内燃机增压技术(2)..
内燃机原理(全)
五、二冲程内燃机工作循环和结构特点
1、工作循环特点：二冲程内燃机的工作 循环是在两个行程内，即曲轴旋转一周中 完成的。它和四冲程内燃机不同之处在于 它只有压缩和作功两个主行程，而其进气 和排气是在活塞处于下止点附近、以减小 部分压缩行程和损失部分作功行程为代价 来完成的，完成时间短，一般要通过提前 排气和随后的强制扫气、排气来实现。
的气缸容积称为燃烧室容积并以Vc表示。
7、气缸总容积Va：当活塞在下止点时，活塞上方 的气缸容积称为气缸总容积井以Va表示。
很明显：
Va = Vh + Vc
8、压缩比ε：气缸总容积与燃烧室容积之比称为 压缩比，以ε表示： Va
Vc
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小
的倍数，它对内燃机的性能有重要影响。
三、内燃机的发展趋势
(一)内燃机性能指标的发展动向
1．强化程度不断提高： 提高内燃机的强化程度，使之在有限的气缸 工作容积条件下提高内燃机的功率。
2．降低燃油消耗率、提高经济性
3．提高内燃机的可靠性和耐久性 无故障期为5000h，表征耐久性的指标是大修 期。常以压缩压力下降到一定值(2.2~2.7MPa)或各 缸压力差增大到一定值(0.3MPa)即认为应当大修。
注意：在上、下止点时 ，活塞的运动方向改变 ，同时它的速度等于零 。
3、行程s(stroke)：
上止点与下止点间的距离称为活塞 行程s。由图1—3可见，活塞行程s等于曲
柄半径r的两倍，即: S=2r
4、气缸工作容积V h ：在一个气缸中，活
塞从上止点到下止点所扫过的容积称为
气缸工作容积V h 。如气缸直径D和活塞
10、按转速分：有高速、中速和低速内燃机。目前 汽油机均为高速内燃机，最高转速一般在6000转/分 以上，比柴油机的转速高；汽车用柴油机最高转速 4000转/分左右；而工程机械柴油机最高转速一般为 1500转/分—2000转/ 分。船舶用柴油机转速一般为
内燃机运用新技术的研究与发展
内燃机运用新技术的研究与发展1.前言内燃机作为现代交通工具的核心动力之一，一直处于不断发展的状态，不断创新和尝试新的技术，以提高性能、减少污染、降低噪音和节能，强化其在市场上的竞争力。
在这个过程中，内燃机运用新技术的研究和开发是至关重要的。
2.燃烧技术燃烧技术是内燃机发展进程中的重要组成部分，它涉及到内燃机的燃料和气体混合过程、燃烧过程和排放废气处理等方面。
如今，以燃料预混和燃烧技术和柴油直喷技术为代表的先进技术已经广泛应用于内燃机中。
燃料预混和燃烧技术是指将燃料和空气先作为预混物进行混合，在气缸内进行燃烧。
这种技术可以实现液态燃料在较低温度下自发燃烧，从而降低了燃油的消耗和污染物的排放。
而柴油直喷技术则是将高压喷射的燃料直接送入气缸中，减少了燃料电喷系统中的零部件，抑制了油品冲刷，同时也提高了燃烧效率和动力输出。
然而，目前普遍存在的缺陷是，燃烧中的温度和压力过高，导致发动机的性能和寿命出现问题。
因此，将更多的精力放在燃烧技术的优化和提高发动机的燃烧效率上是十分必要的。
3.电子控制技术近年来，电子控制技术在内燃机中的应用越来越广泛。
这是因为电子控制技术可以实现对发动机各项参数的精确控制，提高了发动机的效率和性能，同时可以减少污染物的排放。
以发动机控制单元（ECU）为例，它是内燃机电子控制的核心部件，可以实现对燃油喷射、点火时期等参数的精确控制，并对排放质量进行监测。
这种技术的应用可以有效地降低污染物排放，同时还可以提高发动机的燃油经济性和可靠性。
4.涡轮增压技术涡轮增压技术是一种由排气驱动的机械增压方式。
在这种技术中，由排气驱动的涡轮使空气被压缩，从而提高了燃烧的效率和功率输出。
涡轮增压技术已经广泛应用于汽车、卡车、船舶和飞机等领域。
与传统的机械增压系统相比，涡轮增压系统具有更小的尺寸和更高的效率，并且可以更好地适应不同负载和工况的要求。
5.先进材料技术内燃机需要承受高温、高压和高速等工况要求，因此使用先进材料对内燃机的性能和寿命都有着重要的提升。
汽车新技术分类
汽车新技术分类随着科技的不断发展，汽车行业也正在经历前所未有的变革。
本文将分类介绍汽车新技术，主要包括节能技术、动力技术、底盘技术、电子技术、智能驾驶、轻量化技术和安全技术。
1.节能技术节能技术是汽车技术的重要发展方向之一，旨在降低汽车的能源消耗，提高燃油效率。
以下是节能技术的几种分类：（1）燃油节能技术：燃油节能技术主要通过改进发动机设计和制造工艺，提高燃油利用率和减少燃油消耗。
例如，缸内直喷技术、可变气门正时技术、涡轮增压技术等。
（2）新能源节能技术：新能源节能技术包括电动汽车、混合动力汽车、氢燃料电池汽车等。
这些技术利用电池、燃料电池或其他可再生能源来减少对传统燃油的依赖。
（3）节能材料技术：节能材料技术主要通过采用轻质、高强度、高效率的材料来降低汽车的质量和能源消耗。
例如，高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等。
2.动力技术动力技术是汽车技术的核心领域之一，直接影响汽车的的动力性和经济性。
以下是动力技术的几种分类：（1）内燃机技术：内燃机技术是传统的汽车动力技术，主要通过改进内燃机设计和制造工艺来提高动力和经济性能。
例如，缸内直喷技术、可变气门正时技术、涡轮增压技术等。
（2）新能源动力技术：新能源动力技术包括电动汽车、混合动力汽车、氢燃料电池汽车等。
这些技术利用电池、燃料电池或其他可再生能源来提供汽车的动力。
（3）动力系统技术：动力系统技术包括自动变速器、无级变速器、混合动力系统等。
这些技术的应用可以提高汽车的动力和经济性能。
3.底盘技术底盘技术是汽车技术的重要组成部分，直接影响汽车的操控性和舒适性。
以下是底盘技术的几种分类：（1）悬挂系统：悬挂系统的设计和材料能够影响车辆的操控性和舒适性。
例如，双叉臂式悬挂、麦弗逊式悬挂等。
（2）制动系统：制动系统的性能和稳定性直接影响了汽车的安全性能。
例如，盘式制动器、鼓式制动器等。
（3）转向系统：转向系统的精确性和稳定性决定了汽车的操控性能。
