第十章內燃機的增壓講述介紹.ppt

1、工程機械的發(fā)動機結構，第10章內燃機的增壓，第1節(jié)增壓的基本概念增壓是利用專用的裝置(增壓機)在進氣中采用強制的方法，將新鮮空氣送入汽缸，其進氣量大于自然進氣的進氣量，其平均有效壓力的數值可以大幅提高。 內燃機增壓后，其功率提升的程度稱為增壓度。 內燃機增壓后進入汽缸的氣壓與大氣壓之比稱為增壓比。 用增壓的方法提高內燃機的電力指標也有限度，主要受機械負荷、熱負荷、制造增壓器的耐熱材料的允許溫度的限制。 增壓的方式主要有機械增壓、渦輪增壓和氣波增壓3種，雖然各自的結構工作原理不同，但能起到增加進氣壓的作用。 第一個增壓器是機械增壓，發(fā)明后稱為超級增壓器，渦輪增壓器在發(fā)明后為了將兩者區(qū)分開稱為超級

2、增壓器，機械增壓稱為機械超級增壓器第二節(jié)機械增壓由機械增壓器產生壓力，達到增壓效果，低速增壓效果好，機構緊湊，但驅動增壓器需要發(fā)動機功率，燃耗稍高。 機械增壓器壓縮機的驅動力來自發(fā)動機曲軸，一般用皮帶連接曲軸皮帶輪，間接驅動增壓器驅動曲軸運轉的扭力，達到增壓目的。 根據結構的不同，機械增壓出現(xiàn)了很多種類，包括葉片(Vane )、根(Roots )、Wankle等型號，根增壓器有雙葉和三葉轉子兩種型號，雙葉轉子很普遍， 其結構是在橢圓形的殼體裝有兩個繭的轉子軸的皮帶輪上安裝有電磁離合器，不需要增壓時，釋放離合器停止增壓，離合器由計算機控制，從而節(jié)省燃料。 機械增壓的特征是，不僅在低轉速下能夠得到

3、增壓，而且增壓的動力輸出也與曲軸轉速成正比，即機械增壓發(fā)動機的加速反應隨著轉速的上升，動力輸出增強，因此機械增壓發(fā)動機的操作感覺與自然氣極為相似，但是由于具有大的馬力和扭矩第三節(jié)渦輪增壓渦輪增壓的原理是，利用發(fā)動機運轉時排出的廢氣，利用廢氣使渦輪增壓器的排氣側轉子旋轉，排氣側轉子和進氣側轉子為同軸異室，當排氣側轉子達到一定旋轉速度時，驅動相反側的壓縮機在1臺發(fā)動機上安裝渦輪增壓器，與沒有安裝增壓器的情況相比，最大電力可以增加40%以上。 這意味著同一臺發(fā)動機經過增壓可以產生更大的電力。 我們最常見的1.8T渦輪增壓發(fā)動機，增壓后，動力達到2.4L發(fā)動機的水平，但燃油效率不比1.8發(fā)動機高，另一

4、個水平是燃油效率的提高和尾氣的減少。 渦輪增壓器的結構和工作原理，渦輪增壓器由離心式壓縮機、流出式渦輪和中間體三部分組成。 增壓器軸5經由兩個浮動軸承9支承在中間體14內。 中間體內有潤滑冷卻軸承的油路、防止?jié)櫥托孤┑綁嚎s機和渦輪機的密封裝置等。 離心式壓縮機由吸氣道6、壓縮機葉片、車輪3、無葉片式擴散管2及壓縮機渦旋件1等構成。當壓縮機旋轉時，空氣通過進氣道進入壓縮機的葉輪，沿著通過離心分離而在壓縮機的葉片1之間形成的流路，從葉輪的中心流向葉輪的周邊。 空氣從旋轉的葉輪獲得能量，使流速、壓力、溫度大幅提高后，進入葉片式擴散管3。 擴散管是漸增流路，空氣流過擴散管時減速增壓，溫度也上升。 在

5、擴散管中，空氣所具有的動能的大部分轉換為壓力能。 擴散管分為葉片式和無葉片式兩種，右圖為葉片式，無葉片擴散管是由渦旋件和中間體側壁形成的環(huán)狀空間，如圖7-11所示。 其結構簡單，外殼變化對壓縮機效率影響小，適用于車用增壓器。 葉片式擴散管的優(yōu)點是擴散比大，壓縮機效率高，但結構復雜，殼體變化對壓縮機效率有很大影響。 渦旋的作用是收集從擴散管流出的空氣，導入壓縮機出口，空氣在渦旋中繼續(xù)減速增壓，完成從動能轉換為壓力能的過程。 壓縮機葉輪是用鋁合金精密鑄造的，渦輪也是用鋁合金鑄造的。 2、流出式渦輪、渦輪作用是將發(fā)動機排氣的能量轉化為機械功。 流出式渦輪由渦輪、噴嘴、葉輪、排氣路等構成。 發(fā)動機排氣

