汽车涡轮增压器构造和原理-2012讲解
43页1、汽车涡轮增压器构造与原理 主讲:张 虹 2012,11 车用涡轮增压技术概述 车用涡轮增压器增压的原理 车用涡轮增压的目的和作用 车用涡轮增压发展概况 汽车用涡轮增压器应用实例 汽车技术发展: 节能,提高燃油经济性 降低排放 新能源、新材料的应用纯电动、燃料电池、混合动力汽 车、替代燃料汽车等 系列化、模块化、轻量化、小型化、电子化 汽车增压技术发展背景 发动机技术发展: 汽车发动机面临低污染、低碳化、高品质的挑战 汽油机:采用提高压缩比、多气门和可变配气系统、增压技术、空燃 比传感器/氧传感器、直接喷射、稀混合气分层燃烧、EGR等技术,配 合三元催化剂等排气后处理技术 柴油机:采用轻质材料、超高压喷油、高增压、智能EGR、多气门 甲醇、乙醇、CNG、LPG、H2等代用燃料在内燃机上的开发应用会进 一步发展 汽车增压技术发展背景 涡轮增压技术的发展: 提高发动机功率、减轻单位功率质量、减小外形尺寸、降低燃油 消耗和强化现有非增压柴油机的最有效的措施之一。 涡轮增压中冷技术既是减少柴油机排放的有效措施。 促进轿车发动机发展的主要因素是排放、功率密度、性能、噪声 和燃油经济性,因此在轿车柴
2、油机和汽油机上也越来越多地采用 涡轮增压技术。 汽车增压技术发展背景 发动机增压的原理 发动机工作原理回顾 基本工作原理及其同空气增压系统的关系: 发动机是一种耗气机械,因为燃油需要与空气混合才能完成 燃烧冲程。 一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油,除了将黑烟和未燃 尽的燃油排到大气中外,不会产生更多功率,发动机供油越 多,黑烟就越浓。 超过空燃比极限后,单纯增加供油量只会造成燃油消耗量过 多、大气污染、废气温度升高,并使发动机寿命缩短。 增加空气量的能力对发动机来说是多么重要。 所谓增压,就是借助于装在发动机上的专用增 压装置,预先压缩进入气缸的空气,以提高进 入气缸中的充气密度。 增压的作用十分明显,在气缸容积一定的情况 下,充气密度大,新鲜空气的绝对量大,就可 以喷入较多的燃料进行燃烧,发动机就能发出 更大的功率。 发动机增压原理 发动机增压的原理 发动机增压方式: 机械增压 :利用机械传动的增压器进行增压 发动机加速性好,发动机泵气损失小,发动机油耗高,多 用于二冲程发动机。 废气涡轮增压 :利用发动机排气管排出的废气,经 过涡轮增压器的涡轮膨胀产生能量带动轴系旋转, 并通过压
3、气机将动能转换成压力能,重新将压缩的 气体进入到发动机气缸的过程。 气波增压:利用气体的压缩波和膨胀波来传递能量 的一种新型能量交换器。 复合增压:同时采用两种形式的增压方式 废气涡轮增压原理 涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余 能量来工作的空气泵。 废气驱动涡轮叶轮总成,它与压气机叶轮相 连接,当涡轮增压器转子转动时,大量的压 缩空气被输送到发动机的燃烧室里。 由于增加了压缩空气的数量,就可以使更多 的燃油喷入到发动机里去,使发动机在尺寸 不变的条件下而产生更多的功率。 废气涡轮增压原理图 废气涡轮增压器原理图 废气涡轮增压器结构图 涡轮系统 压气机系统 中间体(轴承体) 转子轴承系统 润滑与冷却系统 密封与隔热系统 其他紧固小零件 涡轮增压器总体结构 涡轮增压器转子轴承系统 第一讲:涡轮增压器概述 涡轮增压器增压的原理 车用涡轮增压的目的和作用 涡轮增压发展概况 汽车用涡轮增压器应用实例 强化发动机,提高发动机的平均有效压力Pe 发动机升功率Nl: 发动机进气密度增加,进入气缸的空气增多,所以允许喷入较 多的燃油,使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。 增压后的功率可比原
4、机提高6080%甚至更多,发动机的平 均有效压力可达到3Mpa 改善发动机的经济性 经济性: 增压后增加热效率,发动机功率上升,使发动机燃油经济性大 幅度增加。 车用涡轮增压目的 降低发动机的排气污染及噪音 采用涡轮增压可使燃烧更充分,CO,HC及PM的排放降 低,采用中冷可降低NOx排放。 发动机体积小,发射噪声的表面积小,涡轮的消声作用 。 高原或高温地带恢复发动机的功率 自然吸气的发动机,随着海拔高度的增加,其功率将下 降。涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到 氧气补偿,在高原地区工作时比不增压发动机功率下降 要少得多。 涡轮增压器的自我补偿功能,对海拔高度变化有较高的 适应能力 车用涡轮增压目的 提高柴油机功率、减轻单位功率质量、减小外形尺寸、 降低燃油消耗和强化现有非增压柴油机的最有效的措施 之一。 涡轮增压中冷技术既是减少柴油机排放的有效措施。 促进轿车柴油机发展的主要因素是排放、功率密度、性 能、噪声和燃油经济性,因此在轿车柴油机和汽油机上 也越来越多地采用涡轮增压技术。 热负荷与机械负荷都有所提高,应采取相应措施。 车用增压特点 第一讲:涡轮增压器概述 涡轮增压
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