例如，机械转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统等。
内燃机的增压技术
内燃机的增压技术摘要：内燃机的增压技术现在已经得到了广泛的应用，对于提高内燃机的经济性和动力性起着相当关键的作用。
内燃机的增压需要利用专门的增压系统，在进气过程中采用强制的方法，以一定的压缩比，将更多的新鲜充量送入气缸内，更多的燃料可以与其混合燃烧，产生更多的热量，输出更高的输出功率。
本文主要介绍了内燃机的多种增压方式，分析了内燃机增压的特点，并详细阐述了废气涡轮增压的工作原理和分类。
关键词：内燃机增压增压方式废气涡轮中图分类号：tk4一、概述内燃机性能的改善的过程中，提高内燃机功率，尤其是提高内燃机升功率，是十分重要的一项措施。
内燃机所能发出的最大功率是主要根据气缸内燃料所能放出的热量决定的。
如果进入气缸前，空气经过压缩，则发动机进气密度增大，在相同的气缸容积内，可以有更多的新鲜空气与燃料进行混合。
因此采用增压的方式后，每循环的供油量可以大大地增加，内燃机也可以获得更大的功率，改善了内燃机的性能。
二、内燃机的增压方式1、机械增压机械增压是使用曲轴带动一组机械传动设备来驱动压气机进行工作的。
机械增压系统的结构较为复杂，增压比小，输出功率也较小。
但近几年，机械增压技术重新有了新的应用与发展，主要原因有：1）现代制造工艺水平有了较大改进，为机械增压提供了良好的技术环境。
2）小排量的发动机在采用废气涡轮增压时有较大难度，采用机械增压更为适合。
3）机械增压的加速响应性能好。
2、废气涡轮增压废气涡轮增压使用用排气过程中所排出废气的剩余能量来驱动压气机工作的。
因为废气涡轮增压利用了排气能量，所以既可以使内燃机功率输出变大，又一定程度的减少了燃油消耗率。
使得内燃机的经济性与动力性都有所提高。
3.、除了上述两种增压方式外，还有复合增压、气波增压、动力涡轮增压等应用较少的增压方式。
三、废气涡轮增压器1、废气涡轮增压器工作原理在内燃机中，燃料所供给能量的20～45%都是由排气带走的。
废气涡轮增压很好地利用了排气的能量来提高内燃机功率。
内燃机两级涡轮增压技术的研究
内燃机两级涡轮增压技术的研究近年来，随着客户要求的提高，对整车动力性、经济性、舒适性提出更高的标准，同时为了兼顾日趋严格的法规要求，两级涡轮增压技术成为增压技术的研究热点和发展趋势。
论文针对某型号两级增压柴油机进行试验，结果表明，两级增压有效提高了柴油机全工况性能，尤其是低速工况及部分负荷工况的动力性和燃油经济性。
标签：两级增压；涡轮；发动机性能0 引言随着能源与环境问题日益明显，且为适应越来越严格的排放法规要求，对内燃机的动力性与经济性提出了更高的要求。
因此，内燃机节能减排是备受关注的重大科学问题，也是国家能源战略的重要环节。
通过两级涡轮增压降低内燃机的排量，是内燃机节能和减排的关键技术之一。
1 两级涡轮增压技术的研究现状两级增压系统（Two-stage System）两级增压技术将两台涡轮增压器（大小可异同、可有无放气阀、可废气涡轮或机械、电力驱动）联合运行，通过控制系统可以按不同顺序、不同比例的多种调节措施对空气进行一级或两级压缩。
某两级涡轮增压是两个WGT增压器进行串联，通过真空调节器对增压器的高、低压技术进行控制，从而满足内燃机各工况下进气量的需求。
因此，近年来两级涡轮增压成为内燃机增压领域受到关注的热点之一。
但两级增压匹配复杂且难度大，是两级增压技术研究的主要难点。
两级增压系统有大小、类型不同的两级增压器，两级增压器之间以及它们与发动机的气动联系更为复杂，对匹配提出了更高的要求。
另外，高低压两级增压器在不同发动机工况下的运行特性及变化趋势是不一致的。
2 两级增压器性能试验及验证2.1 两级增压器性能试验论文选用某型号两级涡轮增压柴油机为研究对象，发动机主要参数见下表：2.2 试验结果：（匹配两级增压器与VGT增压器的区别）2.3 试验总结从以上图示可以看出，为兼顾低速与高速的动力性，两级增压器是非常完美的一个选择。
低速段，通过增压器高压级的工作来满足动力性；高速段，通过增压器低压级的工作来满足动力性。
内燃机二级增压
优点
1、能够消除涡轮迟滞； 2、可根据工况和海拔的变化精确控制 增压压力。
缺点
1、电机转速不足； 2、增压器轴承剧烈振动； 3、电机受高排温可靠性差； 4、电机变工况加速潜力不足。
基于VGT二级涡轮可调增压系统（R2T）
优点
1、大幅提高低速转矩； 2、有效避免了增压器效率降低、压气 机喘振、涡轮超温和超速等问题。
共同点：两者都需要更大的安装空间或者其他零件
区别： 1、电驱动压气机增压器可以拓宽增压特性图，叶片转动惯量小，而 且机械和热负荷也相对较低； 2、电驱动废气涡轮增压器在可能量回收这一方面较有优势，但此功 能比较复杂，其有效性仍需要验证。
05
技术展望
技术展望
电辅助二级增压系统可以解决涡轮 增压柴油机低速扭矩不足、加速响 应滞后和碳烟排放的问题，在二级 增压系统中应用前景巨大。
国内适用于电动增压器的压气机设 计方法还不成熟；高速电机技术复 杂 、 成本高昂 , 国内高速电机与世 界先进水平还有一定距离。
电辅助二级增压系统应用前景巨大，尽管 存在技术上的障碍 , 但是相信随着研究的进 一步深化, 这些问题终究会得到解决,电辅助 涡轮增压技术会越来越成熟。
谢谢！
敬请老师批评指正
采用二级增压技术可以进一步改善发动机排 放。增大空气供应量，配合合适的供油压力 和规律，使之尽可能完全燃烧，减少CO、 HC、PM 等物质的排放；降低燃烧温度，使 得氮氧化物生成减少。
02
国内外状况
国内研究现状
Domestic Research Situation
01 北京理工大学
A、设计了结构紧凑的二级增 压系统，将调节阀集成在高压 级涡轮壳内部； B、对普通二级增压系统匹配 方法进行了研究，建立了设计 工况点匹配和其他工况点的评 价计算模型； C、对不同海拔下柴油机可调 二级增压系统的经济性调节方 法进行了研究。
简述废气涡轮增压的工作原理
简述废气涡轮增压的工作原理
废气涡轮增压（Turbocharging）是一种常见的内燃机增压技术，通过利用废气能量来增加进气量和提高发动机的输出功率。
其工作原理如下：
废气能量回收：内燃机在燃烧燃料时会产生大量的废气，其中包含着高温高压的废气能量。
