三、增压发动的缺点
① 增压发动机的机械负荷和热负荷较高。 ② 增压发动机很难满足车辆对转矩的适应性及瞬变工况的要求。 ③ 车用汽油机应用增压技术较困难。 ④ 适用的小型涡轮增压器发展晚并且效率偏低。
四、增压的衡量指标
1．增压度φ • 定义：发动机在增压后的增长的功率与增压前功率之比。 • 物理意义：表明增压后功率增加的程度。
大
大型增压器
压气机叶轮
• 作用:在其旋转时，使空气在离心力的作用下，受到压缩并甩向叶轮 外缘，使空气的温度、压力和流速都增加。
•半开式叶轮叶片和轮盘相连， 具有一定的强度和刚度，小型 增压机应用较多。 •开式叶轮只有轮毂和叶片，叶 片两端是敞开的，摩擦流动损 失大，效率低，易引起振动， 目前较少采用。 •星形叶轮是在半开式的基础上 发展起来的。这种结构能承受 较高转速，适用于高增压机。
3.复合增压系统
• 分类
• 废气涡轮增压与机械式增压并用，称为复合增压 系统。
主要应用在大功率柴油机上 • 排气能量除驱动涡轮增压器外，多余能量用于驱 动低压动力涡轮，通过变速箱将多余能量回送给 曲轴，也称为复合增压系统。
主要应用在增压度较高的发动机上
• 优缺点
输出功率大、耗油低、噪声小、结构复杂
πb
<1.6
1.6-2.5 >2.5
pme
700-1000kpa
1000-1500kpa >2500kpa
五、发动机增压的种类
•分类依据——增压器能量来源 •机械式增压 •废气涡轮增压 •气波增压 •复合增压
1．机械式增压
• 机械式增压系统是由发动机曲轴通过传动带、齿轮、链等传动装置， 直接驱动压气机的增压方式。
温度更高，还存在困难。 ④ 转子和壳体的热负荷不同，两者间的轴向间
隙难于满足要求。 ⑤ 对废气温度敏感，进出气的压差最大只能达
到10kPa。 ⑥ 材料成本高。
第二节 废气涡轮增压系统构造及原理
• 分类—废气在涡轮机中不同的流通方向
• 径流式 • 轴流式
• 车用发动机大多采用径流式涡轮增压器 • 径流式增压器组成
一般只有0.1～0.6左右。因为车用柴油机要同时考虑车辆的动力性、 经济性、排放和成本等多方面要求。
四、增压的衡量指标
2．增压比
•定义：增压器出口压力与环境条件下 大气压力(或增压器进口压力)的比值。
• pk—增压器出口压力； b
• p0—环境条件下大气压力。
pb p0
按照增压比分类
低增压 中增压 高增压
第八章 废气涡轮增压
目录
第一节 发动机增压概述 第二节 废气涡轮增压系统构造及原理 第三节 增压的特点及与发动机匹配 第四节 车用发动机增压的特殊问题
及改善措施
第一节 发动机增压概述
一、增压是提高功率的有效途径 • 发动机的有效功率
Pe
Pme Vs i n 103
30
二、增压发动的优点
1. 功率相同时，发动机的空间尺寸减小，重量轻， 对于提高发动机的经济性更有意义。
4．气波增压
• 气波增压是将废气的高能 量，直接传给新鲜充量， 以提高新鲜充量的密度的 系统。
• 增压器需要机械驱动，消 耗整机功率约1.0％～1.5 ％。
4．气波增压和废气涡轮增压的比较
• 都是利用发动机排出的废气的能量来进行增压， 与废气涡轮增压相比，气波增压的优点如下：
① 整个运行工况下，气波增压压力较高，低转速时 也能获得较大转矩和较好的经济性，工况适应范 围大。
② 加速性好，其轻巧的转子对负荷改变的响应几乎 无延滞。
③ 通过合理设计，可以使废气进入增压空气中，从 而起到废气再循环的作用，降低NOx的排放。
④ 通常不需要阀门控制。
4．气波增压和废气涡轮增压的比较
缺点：
① 结构尺寸较大，在发动机上安装受限制。 ② 噪声大。 ③ 用于汽油机时，由于其转速范围宽、流量大、
• 涡轮机、离心式压气机、支撑装置、密封装置、冷却系统、润滑系统
涡 轮 增 压 器 结 构 图
一、离心式压气机
(一)离心式压气机的基本构造及气体流动
进气道
• 作用：将气流有秩序地导人压气机的工 作叶轮进行压缩。
气流流向 气流损失 适用类型
轴向 沿轴向进入工
进气装置
作轮
小
小型增压器
径
• 作用:使流经叶轮后的气流速度降低，从而进一步增加气体的静压力。 • 分类
• 一种是入口小出口大的无叶扩压器(缝隙式扩压器)； • 另一种是叶片式扩压器。
三、离心式压气机工作特性
（二）离心式压气机的主要参数和工作特性 1.离心式压气机的主要工作参数
• 增压比πk • 流量 • 压气机转速ntb • 绝热效率ηkb • 压气机功率
2．废气涡轮增压
• 驱动能量来源：废气涡轮增压系统压气机由涡轮 机驱动，涡轮机则由发动机的废气推动。
• 增压器与发动机之间没有机械联系，结构简单、 工作可靠。
• 一般在未增压发动机上作些简单的改装，功率即 可提高30％～50％。
• 涡轮增压器适合于专业化大生产，质量好、成本 低。
• 涡轮增压器能利用废气的一部分能量，既可提高 发动机功率又能改善燃料经济性。
• Pea、Peo—增压后、增压前的有效功率
Pea Peo
Peo
增压度的选择
• 增压度取决于所采用的增压系统，采用中冷可使增压度提高。 • 汽油机的增压度受到爆燃的限制。 • 柴油机的增压度受燃烧最高压力的限制，通常以降低压缩比来补偿。 • 现代四冲程柴油机的增压度可达3以上，而车用柴油机的增压度不高，
• 机械增压的特点是结构简单，价格便宜，但当增压比较高时，消耗 的驱动功率很大，可超过指示功率的10％，而使整机的机械效率下 降，油耗增加。
• 机械增压主要用于小型机，通常其压气机出口压力不超过160～ 170 kPa。
2．废气涡轮 增压
• 原理：利用排气能量推动涡 轮，带动与涡轮同轴的压气 机叶轮压气，向发动机提供 压力高、密度大的新鲜充量， 从而提高发动机的功率和扭 矩。
2. 在达到额定输出功率时，摩擦损耗相对较小，在 部分负荷时，增压发动机的工况更接近最大效率 设计工况点。
3. 通过增压器的合理设计，可以将转矩特性改进为 低速高转矩，这对车用内燃机很有利。
4. 随行驶地区海拔高度升高而导致的功率下降，可 通过增压来弥补。
5. 通过增压可以使排放降低。 6. 降低噪声。 7. 经济性得到改善。