《车辆发动机废气涡轮增压》第七章涡轮增压系统研究报告.ppt

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第七章涡轮增压系统
涡轮增压技术
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涡轮增压系统
􀁺 增压系统的发展
􀁺 实现高增压的增压系统
改善低速工况性能的增压系统
点燃式发动机增压
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增压系统的发展
在内燃机增压技术发展史上，首---米勒系统(2)
米勒系统技术特点：1）只改变进气门开闭时刻，从而改变实际压缩比，而排气门定时不变，即膨胀比不变。大负荷时膨胀比大于压缩比；2）进气门定时变化使开、闭时间共同提前或延后，相应气门重叠角也发生变化。高负荷时、进气门提前开、提前关，重叠角增大，有利于扫气，并降低热负荷；低负荷时，进气门延后关，多进气；3）启动及低负荷时，采用高压缩比，改善了部分负荷性能；高增压时，采用低有效压缩比，限制了最高爆发压力的过分增大，以确保发动机的可靠性；4）米勒系统中，在进气过程中由于缸内膨胀而又冷却一次，故米勒系统可实现低温循环；5）米勒系统有较低的缸内温度，NOx排放较低；6）米勒系统与其他增压系统比较，达到同样的平均有效压力时需要有较高的增压比；在高增压时，往往需要采用二级增压系统。
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高增压系统
---可变压缩比高增压系统
1 —外活塞
2 —内活塞
3 —弹簧集油器
4 —弹簧泄油阀
5 —上油腔
6 —进油阀
7 —通道
8 —止回阀
9 —下油腔
10 —泄油孔
可变压缩比活塞示意图
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带膨胀室的变压缩比原理图
高增压系统
---可变压缩比高增压系统
1——燃烧室
2——膨胀室
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高增压系统
---Hyperbar超高增压系统(1)
1—涡轮增压器 2—起动电动机 3—空气冷却器 4—旁通空气管 5—燃油泵 6—空气调节器 7—空气和排气的混合管 8—补燃室 9—点燃器和火焰控制器
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高增压的增压系统
---Hyperbar超高增压系统(2)
工作循环特点：1）高增压比；2）低压缩比；3）低温循环。
结构特点：1）旁通；2）旁通节流；3）补燃。
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高增压的增压系统
---Hyperbar超高增压系统(3)
质量和尺寸方面特点：1）主要零部件结构尺寸基本不变；2）热负荷基本不变；3）机械负荷基本不变。
优缺点：1）功率增长幅度大；2）扭矩特性宽广；3）加速性好；4）排放污染轻；5）油耗高、结构复杂。
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高增压的增压系统
---两级涡轮增压系统(1)
将两台不同大小的涡轮增压器串联运行，空气经两级压气机压缩，并经过中冷，压气机可由同轴或不同轴的两台排气涡轮驱动。
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高增压的增压系统
---两级涡轮增压系统(2)
单双轴式两级涡轮增压系统比较：1）双轴式运行范围宽，便于调节；2）两***立运行的增压器各自在高效区，总效率高；3）双轴式无需专门设计制造，总造价低；4）单轴式所占空间小。
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高增压的增压系统
---两级涡轮增压系统(3)
两级与单级涡轮增压系统比较：1）两级增压容易获得更高的增压压力，柴油机或获得更高的平均有效压力；2）因级的增压比越高，效率越低，所以两级比单级总效率高；3）两级增压便于中冷，可减少压缩功，提高压气机效率，降低柴油机热应力；4）两级增压可扩大运行范围，便于匹配；5）两级增压可降低级的轮周速度，叶轮和叶片应力小，强度高，可靠性好。
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高增压的增压系统
---两级涡轮增压系统(4)
缺点：1）两级增压空间大，质量大，造价高；2）两级增压之间的联合管道中，气体流动阻力和热损失大。
高、低压级的能量分配，即高、低压级涡轮膨胀比及压气机的增压比的分配，是两级增压系统设计关键
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改善低速工况性能的增压系统
􀁺 相继涡轮增压(STC)系统
二次进气(SIP)增压系统
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相继增压柴油机的结构示意图
改善低速工况性能的增压系统
---相继增压系统(1)
投入运行的涡轮增压器处于相对较小喷嘴环面积下运行，
发动机在整个运转区域内有较高的增压比和较好经济性。
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改善低速工况性能的增压系统
---相继增压系统(2)
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改善低速工况性能的增压系统
---二次进气系统
进气门关闭角度在下止点前10-25ºCA不变，但排气门在进气冲程下止点前50-20ºCA左右再开一次，目的是在起动和25%负荷以下运行时，使排气管中的一小股排气流入气缸，保证起动和低工况运行。
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点燃式发动机增压
汽油机涡轮增压近年来也逐步发展起来，如国内的Audi，magotan，Passat，Lacrosse，Cruze，Bora等都有增压机型。
其主要目的是提高升功率，减小发动机的尺寸和重量。也就是目前国际上流行的“downsize”概念。
---(1)
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点燃式发动机增