废气涡轮增压利用这部分能量，将废气引导到涡轮增压器中。
涡轮增压器：涡轮增压器由涡轮和压气机组成。
废气通过涡轮进入增压器，使涡轮高速旋转，产生巨大的动力。
涡轮与压气机通过轴连接，涡轮的高速旋转带动压气机旋转，使其产生高压气体。
压气机增压：压气机将进气进行压缩，提高进气密度和压力，将压缩后的气体送入发动机燃烧室。
通过增加进气压力，废气涡轮增压可以使发动机在相同排量下进入更多的空气，从而提高燃烧效率和输出功率。
控制系统：废气涡轮增压系统通常配备有控制系统，用于监测和控制涡轮增压器的工作状态。
控制系统可以根据发动机负荷和转速的变化，调节涡轮增压器的转速和进气压力，以确保发动机在不同工况下的最佳性能。
废气涡轮增压技术广泛应用于汽车、船舶、飞机等内燃机设备中，可以提高动力性能、减少燃料消耗和减低尾气排放。
通过有效利用废气能量，废气涡轮增压为内燃机提供了一种高效的增压解决方案。
涡轮增压的名词解释
涡轮增压的名词解释涡轮增压是一种常用于内燃机中的动力增压技术，通过增加发动机的进气压力，从而提高其燃烧效率和功率输出。
一般来说，涡轮增压分为单涡轮增压和双涡轮增压两种类型。
1. 涡轮增压的原理涡轮增压器是通过使用废气能量来驱动的，废气由发动机燃烧过程中产生，其中包含着巨大的能量潜力。
涡轮增压器由一对叶轮组成，其中一个叶轮与发动机的排气管相连，另一个叶轮则与进气管相连。
当发动机运转时，废气通过排气管流过涡轮增压器的叶轮，使其高速旋转。
旋转的叶轮会驱动进气管中的叶轮转动，从而将大量空气吸入发动机中。
2. 单涡轮增压器在单涡轮增压系统中，涡轮增压器只有一对叶轮。
当废气经过排气管流过涡轮增压器叶轮时，叶轮旋转并通过轴将动力传输到进气管上的叶轮。
进气的叶轮旋转，使大量空气被强制进入发动机中，进而增加了发动机的燃烧效率。
由于动力由排气管中的废气提供，单涡轮增压系统存在一定的滞后性，即在发动机低油门时可能出现涡轮拉力不足的情况。
然而，一旦发动机运转速度提高，涡轮增压系统会迅速提高进气压力，从而提供更强大的动力。
3. 双涡轮增压器双涡轮增压系统由两对涡轮组成，其中一对主涡轮负责增压，另一对副涡轮则提供辅助增压。
主涡轮与排气管相连，副涡轮则与主涡轮相对称地放置在进气管上。
这种设计可以提供更高的进气压力，并平衡涡轮拉力的变化。
主涡轮在车辆低油门时提供动力，而在高油门时则由副涡轮提供额外的增压。
双涡轮增压系统可以显著提高发动机的动力输出，并且在动态响应和燃烧效率方面效果更佳。
4. 涡轮增压的应用涡轮增压技术广泛应用于汽车、船舶和航空领域。
在汽车中，涡轮增压可以提高发动机的输出功率，并减少燃油消耗，降低尾气排放。
由于增压器能提供额外的空气进入发动机，汽车在超过一定转速后会表现出更为迅猛的加速性能。
船舶和飞机上的涡轮增压系统可以提供更高的动力和提高燃烧效率，使其在高海拔或高速情况下仍能保持出色的性能。
总结涡轮增压是通过利用废气能量来提高内燃机动力输出和燃烧效率的技术。
增压技术
发动机性能提高要求1.较高的输出功率和较宽的速度范围2.良好的低速扭矩特性3.良好的加速性能4.良好的燃料经济性5.良好的低温启动性能6.低噪声、低污染7.发动机的制动性能8.尺寸小、重量轻、结构简单、工作可靠9.造价低、使用维护费用低10.使用寿命长内燃机的升功率公式：NL=Pe∙ n / τ其中，NL：单位气缸容积功率；Pe：平均有效压力；n：转速；τ：冲程数。
注：根据单位换算系数未表示提高内燃机的功率的方法有以下几种：增加内燃机的排量(即改变内燃机的结构尺寸)；提高内燃机的转速；采用二冲程内燃机；提高内燃机的平均有效压力Pe平均有效压力：Pe=Hu∙ηi∙ηm∙ηv∙ρs / (α∙L0)其中，Hu：燃料的低热值；α：过量空气系数；L0：燃烧1kg燃料所需要的理论空气量；ηi：发动机指示效率（0.43-0.50)；ηm：发动机机械效率（0.78-0.85）；ηv：发动机容积效率（0.80-0.90）；ρs：气缸中的充气密度。
提高Pe的主要途径是增加进入气缸的空气密度ρs用增压器来提高进气充量密度,从而增加进入气缸内的空气量, 这样就可在气缸内喷入更多的燃油来达到提高Pe的目的。
增压的定义凡是能将内燃机进气的空气密度提高到高于周围环境的空气密度的一切方法实现增压的装置称为压气机或增压器。
增压后的压力为增压压力，用pc来表示低增压pc<0.18MPa(平均有效压力pe=0.8～1.OMPa)中增压pc=0.18～0.25MPa(平均有效压力pe=0.9～1.5MPa)高增压pc=0.25～0.35MPa(平均有效压力pe=1.4～2.2MPa)超高增压pc>0.35MPa(平均有效压力pe>2.0MPa)增压度——指增压内燃机标定工况的输出功率（增值）与原功率的比值增压度υ=（Peb-Pe0）/Pe0式中：Peb和Pe0分别为增压前、后标定工况的功率。
四冲程增压柴油机的增压度可高达300%以上，而车用增压发动机的增压度一般在10%~60%之间。
热力发动机原理-增压
图7－7 定压涡轮增压四冲程柴油机的理想示图
③扫气空气所具有的功Ws：ig24i； ④脉冲能量转化为热能，使废气温度升高而获得附加功： ee′f′fe。 （3）定压涡轮增压系统的优点 ）定压涡轮增压系统的优点： ①在定压条件下，全周进气，效率较高； ②排气管系统简单成本低。 （4）主要缺点： ）主要缺点： ①脉冲能量利用率低； ②发动机低速扭矩特性和加速性能差。 2.脉冲涡轮增压系统 脉冲涡轮增压系统 为了更好地利用内燃机排气的脉冲能量，可采用脉冲涡轮增 压系统， （1）特点 ） ①把柴油机各缸的排气支管做得短而细，通常是2～3缸连接
②在二冲程柴油机上，如果采用脉冲增压系统，采用高效率 的涡轮增压器，排气能量的20%以上可加以利用，则有可能实现 纯涡轮增压。例如6EL390ZC柴油机就是纯涡轮增压。 ③这种增压方式有两种方案： a)一种是以涡轮增压为第一级，机械增压为第二级； b)另一种是以机械增压为第一级，涡轮增压为第二级。采用 第一种方案的较多。 在同样的压比下，a)方式机械传动的压气机消耗的压缩功较 少，且体积也比较小，但其加速性能稍差。在满负荷时，总压比 πk的大部分甚至全部由涡轮增压器提供，机械增压几乎不起作用 。在部分负荷时，ηTk ↓机械传动的压气机提供的压比增加；在 起动时则全靠机械增压。
