使用一台增压器以提高废气能量利用效率，改善低速
发动机废气涡轮增压技术资料
离心式压缩机工作原理 主要参数：压气机转速 增压比 k=pk/p0 质量流量mk或容积流量V0
压气机转速nk 每分钟可达几万转甚至十几万转 压气机的绝热效率
发动机废气涡轮增压技术资料
压气机特性曲线
压气机转速
不变时，
各特性与 空气流量 间的关系
发动机废气涡轮增压技术资料
压气机的喘振与堵塞 压气机流量很小时，气流会出现强烈的振荡，引
反应性能。 在中高速时，使用两台增压器以保证发动机功率输出。
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第二节 增压器
发动机废气涡轮增压技术资料
径流式涡轮的工作原理
燃气在涡轮机中的流动：废气在进气涡壳的引 导下均匀地进入涡轮，并推动涡轮高速旋转， 实现压力能与机械能的转换，低压废气从涡 轮中心轴向流出。
喷嘴叶片环上均匀安装带有一定倾角的叶片 组成多个渐缩通道，使部分压力能转变为动 能，便于高速气流均匀而有序地进入涡轮叶 轮。
起工作轮叶片强烈振动，并产生很大的噪声，压气 机的出口压力显著下降，并伴随很大的压力波动， 此现象称为压气机的喘振。
当压气机工作在喘振线右侧时，其工作是稳定的；
而当处于喘振线左侧时，压气机的工作就变得不稳 定甚至有危险了。
随着流量和转速的增加，喘振点对应的增压比是 向增大方向移动的
发动机废气涡轮增压技术资料
在压气机的某一转速下，通过压气机的气
体流量随增压比的降低而增加。当流量增
加到一定数值后，压气机通道中的某个截
面达到临界条件。当增压比继续降低时， 气体流量却不再增加，此时的气体流量称 为堵塞流量，也是该转速下压气机所对应 的最大流量。
发动机废气涡轮增压技术资料
可变进气道增压器
低速时使用一个进气 通道；高速时，进气 量大，使用两个通道， 可以改善增压发动机 的过渡性能。
压气机主要是离心式的。 废气涡轮分：
轴流式； 径流式； 斜流式（混流式）。
由于发动机排气能量利 用的不同，有两种经典 的、基本的增压形式：
脉冲涡轮增压；
等压涡轮增压。
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3、复合增压
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4、气波增压
气波增压是通过气波增压器利 用气体质点和压力波的反射特 性，使排气和进气之间进行直 接的能量交换，以增大进气密 度。
提高发动机功率的途径：
Baidu NhomakorabeaPe
Pm eVhn
30
i103
①改变结构参数。增加i、Vh(D、S)，减少τ，但体积和重量 增加 ②提高转速。但充量系数和机械效率减少，机件寿命减少， 噪音大 ③提高平均有效压力Pme。
提高平均有效压力Pme 方法：
减少过量空气系数发、动机提废高气涡充轮增量压系技术数资料、增加充气密度（增压）