第2章 发动机的节能原理与技术-2－10.ppt

2.3.3发动机的增压技术 增压：对新鲜空气进行预压缩的过程称为增压。 增压后进入燃烧室内的新鲜空气量增多。这意味着可以燃烧更多的燃料，从而可以提高发动机功率。 柴油机采用涡轮增压技术的效果： 可增大转矩，提高汽车装载质量； 可提高功率30％～100％，甚至更多； 可减少单位功率质量，缩小外形尺寸，节约原材料，降低燃油消耗； 可减少柴油机系列品种，扩大使用范围。 实践表明：在一般柴油机上，将进排气管作适当变动，并调整加大供油量，加装废气涡轮增压器后，可明显增加功率，降低油耗。 6135G型柴油机改造为增压型6135ZG，其动力性和经济性比较： 性能对比见图所示。 1.有利于燃油经济性 柴油机增压后，平均指示压力大大增加，而其平均机械损失压力却增加不多，因此，机械效率ηm 提高； 由于增压适当加大了过量空气系数 Фa，使燃烧过程得到一定改善，其指示热效率ηi t往往也会有所提高； 增压机大多作泵气正功，也会使指示热效率提高； 如果增压和非增压发动机功率相同，则增压发动机可以减少排量，显然，这样使机械损失减少，燃油消耗率降低。另外，由于发动机排量减少，整台发动机体积、质量都会减少，这样降低整车油耗也有利； 发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。 2.有利减少汽车排气污染 由于增压柴油机有较充足的过量空气系数，有害气体排放量（HC、CO）一般为非增压机的1/3～1/2 ； 如果采用增压中冷技术，可显著减少 NOx 排放 。 3.发动机工作较柔和，噪声比较小 由于增压后，柴油机着火延迟期缩短，压力上升率降低，可以使燃烧噪声减少 ； 由于涡轮增压器的设置，使进、排气噪声也有所减少。 增压技术的缺陷 主要是在低速转矩特性和加速性下降等方面。 低速时，由于增压压力下降，转矩 TTq 的增量明显比高速时低，这就使转矩特性的低速段很不理想，影响汽车加速性能及爬坡性能。 起动有一定困难 起动时，由于未建立增压压力，而增压机的压缩比ε又比较低，所以起动、着火有一定困难。 影响加速过程 此外，动态过程中，气体压力反应缓慢，增压器叶片也有较大惯性，致使各种响应都变慢，不仅进一步影响了加速及起动性能，也因过渡过程拖长而使此时的排放和经济性能变差。 增压的类型 基本类型有： 机械增压 涡轮增压 气波增压等 (1)机械增压系统 图为电控汽油喷射式发动机上所采用的一种机械增压系统示意图。 (1)机械增压系统 图中机械增压器6为罗茨式(Roots-type)压气机。 由曲轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱动增压器6工作。 (1)机械增压系统 当发动机在小负荷下运转时，不需要增压，这时电控单元17根据节气门位置传感器3的信号，使电磁离合器断电，增压器停止工作。 同时，电控单元17向进气旁通阀5通电，使其开启，即在不增压的情况下，空气经进气旁通阀5及旁通管路进入气缸。 (1)机械增压系统 在进入气缸之前，空气先经中冷器7降温。 爆燃传感器9安装在发动机上，它将发动机发生爆燃的信号传输给电控单元17，电控单元则发出相应的指令，减小点火提前角，即可消除爆燃。 罗茨式压气机 在机械增压器当中，罗茨式压气机应用较广 罗茨式压气机 罗茨式压气机其结构如图所示： 转子3， 转子轴4， 传动齿轮7， 壳体9， 后盖5 齿轮室罩8等 罗茨式压气机 在压气机前端装有电磁离合器2及电磁离合器带轮1。 罗茨式压气机 在罗茨式压气机中有两个转子。 转子1： 发动机曲轴带轮-传动带-电磁离合器带轮1-电磁离合器2-转子1 转子2与第一个转子同步旋转。 传动齿轮7-转子2。 转于的前后端支撑在滚子轴承10上，滚子轴承和传动齿轮用合成高速齿轮油润滑。 在转子轴的前后端装置油封，以防止润滑油漏入压气机壳体内。 罗茨式压气机 罗茨式压气机的转子有两叶的，也有三叶的。通常两叶转子为直线型，而三叶转子为螺旋型(图)。 三叶螺旋型转子有较低的工作噪声和较好的增压器特性。 罗茨式压气机 在相互啮合的转子之间，以及转子与壳体之间都有很小的间隙，井在转子表面涂敷树脂，以保持转子之间以及转子与壳体间较好的气密性。转子用铝合金制造。 罗茨式压气机 罗茨式压气机的工作原理如图2—50所示。当转子旋转时，空气从压气机入口吸入，在转子叶片的推动下，空气被加速，然后从压气机出口压出。出口与进口的压力比可达1.8。 罗茨式压气机结构简单、工作可靠、寿命长、供气量与转速成正比。 ①单涡轮增压系统 只有一个涡轮增压器的增压系统为单涡轮增压系统，如图所示。 涡轮增压系统除涡轮增压器外，还包括进气旁通阀1、排气旁通阀9和排气旁通阀控制装置10等。 ②双涡轮增压系统 图为六缸汽油喷射式发动机的双涡轮增压系统。其中两个涡轮增压器并列