一根排气管，每一根排气管均和涡轮一个进气口相连接，整个排 气管系的容积较小，排气管内的压力波动大。 ②脉冲增压系统中排气管 内压力波动情况如图7－8所示。 a理想情况下排气无损失 ，排气管被瞬时充满，压力瞬 时升高，缸内压力p等于管内 压力pr； b实际上气门不可能瞬时 开启，排气管内也不可能瞬时 充满，气门喉口处存在节流损 失，所以排气门打开后，要经 过一段时间t后，排气管内压 力pr才能接近p，
kr −1 kr Va
涡轮增压柴油发动机工作原理
涡轮增压柴油发动机工作原理涡轮增压柴油发动机是一种高效的内燃机，其工作原理是利用废气能量驱动涡轮增压器，将进气压力提升，进而增加燃烧室内的气体密度，实现更充分的燃烧，从而提高发动机功率和燃油利用率。
一、引言涡轮增压柴油发动机是现代汽车中广泛采用的一种动力装置，其独特的工作原理使其具有高功率输出、低油耗和环保的特点。
二、涡轮增压原理涡轮增压柴油发动机采用了双进气道系统：一个是从大气中直接吸入的低压进气，另一个是经过涡轮增压器增压后的高压进气。
涡轮增压器由一个轮叶和壳体组成，发动机废气通过壳体流过轮叶，产生的高速气流驱动轮叶旋转。
旋转的轮叶再将进气压力提升后送入燃烧室。
三、工作流程1. 进气阶段：当发动机工作时，低压进气和高压进气同时进入气缸，低压进气通过气缸排出废气，高压进气则通过废气管进入涡轮增压器。
2. 压缩阶段：高速旋转的轮叶驱动空气经过压气增压段，使其压力增加。
增压后的高压气体再通过涡轮增压器的出口进入进气歧管。
3. 燃烧阶段：高压进气经过进气歧管进入燃烧室，与喷入的柴油混合后燃烧，产生高温高压的气体。
4. 排气阶段：燃烧后的气体通过排气歧管排出，驱动涡轮增压器的轮叶旋转，形成一个循环。
四、优势与应用涡轮增压柴油发动机具有以下优势：1. 提高动力输出：通过增加进气压力，使燃烧更充分，从而提高发动机的功率和扭矩输出。
2. 提高燃油利用率：增加进气压力可以提高压缩比，使柴油的燃烧更完全，提高燃油利用效率，降低油耗。
3. 改善低转速动力输出：涡轮增压器在发动机低转速时可以迅速提供更多的进气量，提高发动机的低转速动力输出。
4. 减少排放物：充分燃烧可以减少排放物的生成，使发动机更环保。
由于其高效节能、环保低排放的特点，涡轮增压柴油发动机得到了广泛应用，特别是在商用车辆和柴油轿车中。
五、发展趋势随着技术的不断进步，涡轮增压柴油发动机的工作原理也在不断完善和创新。
未来的涡轮增压柴油发动机可能采用电动涡轮增压器等新技术，提高增压的响应速度和精确度，进一步提高发动机的性能和经济性。
内燃机增压
内燃机增压（大家好好看~）来源：杨勇YY╄→丗堺的日志第一章1.内燃机增压的分类及其特点答：（1）机械增压系统（增压器由内燃机的曲轴，通过机械传动系统直接驱动，称为机械增压系统；增压器常用罗茨式压气机或离心式压气机；机械增压系统通常作为扫气或低增压用，一般用于小功率内燃机）（2）废气涡轮增压系统（离心式压气机由内燃机排出的废气驱动涡轮来带动，称为废气涡轮增压系统；它的结构简单，工作可靠，适宜于专业工厂大批量生产，能保证质量，降低成本，又由于它利用了废气的一部分能量，因而可提高内燃机的功率及改善内燃机的经济性）（3）复合增压系统（除了采用废气涡轮增压器外还装有机械增压器，称为复合增压系统；复合增压系统能保证在起动和低转速负荷时仍有必需的扫气压力，它有两种基本形式：一种是串联增压系统，一种是并联增压系统）2.复合增压的两种形式。
串联增压系统，并联增压系统。
3.涡轮增压中二级增压的定义。
混流涡轮与混合涡轮增压器的各自特点。
空气经两台串联的涡轮增压器压缩后进入发动机，这类增压系统成为二级涡轮增压。
混流涡轮:这种涡轮的性能特点介于轴流式涡轮和径流式向心涡轮之间，与径流式向心涡轮相比，径向尺寸较小但轴向尺寸较大，其通流能力和效率明显提高。
混合涡轮: 该增压器不仅能利用柴油机废气驱动增压器，而且能够发电。
第二章1.气体动力学基本方程组的几个假设条件。
（1）将气体看成是理想的，忽略粘性力的影响;（2）将过程看成是绝热的，忽略热传导的影响；（3）在高速气流中，重力的作用比惯性力小的多，忽略重力的作用；（4）将气体当做是完全气体（在热力学中称为理想气体）2.定义：绝热过程，连续方程，能量方程，欧拉方程，动量方程，状态方程，声速，滞止参数，临界参数。
绝热过程: 系统和外界之间无热量交换的热力过程。
连续方程：如果管道流动是定常量，根据质量守恒定律，有ρ1u1A1=ρ2u2A2 这是通用的连续方程。
能量方程：加入热量q+对系统所做的功=系统能量的增加欧拉方程：将牛顿第二定律（力=质量*加速度）应用于运动流体，以单位质量来推导，所得到的方程，即为欧拉方程。
可变截面涡轮增压技术
可变截面涡轮增压技术
可变截面涡轮增压技术是一种用于提高内燃机效率和动力输出的先进技术。
它通过改变涡轮增压器进气道的截面积，以适应不同工况下的进气要求，从而提供更高的增压效率和更广阔的工作范围。
传统的涡轮增压器在设计时通常采用固定的进气道截面积，这导致在不同转速和负荷条件下，进气流速和增压效率无法达到最佳状态。
因此，可变截面涡轮增压技术应运而生。
该技术的核心是一个可调节的进气道截面积，通常通过可变几何涡轮增压器（VGT）或电动涡轮增压器（EVT）来实现。
VGT通过改变涡轮进气和排气室之间的导流板位置来调节截面积，而EVT则通过电动机驱动的可调节涡轮来实现。
根据不同的工况需求，可变截面涡轮增压技术可以实现两种模式的切换：低转速高增压模式和高转速低增压模式。
在低转速下，增压器的进气道截面积会被调整为较小，以提供更高的增压比和更大的扭矩输出。
而在高转速下，进气道截面积则会被调整为较大，以提供更大的进气流量和更高的功率输出。
可变截面涡轮增压技术的优势在于它可以显著提高内燃机的瞬态响应和动力输出。
在加速时，通过快速调整进气道截面积，可实现更快
的增压响应，从而减少涡轮滞后和增压峰值延迟，提供更顺畅的动力输出。
此外，该技术还可以提高燃烧效率，减少排放和燃油消耗。
