汽车发动机增压.pptx

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1、会计学1汽车发动机增压汽车发动机增压2第一节第一节 概述概述n n定义：n n将空气预先压缩然后供入气缸，将空气预先压缩然后供入气缸，提高空气密度，增加进气量提高空气密度，增加进气量n n益处：n n增加发动机的功率增加发动机的功率n n改善发动机燃油经济性改善发动机燃油经济性n n良好的加速性能良好的加速性能n n减少污染减少污染第1页/共25页3二、增压方法二、增压方法1.机械增压系统n n增压器由内燃机通过齿轮、皮增压器由内燃机通过齿轮、皮带、链条等传动装置驱动，将带、链条等传动装置驱动，将空气压缩后送入气缸。空气压缩后送入气缸。n n优点：优点：n n低速增压效果好低速增压效果好n n

2、与发动机匹配容易与发动机匹配容易n n结构比较紧凑结构比较紧凑n n缺点：缺点：n n消耗发动机功率，燃油消耗率消耗发动机功率，燃油消耗率增加增加第2页/共25页42、废气涡轮增压、废气涡轮增压排气管排气管中冷器中冷器压气机壳压气机壳喷嘴环喷嘴环涡轮涡轮转子轴转子轴进气管进气管n n废气经排气管进入涡轮壳废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮降，而速度提高，使涡轮高速旋转。涡轮带动压气高速旋转。涡轮带动压气机叶轮一起旋转机叶轮一起旋转n n特点特点n n与内燃机没有机械联系，结与内燃机没有机械联系，结构简单，工作可靠。构简单，工作可靠。n n增

3、压后，热效率和机械效率增压后，热效率和机械效率提高，燃油消耗率下降提高，燃油消耗率下降n n重量增加比其功率增加小得重量增加比其功率增加小得多，使得升功率增加多，使得升功率增加n n排气污染得到改善排气污染得到改善缺点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况发生变化时，瞬态响应差，致使汽车加速性，特别是低速加速性较差。第3页/共25页53、气波增压、气波增压n n气波增压器中有一个特殊形状的气波增压器中有一个特殊形状的转子，由内燃机曲轴带轮经传动转子，由内燃机曲轴带轮经传动带驱动。在转子中内燃机排出的带驱动。在转子中内燃机排出的废气直接与空气接触，利用排气废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气

4、受到压缩，以提高压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。进气压力。n n特点特点n n结构简单，加工方便，工作温度结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无须不高，不需要耐热材料，也无须冷却。冷却。n n与涡轮增压相比，低速转矩特性与涡轮增压相比，低速转矩特性好。好。n n体积大，噪声水平高，安装位置体积大，噪声水平高，安装位置受到一定的限制。受到一定的限制。n n须进一步开发、研究，才能得到须进一步开发、研究，才能得到实际的应用。实际的应用。第4页/共25页64.复合增压系统复合增压系统n n同时利用废气涡轮增同时利用废气涡轮增压器和机械增压器。压器和机械增压器。n n为了保证起动

5、和低转为了保证起动和低转速负荷时仍有必需的速负荷时仍有必需的扫气压力。扫气压力。n n两种基本形式两种基本形式n n串联增压系统串联增压系统n n先经涡轮增压器提先经涡轮增压器提高压力高压力n n进入中间冷却器降进入中间冷却器降温温n n再经机械增压器增再经机械增压器增压压n n用于高增压发动机用于高增压发动机n n并联增压系统并联增压系统n n低速范围主要依靠低速范围主要依靠机械增压机械增压n n高速范围主要依靠高速范围主要依靠涡轮增压涡轮增压第5页/共25页7n n汽油机增压困难汽油机增压困难n n增压后爆燃倾向增加增压后爆燃倾向增加n n热负荷增大热负荷增大n n工况变化频繁，转速和功率

6、范围宽，增压器与汽油工况变化频繁，转速和功率范围宽，增压器与汽油机匹配困难机匹配困难n n涡轮增压汽油机加速性差涡轮增压汽油机加速性差n n汽油机增压系统中采用的措施汽油机增压系统中采用的措施n n电控技术电控技术克服难以匹配问题克服难以匹配问题n n点火提前角自适应控制点火提前角自适应控制克服爆燃倾向克服爆燃倾向n n对增压后的空气进行中间冷却对增压后的空气进行中间冷却克服爆燃倾向克服爆燃倾向n n采用增压压力调节装置采用增压压力调节装置克服加速性能差克服加速性能差第6页/共25页8第二节第二节 机械增压机械增压一、机械增压系统一、机械增压系统n n机械增压器机械增压器6 6由曲轴带轮由曲轴