6、經由渦旋件被導向葉片噴嘴3。 噴嘴是由相鄰葉片間構成的縮徑流路。 排氣流通過噴嘴時，將降壓、降溫、增速、膨脹、排氣的壓力能量轉換為動能。 從噴嘴高速流出的廢氣與葉輪1碰撞，在葉輪2形成的流路中繼續(xù)膨脹工作，推進葉輪的高速旋轉。 渦輪機的噴嘴也有葉片式和無葉片式。 現(xiàn)代流出式渦輪多采用無葉式噴嘴。 此時，渦輪機的渦輪除了具有使廢氣以一定角度進入渦輪機葉輪的功能之外，還具有將廢氣的壓力能和熱能部分轉換為動能的作用。 渦輪葉輪的工作溫度為900CA左右，大的離心慣性力作用較多，因此使用鎳系耐熱合金鋼或陶瓷材料制造。 陶瓷材料的重量減輕了2/3，渦輪增壓加速延遲的問題可以大大改善，但耐熱沖擊性能差。

7、噴嘴葉片由耐熱和耐腐蝕性的合金鋼鑄造或機械加工成形。渦管應用耐熱合金鑄鐵鑄造，內表面清潔。3、轉子渦輪葉輪、壓縮機葉輪和密封套等部件安裝在增壓器軸上，構成增壓器轉子，其轉速高達10萬20萬轉/分，必須經過動平衡檢測、調整。 增壓器軸一般使用韌性好、強度高的合金鋼40Cr或18CrNiWA制造。 4、增壓軸承用發(fā)動機增壓軸承采用浮動軸承，實際上是嵌入軸中的圓環(huán)，圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承臺之間存在間隙，形成雙重油膜，圓環(huán)懸浮在軸與軸承臺之間。 增壓器啟動后，圓環(huán)在軸和外殼之間緩慢旋轉。 增壓器工作時產生的推力由設置在壓縮機側的推力軸承承受。 三、增壓壓力的調節(jié)渦輪增壓系統(tǒng)中的排氣旁通閥3由控制膜盒1

8、控制。 控制膜盒內的膜片分到左室右室。 右室通過連通管11與壓縮機出口連通，左室通過大氣，其中的彈簧作用力向右作用，當壓縮機出口壓力大于彈簧作用力時，通過連動桿2強制打開排氣旁通閥，控制增壓壓力不超過限制值。 進氣旁通閥在發(fā)動機低速小負荷、渦輪增壓器不動作時動作(打開)，向氣缸內補充空氣。 渦輪增壓器工作時，壓縮機出口壓力克服進氣旁通閥膜內側的彈簧作用力而關閉。 現(xiàn)代發(fā)動機的電子控制單元根據壓縮機出口的增壓壓力傳感器的大小控制電磁閥的通電或切斷，開閉排氣旁通閥。 四、渦輪增壓器的潤滑和冷卻，來自發(fā)動機潤滑系統(tǒng)主油路的油，通過增壓器中間體的油入口1進入增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承，然后通過油

9、出口2返回發(fā)動機油盤。在增壓軸上安裝油封，一旦損壞，油消耗就會急劇增加，從發(fā)動機排氣中冒出青煙。 汽油機的渦輪增壓器由于熱負荷大，必須在渦輪側設置冷卻水套，用軟水管與發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)連通。 排水口3和出水口4都在中間體上。 如果只用機油和空氣冷卻渦輪增壓器，則在發(fā)動機以大負荷或高速運轉后，立即停止，可能導致軸承溫度過高，機油燃燒。 渦輪增壓是以超高轉速運轉的軸承，因此隨之而來的高溫排除和增壓過剩的泄壓很重要。 現(xiàn)在經常使用的是導入油潤滑和冷卻軸承，也有水冷式的。 渦輪增壓確實可以提高發(fā)動機的動力，但其缺點也不少，其中最顯著的是動力輸出反應的延遲。 搭載渦輪增壓器的汽車駕駛的感覺和大排放量的汽車

10、有一定的差異。 另外，經過增壓后，由于發(fā)動機工作時的壓力和溫度大幅上升，因此發(fā)動機壽命比沒有經過相同排氣量的增壓的發(fā)動機短，機械性能、潤滑性能也受到影響，渦輪增壓技術在發(fā)動機上的應用也受到一定限制。 另一方面，增壓空氣的中冷增壓壓力高時，功率相對于壓力的增加率低。 這是因為增壓后的空氣溫度變高，一個發(fā)動機進入氣缸內的空氣密度下降，輸出功率下降，第二個原因也會引起發(fā)動機的爆震。 因此，冷卻增壓的空氣，提高其密度，這是增壓空氣的中間冷卻，有利于提高發(fā)動機功率，降低燃料費，降低發(fā)動機熱負荷，減輕發(fā)動機的爆震傾向。 進行中間冷卻的裝置稱為中間冷卻器。 中間冷卻器的冷卻介質可以是水也可以是空氣。 二、增壓柴油機的結構特點1、降低壓縮比。 一般是12-14。 2 .增大過剩的空氣系數。 一般比非增壓柴油機大10%- 30%。 3 .加油系統(tǒng)。 由于燃料供給量的增大，必須增大油噴射泵的柱塞直徑，增大噴射器的噴孔徑和壓力，減小噴射器的提前角。 4 .曲柄連桿機構。 強化結構強度，強制冷卻活塞，降低熱負荷。 思考題： 1、增壓度和壓比是什么2 .增壓柴油機在結構上有什么特點？ 人只要有知