总的来说，可变截面涡轮增压技术是一项重要的发动机技术创新，它可以提高内燃机的效率和动力性能，同时也有助于减少环境污染。
随着对环保和燃油经济性要求的不断提高，可变截面涡轮增压技术将在未来的汽车工业中得到广泛的应用和发展。
内燃机学课后习题答案
2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？答平均有效压力是一个假想不变的压力，其作用在活塞顶上使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与 Pme 和 n 的乘积成正比。
（Pl=Pme·n/30T）2-6提升途径：1）采用增压技术，2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率，3）改善换气过程，提高气缸的充量系数，4）提高发动机的转速，5）提高内燃机的机械效率，6)采用二冲程提高升功率，7）增加排量2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优缺点及适用场合。
答（1）机械损失组成：1 活塞与活塞环的摩擦损失。
2 轴承与气门机构的摩擦损失。
3.驱动附属机构的功率消耗。
4 风阻损失。
5 驱动扫气泵及增压器的损失。
（2）机械损失的测定：1 示功图法：由示功图测出指示功率 Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率 Pe，从而求得 Pm,pm 及ηm 的值。
优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。
缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。
应用：上止点位置能精确标定的场合。
2 倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。
这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。
缺点：1 倒拖工况与实际运行情况相比有差别 2 求出的摩擦功率中含有不该有的 Pp 这一项。
3 在膨胀，压缩行程中，p-v 图上膨胀线与压缩线不重合。
4 上述因素导致测量值偏高。
应用：汽油机机械损失的测定。
3 灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率 Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。
内燃机学知识点
1．发动机的机械损失（1）活塞和活塞环的摩擦损失（2）轴承和气门机构的摩擦损失（3）驱动附属机构的功率消耗（4）风阻损失（5）驱动扫气泵和增压泵的损失2．机械损失的测定方法1示功图法2倒拖法3灭缸法4油耗线法3．排放指标1排放物的浓度mg/m32质量排放量g/km3比排放量g/kW.h4排放率g/kg4．提高动力性和经济性的途径1采用增压技术2合理组织燃烧过程,提高循环指示效率3改善换气过程,提高气缸的充量系数4提高发动机转速5提高机械效率6采用二冲程提高升功率5．提高理论循环热效率所受的限制结构强度的限制、机械效率的限制、燃烧的限制、排放的限制6．十六烷值定义正十六烷的十六烷值为100,α-甲基萘的十六烷值为0,当柴油的自然性同正十六烷和α-甲基萘混合燃料的自燃性相同时,正十六烷的体积百分比即为十六烷值;芳烃含量越高,十六烷值越低,排放性能越差;十六烷值一般在40-55;7．辛烷值异辛烷的辛烷值定为100,正庚烷为0,所含异辛烷的体积百分比;马达法辛烷值MON、研究法辛烷值RON8．内燃机实际循环工质的影响燃烧过程中,工质的成分和质量不断发生变化、传热损失理论循环中,工质和燃烧室壁面是绝热的,没有热交换、换气损失膨胀损失、活塞推出功损失、吸气损失、燃烧损失燃烧速度的有限性、不完全燃烧损失9．换气过程四冲程：从排气门开启到进气门关闭的整个过程;排气、气门叠开、进气二冲程：从排气口打开到关闭的整个过程;10．排气提前角：排气门在膨胀行程下止点前的某一曲轴转角位置提前开启,这一角度就叫排气提前角;一般在30-80°CA;排气迟闭角：排气门在上止点之后关闭的角度;一般在10-70°CA;排气过程分为：自由排气排气门打开到排气下止点和强制排气下止点到上止点、超临界排气和亚临界排气;11．进气提前角：进气门在吸气上止点前提前开启的角度,10-40°CA;进气迟闭角：进气门在吸气下止点后滞后某一曲轴转角后关闭,20-60°CA;提前与迟闭的目的：为了增加进排气过程的时面值或角面值,利用气体流动的惯性,增加进气充量或废气排出量;12．气门叠开在进排气上止点前后,由于进气门的提取开启和排气门的延迟关闭,使内燃机从进气门开启到排气门关闭这段曲轴转角内出现进排气门同时开启的状态,这一现象称为气门叠开;气门叠开角：排气迟闭角+进气提前角;增压柴油机：80-140°CA;13．换气损失：理论循环和实际循环的换气功之差;换气损失包括：排气损失、进气损失排气损失——从排气门提前开启到下止点,由于提前排气造成缸内压力下降,使膨胀功减小膨胀损失、活塞由下止点向上止点的强制排气行程消耗的功推出损失;措施：合理确定排气提前角,增加排气门数目,增加流通截面积;泵气功和泵气损失——泵气功是指缸内气体对活塞在强制排气行程和吸气行程所做的功；泵气损失是指与理论循环相比,发动机活塞在泵气过程所造成的功的损失;14．提高充量系数的技术措施充量系数是指内燃机每循环吸入气缸的新鲜充量与以进气管内状态充满气缸工作容积的理论充量之比;（1）降低进气系统的流动阻力加大进气门直径、增加进气门数目、合理设计进气道和气门结构（2）采用可变配气系统可变凸轮、可变气门正时（3）合理利用进气谐振（4）降低排气系统的流动阻力（5）减少对进气充量的加热15．内燃机增压方式机械增压、排气涡轮增压、气波增压、复合增压16．二冲程的换气过程：自由排气、扫气、过后排气或过后充气阶段;换气特点：换气时间短、进排气过程同时进行、扫气消耗功大、HC排放高;扫气方案：横流扫气、回流扫气、直流扫气17．