7、带轮1212经传动带和电磁离合经传动带和电磁离合器带轮器带轮1111驱动增压器驱动增压器6 6工工作。空气经增压后再经作。空气经增压后再经中冷器中冷器7 7降温，然后进入降温，然后进入气缸。气缸。n n发动机小负荷运转时，发动机小负荷运转时，电磁离合器断电，增压电磁离合器断电，增压器停止工作。空气经旁器停止工作。空气经旁通阀及旁通管道进入气通阀及旁通管道进入气缸。缸。n n电控单元根据爆燃信号电控单元根据爆燃信号发出相应的指令减小点发出相应的指令减小点火提前角，以消除爆燃。火提前角，以消除爆燃。第7页/共25页9二、机械增压器二、机械增压器（罗茨式（罗茨式压气机）压气机）n n由转子、转子轴、

8、传动由转子、转子轴、传动齿轮、壳体、后盖和齿齿轮、壳体、后盖和齿轮室罩等构成。轮室罩等构成。n n罗茨式压气机中有两个罗茨式压气机中有两个转子。发动机曲轴带轮转子。发动机曲轴带轮经传动带、电磁离合器经传动带、电磁离合器带轮和电磁离合器驱动带轮和电磁离合器驱动其中的一个转子，而另其中的一个转子，而另一个转子则由传动齿轮一个转子则由传动齿轮带动与第一个转子同步带动与第一个转子同步旋转。旋转。第8页/共25页10n n转子型式：两叶、三叶n n转子材料：铝合金n n工作原理：第9页/共25页11三、电磁离合器三、电磁离合器n n安装位置n n传动带轮中传动带轮中n n工作原理：n n电磁线圈通电，电

9、磁线圈通电，主动板吸引从动主动板吸引从动摩擦片，离合器摩擦片，离合器结合结合n n电磁线圈断电，电磁线圈断电，主动板与从动摩主动板与从动摩擦片分开，离合擦片分开，离合器断开器断开第10页/共25页12第三节第三节 涡轮增压涡轮增压一、涡轮增压系统一、涡轮增压系统n n单涡轮增压系统：只有一个涡轮增压器单涡轮增压系统：只有一个涡轮增压器n n双涡轮增压系统：两个涡轮增压器双涡轮增压系统：两个涡轮增压器n n按气缸工作顺序，三个气缸为一组，驱动一个涡轮增压器按气缸工作顺序，三个气缸为一组，驱动一个涡轮增压器n n可防止排气干扰可防止排气干扰第11页/共25页13废气涡轮增压器的工作方式废气涡轮增压

10、器的工作方式n n恒压式n n各缸排气岐管接到一根总管，通各缸排气岐管接到一根总管，通向喷嘴环。增压比高的发动机采向喷嘴环。增压比高的发动机采用。用。n n脉冲式n n相邻缸的排气道分接到两根排气相邻缸的排气道分接到两根排气岐管，分别通向半圈喷嘴环。目岐管，分别通向半圈喷嘴环。目前汽车上多采用脉冲式。前汽车上多采用脉冲式。发火次序1-5-3-6-2-4排气歧管分组1、2、3 4、5、6第12页/共25页14两种增压工作方式比较两种增压工作方式比较n n脉冲增压脉冲增压的排气管容积较小，所以加速性好。n n脉冲涡轮的尺寸较大，排气管结构也较复杂，并受每根排气管连结气缸数目的限制。n n低增压时，

11、采用脉冲增压系统；高增压时采用定压增压系统。n n目前，工程机械和车用柴油机一般增压压力较低，并对加速和转矩等性能要求高，故多采用脉冲增压系统。第13页/共25页15二、涡轮增压器的结构及工作原二、涡轮增压器的结构及工作原理理n n由由离心式压气机、径流式涡轮机离心式压气机、径流式涡轮机及及中间体中间体组成组成 空气入口空气入口排气出口排气出口润滑油入口润滑油入口润滑油出口润滑油出口转子轴转子轴压气机叶轮压气机叶轮扩压管扩压管压气机壳压气机壳涡轮壳涡轮壳涡轮涡轮推力轴承推力轴承转子轴密封套转子轴密封套第14页/共25页16离心式压气机离心式压气机n n空气从旋转的叶轮获空气从旋转的叶轮获得能量

