内燃机学教学课件作者周龙保44课件

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1、第四节内燃机的增压内燃机增压技术概述涡轮增压器的工作特性排气涡轮增压系统简介汽油机增压技术SUPERCHARGING主要学习内容内燃机增压概述INTRODUTION一、内燃机的增压定义DefinitionSuperchargingreferstoincreasetheairorfuel-airmixturedensitybyincreasingitspressurepriortoenteringtheenginecylinder二、内燃机增压的历史Development1907美国路易斯•雷诺（LouisRenault）机械增压发动机19

2、15瑞士阿尔弗雷德•波希(AlfredBuchi)排气涡轮增压发动机现代内燃机增压技术：增压压力、温度、流量排气温度、涡轮转速增压器电子控制技术机械增压(Mechanicalsupercharging)发动机输出轴直接驱动机械增压装置，实现对进气压缩。螺杆式、离心式、滑片式、涡旋式、转子活塞式等三、内燃机增压的方式SuperchargingTechnologies机械增压器(COMPRESSOR)RootssuperchargerTwin-screwsupercharger机械增压器(COMPRESSOR)SlidingVaneCompr

3、essorSpiralSupercharger机械增压器(COMPRESSOR)排气涡轮增压(Turbocharging)排气推动涡轮旋转,涡轮带动压气机工作，实现进气增压。压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器。定压和脉冲涡轮增压径流涡轮和轴流涡轮排气涡轮增压(TURBOCHARGOR)3.气波增压(COMPREX)waverotorsWaveSupercharging4.复合增压(CombinedSupercharging)SequentialTurbochargingSupercharger-AssistedTurbochargerE

4、lectricTurbo-Compounding5.涡轮复合(Turbo-compounding)二、增压对内燃机动力性和经济性的影响目的:提高动力性，并降低排放。BOOSTINGTHEENGINEPOWER三、发动机增压技术的优势与代价Advantagesanddisadvantages优势代价发动机动力性与经济性提高体积和质量功率密度提高材料利用率提高，成本下降排气噪声降低，高原功率恢复，压力升高率和燃烧噪声降低HC、CO和碳烟排放降低技术适用性广机械负荷及热负荷增加加速响应性能变差对低速转矩有不利的影响增压发动机性能的进一步优化，受

5、到增压器及中冷器的限制。排气涡轮增压（turbocharging）一、排气涡轮增压器（TURBOCHARGOR）压气机出口工作过程进口段：新鲜充量沿截面收缩的轴向进气道进入工作轮，压力温度略有下降，气流略有加速。叶轮通道：气流进入高速旋转的工作轮上叶片组成的气流通道内，吸收叶轮的机械能，使气体的压力、流动速度和温度均有较大的增长。扩压器：通道流通截面积逐渐增大，气体动能大部分转变为压力能，压力和温度进一步升高，速度下降。集气蜗壳：收集气体向内燃机进气管输送。二、离心式压气机的工作特性CENTRIFUGALCOMPRESSORPEFORMA

6、NCE气体温度、速度和压力变化过程压气机中的能量转换COMPRESSOREFFICIENCYEnthalpy-entropydiagram压气机消耗的机械功为：压气机的等熵效率为：离心式压气机的特性以流量为横坐标，压比为纵坐标，把不同转速下的压气机特性曲线绘制在一起，其中效率以等值线的形式表示，称为压气机的万有特性。流量特性在同一转速下，压气机增压比和效率随压气机流量的变化关系简称为压气机的（流量）特性。PerformanceofCompressor压气机损失分析图AnalysisofEfficiency摩擦损失气流内部及气流与工作轮叶片

7、表面、扩压器叶片表面等发生摩擦而产生。转速一定，流量增加，气流速度增大，摩擦加剧，摩擦损失增大而增加。撞击损失气流与叶片撞击造成。设计工况下最小，偏离设计工况撞击损失增加压气机的喘振（surge）在一定的转速下，当压气机的气体流量减小到一定程度后，气体就会在叶轮或扩压器入口处出现边界层的分离，导致气体回流，扩展到压气机的其他部分，气流出现强烈的振荡，引起工作轮叶片强烈的振动，并产生很大的噪音的现象。喘振喘振线各种转速下出现喘振的工作点联在一起。喘振流量出现喘振的流量。压气机的堵塞（CHOKING）某一转速下，当流量增加到一定数值后，压气机

8、的增压比和效率均急速下降，而流量却不会增加的现象。一般当压气机效率低于65％后就认为压气机发生堵塞。增加转速才能继续增加流量。堵塞压气机的通用特性（UNIVERSALPERFORMANCEM