换气过程质量评价参数扫气系数：换气过程结束后,留在气缸内的新鲜充量的质量m1与缸内气体总质量m0的比值;Φs=m1/m0扫气系数越大,扫气效果越好,一般在0.8-0.95之间;过量扫气系数：每循环流过扫气口的充量质量与扫气状态下气缸工作容积的充量之比;Φk=m k/m s较小好,一般在1.2-1.5之间;18．内燃机缸内的气体流动：涡流、挤流、滚流和斜轴涡流、湍流、热力混合;19．进气涡流定义：在进气过程中形成的绕气缸轴线有组织的气流运动;产生方法：采用带导气屏的进气门；切向气道、螺旋气道20．点燃式发动机点火过程：击穿阶段、电弧阶段、辉光放电阶段;燃烧阶段：（1）着火阶段是指电火花跳火到形成火焰中心阶段,着火阶段又称滞燃期;（2）急燃期是指火焰由火焰中心传播至整个燃烧室的阶段,又称火焰传播阶段;一般用压力升高率代表发动机工作粗暴程度、振动和噪声水平;（3）后燃期从急燃期终点至燃料基本上完全燃烧点为止21．滞燃期τi长短的影响因素（1）燃料本身分子结构和物化性能（2）开始点火时气缸内压力和温度,压缩比高,滞燃期短（3）过量空气系数,0.8-0.9时滞燃期最短（4）残余废气量增加,滞燃期增加（5）气缸内混合气运动强,滞燃期稍有增加（6）火花能量大,滞燃期缩短22．示功图中的燃烧特征参数缸内最高燃烧压力p max及对应的曲轴转角Φpmax；最高燃烧温度Tmax及其对应的曲轴转角；最大压力升高率；最高放热峰值等;23．不正常燃烧——爆燃定义：在某种条件下压缩比过高,汽油机燃烧会变的不正常,压力曲线出现高频大幅波动,火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的变化,称为爆燃;1汽油机敲缸爆燃发生的原因：终燃混合气的快速自燃;终燃混合气在正常火焰未到达前,已经出现火焰中心,并传播直至将终燃混合气燃烧完毕;轻微爆燃时,发动机功率略有增加；强烈爆燃时,发动机功率下降,工作变得不稳定,转速下降,发动机有较大振动;爆燃时,冷却系统过热冷却水和润滑油温度上升,气缸体和气缸盖温度上升; 24．强烈爆燃的不利影响1输出功率、热效率低；2发动机过热；3零件应力增加；4促进积碳的形成,破坏活塞环、气门和火花塞的正常工作；5加速机件磨损在汽油中添加辛烷值高的含氧化合物增加其抗爆性;25．防止爆燃的方法使用抗爆性高的燃料；降低终燃混合气温度；提高火焰传播速度或缩短火焰传播距离；缩短终燃混合气暴露在高温中的时间;具体有：1推迟点火；2恰当布置火花塞及合理设计燃烧室形状,使火焰传播距离最小；3终燃混合气的冷却,如减小终燃混合气部分的余隙高度；4增加流动,使火焰传播速度增加,改善终燃混合气的散热；5燃烧室扫气26．柴油机燃料供给与调节系统的要求（1）足够的喷射压力,保证燃料良好的雾化、混合气形成于燃烧;（2）每一工况精确、及时地控制每循环喷油量,多缸柴油机,各缸喷油量要均匀;（3）整个工况范围内,尽可能保持最佳喷油时刻、喷油持续期与理想的喷油规律;（4）保证柴油机安全可靠地工作;27．柴油机燃料供给与调节系统按结构分类1泵-管-嘴系统；2泵-喷嘴系统；3共轨式系统28．几何供油规律几何供油规律是指从几何关系上求出的单位凸轮转角或单位时间内喷油泵供入高压油路中的燃油量;即供油率dVp/dΦc随凸轮转角Φc的变化关系;是完全由柱塞直径和凸轮型线的运动特性决定的;29．喷油规律喷油规律是指在喷油过程中,单位凸轮转角或单位时间内从喷油器喷入气缸的燃油量;即供油率dVb/dΦc随凸轮转角Φc的变化关系;确定方法：试验法、试验计算法或计算法;30．喷油和供油提前角31．压缩天然气：CNG液化石油气：LPG废气再循环：EGR均质可燃混合气压缩自燃方式：HCCI32．空燃比33．内燃机污染物CO：是碳氢燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物;主要影响因素：可燃混合气的过量空气系数;点燃机怠速运转时,CO排放量大,全负荷时混合气较浓0.8-0.9,CO排放剧增;压燃机的CO排放比点燃机低很多,<1.5时,CO排放增加很快;HC：点燃式——排气、曲轴箱、蒸发排放物三种来源;产生原理：壁面淬熄、狭隙效应、润滑油膜的吸附和解析、燃烧室中沉积物的影响;柴油机HC完成由燃烧过程产生,没有曲轴箱、蒸发排放物;产生原理：燃油喷注与周围空气形成的混合气很不均匀,喷注外围,来不及着火就可能形成过稀混合气,燃料不完全燃烧形成HC排放;怠速和小负荷时HC排放大于大负荷;NOx：NOx中主要是NO,主要来源是参与燃烧的空气中的氮;主要影响因素：最高燃烧温度、含氧量;微粒：点燃式——含铅汽油燃烧产生的铅化物,硫酸盐和不完全燃烧产生的碳烟;柴油机碳烟主要由于燃料在高温下严重缺氧形成的;柴油机的微粒排放比汽油机大几十倍; 34．内燃机的负荷特性内燃机的负荷特性是指当内燃机的转速不变时,性能指标燃油消耗率be随负荷而变化的关系;测试时,变动测功机负荷大小,并相应调节内燃机的油量调节机构位置,以保持规定转速不变,稳定后得到一个试验点,不同负荷试验点相连得到负荷特性曲线;35．内燃机的速度特性内燃机的速度特性,是指内燃机在供油量调节机构柴油机是油量调节杆-油门,汽油机是节气门保持不变的情况下,性能指标转矩Ttq、功率Pe、燃油消耗率be和排气温度随转速变化的关系;速度特性测试时,将油门或节气门位置固定不动,调节测功器的负荷,内燃机的转速相应地发生变化,稳定后得到一个试验点,不同转速的试验点相连得到速度特性曲线;外特性：当柴油机的油门固定在标定位置,或汽油机的节气门全开时得到的速度特性,称为外特性;外特性反应了内燃机所能达到的最高动力性能,确定最大功率或标定功率、最大转矩及相应的转速;部分速度特性：油量低于标定位置时的速度特性,称为部分速度特性;36．万有特性万有特性一般是在以转速n为横坐标、平均有效压力p me或转矩T tq为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族燃油消耗率;。
内燃机原理内燃机增压
发动机形式：1.8 升/直列四缸/5气门 电控多点燃油喷射 /双顶置凸轮轴/可 变相位/废气涡轮 增压 排放标准：欧Ⅳ 最大功率(KW)： 120/5700 最大扭矩(N.m)： 220/1750-4600