12、，使其流速、得能量，使其流速、压力和温度均有较大压力和温度均有较大提高。提高。n n流过扩压器时减速增流过扩压器时减速增压，温度也有所升高。压，温度也有所升高。n n空气在涡壳中继续减空气在涡壳中继续减速增压，完成由动能速增压，完成由动能向压力能的转换。向压力能的转换。第15页/共25页17径流式涡轮机径流式涡轮机n n废气涡轮按其废气在涡轮中的流动方向分为n n径流式涡轮径流式涡轮n n轴流式涡轮轴流式涡轮第16页/共25页18转子转子n n涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子。n n转子以超过100000r/min，最高可达200000r/min的转速旋

13、转，因此，转子的平衡是非常重要的。n n增压器轴在工作中承受弯曲和扭转交变应力，一般用韧性好、强度高的合金钢40Cr或18CrNiWA制造。第17页/共25页19增压器轴承增压器轴承n n是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。n n现代车用涡轮增压器都采用浮动轴承。第18页/共25页20三、增压压力的调节三、增压压力的调节n n进、排气旁通阀，是调节增压压力最简单、成本最低而进、排气旁通阀，是调节增压压力最简单、成本最低而又十分有效的方法。又十分有效的方法。n n控制膜盒中的膜片将膜盒分为上、下两个室，上室为空控制膜盒中的膜片将膜盒分为上、下两个室，上室为空气室经连通管与压气机出口相通，下室为膜片

14、弹簧室，气室经连通管与压气机出口相通，下室为膜片弹簧室，膜片弹簧作用在膜片上，膜片通过连动杆与排气旁通阀膜片弹簧作用在膜片上，膜片通过连动杆与排气旁通阀连接。连接。第19页/共25页21n n有些发动机上，排气旁通阀的开闭由电控单元控制的电磁阀操纵 第20页/共25页22变截面涡轮增压器变截面涡轮增压器n n通过改变喷管出口截面积来调节增压压力n n有叶径流式涡轮机n n原理：原理：n n转动喷管叶片，实现变截面转动喷管叶片，实现变截面n n工作过程：工作过程：n n喷管叶片与齿轮相连喷管叶片与齿轮相连n n齿轮与齿圈啮合齿轮与齿圈啮合n n执行机构往复移动，执行机构往复移动，齿圈带动齿轮转动

15、，齿圈带动齿轮转动，从而实现叶片的转动从而实现叶片的转动第21页/共25页23n n无叶径流式涡轮机n n原理：n n在喷管出口处安在喷管出口处安装轴向移动的挡装轴向移动的挡板来调节无叶喷板来调节无叶喷管出口截面积管出口截面积 第22页/共25页24改变进口截面积控制压力改变进口截面积控制压力n n原理：原理：n n在涡轮机的进口处安装一个可摆动在涡轮机的进口处安装一个可摆动2727角的舌片，角的舌片，n n工作原理：工作原理：n n可动舌片的转轴固定在涡轮机壳体上可动舌片的转轴固定在涡轮机壳体上n n可动舌片的摆动即涡轮机进口截面积的变化由电控可动舌片的摆动即涡轮机进口截面积的变化由电控单元

16、根据柴油机的转速信号进行控制单元根据柴油机的转速信号进行控制第23页/共25页25四、涡轮增压器的润滑及冷却四、涡轮增压器的润滑及冷却n n来自发动机润滑系统主油来自发动机润滑系统主油道的机油，经增压器中间道的机油，经增压器中间体上的机油进口进入增压体上的机油进口进入增压器，润滑和冷却增压器轴器，润滑和冷却增压器轴和轴承。和轴承。n n由于汽油机增压器的热负由于汽油机增压器的热负荷大，因此在增压器中间荷大，因此在增压器中间体的涡轮机侧设置冷却水体的涡轮机侧设置冷却水套，并用软管与发动机的套，并用软管与发动机的冷却系统相通。冷却系统相通。n n有些涡轮增压器在中间体有些涡轮增压器在中间体内不设置冷却水套，只靠内不设置冷却水套，只靠机油及空气对其进行冷却机油及空气对其进行冷却 第24页/共25页