发动机形式：2.4升 /V型六缸/5气门电 控多点燃油喷射/双 顶置凸轮轴/可变相 位/可变长度进气歧 管 排放标准：欧Ⅳ 最大功率(KW)： 130/6000 最大扭矩(N.m)： 230/3000～5000
7.1增压技术和增压方式
内燃机增压起源于内燃机的出现。
在20世纪30年代至60年代才应用于车用内燃机上。 20世纪80年代以来内燃机广泛地采用了增压技术， 使其成为内燃机的一个重要“模块” 。
一、增压技术
所谓内燃机增压就是利用增压器将空气或可燃混 合气进行预压缩，再送入气缸的过程。 注意：增压后，可以提高发动机功率和改善发动机经 济性。
主要优点是：涡轮在定压条件下全周进气，效率较高， 气流引起的激振较小，不易引起叶片断裂；排气管系 统简单，成本较低，易于布置和维护。 主要缺点是：脉冲能量的利用率低，内燃机的低速转 矩特性和加速性能较差。
2、脉冲涡轮增压系统
脉冲涡轮增压系统的特点是，整个排气管系的容 积较小且压力波动较大，把各缸的排气歧管做得细而 短，通常是三个气缸或两个气缸连接一根排气管，每 一根排气管均和涡轮一个进气口相连接，这样在每一 根排气管中就形成几个连续的互不干扰的排气脉冲波 进入废气涡轮机。
7.3涡轮增压柴油机的特点和性能
一、涡轮增压柴油机的特点
二、涡轮增压柴油机的性能
一、涡轮增压柴油机的特点
增压柴油机相对于非增压柴油机的特点： 为了保证增压柴油机在较高的机械负荷、热负荷 的条件下，能可靠耐久地工作，而在发动机主要热力 参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面所采取的 措施。
内燃机第六讲
二、汽油机的废气涡轮增压 废气涡轮增压在汽油机上的应用，经历了许多曲折，直到七十 年代以后，由于限制排放的要求，汽油机废气涡轮增压又再度引 起人们的重视。 在汽油机上增加一个涡轮增压器，相当于加大发动机的背压， 有助于HC、CO的燃烧过程在排气歧管内继续完成。增压后应用 较稀的混合气有助于抑制NOX的形成。 有试验证明，在一台四缸汽油机上，若原来的HC 、CO、 NOX的含量为100%，在增压以后，则分别下降31%、63%、和 71%。 增压将使汽油机压缩和燃烧时混合气的压力和温度增加，使 爆燃倾向增大。必须降低压缩比或使用高辛烷值燃料，或采用中 间冷却混合气和向气缸喷水等措施。实践证明，在使用辛烷值为 91的汽油时，汽油机的压缩比从8.6降到7.0，废气涡轮增压后的 最大功率可增加60%，一般增加40~50%。 汽油机增压时，增压器可以放在化油器之前，也可以放在
② 涡轮增压技术的应用范围愈来愈广。 先军用，后民用； 先四冲程，后二冲程； 先大型，后小型； 先柴油机，后汽油机。 据90年统计，美国80%以上的载重汽车已采用增压。 ③ 涡轮增压技术的理论愈来愈完善。 四、增压程度的表示方法： 增压程度的表示方法有两种： 1、 增压比πK 定义----压气机出口压力与大气压力之比。 πK=PK/P0 低增压 π k＜1.7 分类 中增压 1.7＜πk＜2.5 高增压 2.5＜πk
第三节 增压技术在柴油机上的应用
一、废气涡轮增压系统的实现 系统中，涡轮增压器与柴油机之间无任何机械联系。涡轮增压 器中，涡轮与压气机共一轴，废气涡轮部分地回收了柴油机的排 气能量，用所发生的功率驱动压气机。 1、确定系统形式 定压系统 系统分 脉冲系统 定压系统利用了排气的 等压能量，没能利用其脉冲 能量。涡轮的进气压力波动小，保持了全进气，工作效率高。 脉冲系统即利用了废气的等压能量，又利用了脉冲能量，提高 了增压效果，可以改善柴油机的部分负荷特性和加速性能。
增压技术复习内容
第一章增压压力：压气机的出口压力称为增压压力。
与压气机机构、尺寸、转速及效率有关。
<0.17MPa低增压；0.17-0.25MPa中增压；0.25-0.35MPa高增压；再大超高增压增压比：压气机出口压力与进口压力之比称为增压比。
增压度：内燃机增压后的标定功率与增压前的标定功率之差值与增压前的标定功率的比值称为增压度。
增压中冷：在增压柴油机中，为降低进入气缸的空气温度，增加空气密度，减少排放，使增压后的空气先在中间冷却器中冷却后，再进入气缸，这就是增压中冷。
增压方式：排气涡轮增压：是指利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀做功，用于驱动压气机的增压方式。
（1）定压增压：是指各缸排气汇入一根较粗的排气管，再进入涡轮的增压方式。
（2）脉冲增压：是指各缸排气通过各自较细的排气歧管分别进入涡轮增压的增压方式。
两种增压方式的比较：脉冲增压由于利用了脉冲压力波的能量，所以较定压增压有更好的增压效果，适用于低增压场合。
但也正是因为涡轮前压力的波动，影响了涡轮的效率。
随着增压度的提高，排气平均压力能增大，脉冲能量所占份额相对减少，故高增压场合一般不采用脉冲增压。
二级涡轮增压：空气经两台串联的涡轮增压器压缩后进入发动机，此类增压系统称为。
第二章离心式压气机结构：由进气道、叶轮、扩压器和压气机蜗壳等部件组成。
P35图功用：进气道：将外界空气导向压气机叶轮。
为降低流动损失其通道为减缩形。
压气机叶轮：是压气机中唯一对空气做功的部件，它将涡轮提供的机械能转变为空气的压力能和动能。
扩压器：将压气机叶轮出口高速空气的动能转变为压力能。
压气机蜗壳：收集从扩压器出来的空气，将其引导到发动机的进气管。
离心式压气机的工作原理：气体状态变化图P40进气道：入口处由于进气道是减缩形的通道，少部分压力能转化为动能。
因此，在进气道空气的压力略有降低，速度略有升高，由于压力降低，温度随之降低。
在压气机叶轮中叶轮对空气作了功，使空气的压力、温度、速度都升高。
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T4 s Ta ks T4 Ta
在涡轮增压器中压气机等熵效率一般为0.70-0.85。
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
（2）多变效率 定义：压气机多变压缩功和消耗的总功之比
kn Wkn / Wp
当忽略压气机进、出口的气流动能差时，故
kn
n (n 1) n(k 1) k (k 1) k (n 1)
由于多变压缩功大于等熵压缩功，故：
ks (0.97 ~ 0.99)kn
第二章
离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
1. 工作轮结构及工作特性
压气机工作轮由导风轮和叶轮组成，工作轮是压气 机最重要的元件，涡轮传输给压气机的功能通过工作轮 传给空气，从而使工作轮出口处的空气压力和绝对速度 都大大增加，以达到增压的目的。
D2 ---压气机工作轮外径
对增压器来说，工作转速一般控制在每分钟几万 转至十几万转，个别压气机最高转速达20万转/分以 上。
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
4)效率 压气机消耗的总功为
2 2 2 2 c c c c k Wp dp Wr 4 a R(T4 Ta ) 4 a a 2g k 1 2g 4
导风轮
叶轮
第二章
离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
压气机工作轮由导风轮和叶轮组成。其中， 叶轮按结构形式分为：闭式、半开式、开式 三种：
闭式
半开式
开式
第二章
离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
Gmax Gmin 3 ~ 4.5
• 压气机的流量范围决定了它适用的柴油机功率范 围，流量范围越宽，其适用的发动机机功率范围愈 大。
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
3) 转速 定义：压气机工作轮每分钟的转速称为压气机转速。
60u2 nk D2
u2 ---压气机工作轮外端线速度
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
2．压气机的等熵压缩功分析
压气机的作用是提高 气体的压力。并应在消 耗功为最少的情况下达 到预规定的压力值。在 各种条件下，等熵压缩 所消耗的功最小，故把 等熵压缩功Wks作为衡量 实际压缩过程好坏的心式压气机
离心式压气机工作过程分析
Wkn
4
a
dp /
（2-3）
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
将多变过程方程式
dp const n
代入（2-3）式，整理后得
( n 1)
d
Wkn nR T4 Ta / n 1
n---多变指数，与流动阻力有关。
第二章
§2-1
离心式压气机
• 式中： ---气体比重 k---等熵指数
第二章
§2-1 将dp代入(2-1)式，整理后有
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
kR T4 s Ta Wks k 1
又由于
P4 s k 1 k T4 s Ta ( ) Pa
Wks KRTa k
P4 S k Pa
p4 k pa
• P4---压气机出口气流压力 气机进口气流压力）
Pa------环境压力（压
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
• 2) 流量 • 定义：单位时间内流过压气机气体的重量或体积。 • 每一台压气机在一定的流量范围内，用给定增压 比下，其最大流量 Gmax和最小流量 Gmin之比来表示，一 般
2 2 c4 ca 式中：进气速度Ca与出口速度C4基本接近，故 0 2g
4
压气机消耗的总功主要用于气体的压缩功 a 服流动阻力损失 Wr
dp
，和克
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
（1）等熵效率 定义：压气机等熵压缩功和消耗的总功之比
ks Wks / Wp
当忽略压气机进、出口的气流动能差时，故
第二章 离心式压气机 §2-1 离心式压气机工作过程分析
1．离心式压气机结构简图及工作过程
第二章 离心式压气机 §2-1 离心式压气机工作过程分析
空气沿进气道（1）进入工作轮（2），沿着工作 轮上叶片所构成的通道流动，由于工作轮中空气随工 作轮一起旋转，因此受到离心力的作用，使空气压缩， 这时压力从P1增加到P2，气流速度从C1增加到C2， 空气在工作轮中的压缩及其速度增加是由于驱动工作 轮的机械功转化而来的 。在扩压器（3）中，把工作 轮流出的空气动能转为压力能，空气速度从C2降低 到C3，压力从P2增加到P3，空气经扩压器后，进入 出气蜗壳（4），在出气蜗壳中空气动能继续转变为 压力能，压力进一步升高到P4，速度降低到C4。
离心式压气机工作过程分析
•
• •
从T-S图看出，多变压缩功大于等熵压缩 功，即：
Wr Wkn Wks
Wr -----热阻功：因克服流动阻力消耗的功在
压缩过程中几乎全转变为热量，对气体进行了 补充加热，导致实际压缩功增加。
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
3．压气机的主要工作参数 • 1) 增压比 • 定义：压气机出口气流压力与进口气流压力之比。 它是压气机最主要的工作指标 。
2．1理想状态
空气从压气机进口状态a(Pa,Ta)被等熵压缩至出口 状态4s(,)，这时所需的等熵压缩功为 ： 4 s dp Wks （2-1） a
• 利用等熵压缩过程的气体状态方程式 pV K p K const (常数) •
dp const k ( k 1)d
1
k 1 k
k 1
(2 2)
R---气体常数
k ---增压比
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
2．2 实际状态
压气机的实际压缩过程是伴随着流动阻力损失和热量交换 的，是沿着熵增加的方向进行的。过程线a-4表示了该多变压 缩过程，为了便于进行多变压缩过程（实际）和等熵压缩过程 （理想）比较，通常认为两种压缩过程具有相同的初、终压。 这时实际压缩过程的终点4(P4、T4)和等熵压缩过程的终点 4s(P4、)在同一根等压线P4上。 多变压缩功为：