第八章车用发动机的废气涡轮增压概述提高发动机单机功率的方法,根据
N
p V i n
e
e h
=⨯-
30
103
τ
[ kw ]
1 改变发动机结构参数—缸数i,缸径D,冲程S, 冲程数τ
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2 提高转速n及活塞平均运行速度c m
3 提高平均有效压力p e
增压→γk↑→p e↑→N e↑
其中γk—充量密度。
一增压系统的分类
根据驱动增压器的能源不同, 分为三类。
K —压气机,T —废气涡轮机。
(一)机械增压系统
用于小功率发动机。由发动机曲轴直接驱动,p k≤016017
.~.[ Mpa ]。
但p k↑→消耗有效功率↑
若消耗的有效功率> 10%N i→N e↓↓ , g e↑↑。
(二)废气涡轮增压系统
1 广泛应用于柴油机。最大p p
e k e
-
>6, N e= 35~3500 [ kw ]。
2 缺点:
(1)由于增压器在前, 则必须应用汽油喷射系统或压力式化油器。
(2)通常化油器不能感受由于增压压力变化而引起的空气密度的变化。因此,
不能保证提供具有合适混合比的混合气。
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(3) 由于节气门关闭时限制了增压器排气, 容易导致增压器喘振。
3 缺点:
(1) 化油器与发动机之间隔了一个增压器。因此, 化油器对发动机工况变化反应不敏感。
(2) 混合气运行长, 燃料易在增压器中沉积。
(三) 复合增压系统
复合增压系统 →
γk ↑↑ → p e ↑↑ → N e ↑↑。
二 特性参数
(一) 增压比πk
由公式
N p V i n e e h =⋅⋅⋅⋅⨯-30103τ
[ kw ]    因为  V D s h =⋅π
42                  C sn n C s m m =→=30
30
代入上式
N i D p C e e m =⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪π
τ42 而平均有效压力
p h L e u i m v =00ηα
ηηρ 代入上式, 得未增压时发动机功率的分析式
N i D h L C e u i m v m =⋅⋅⋅⋅πτηαηηρ412
00    增压后, 空气密度由未增压时的大气密度ρ0变为增压后的密度
ρk k k
p R T = 代入上式, 得到增压后的发动机功率分析式
N i R D h L p T C e k u i m v k k
m -=⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅⋅⋅πτηαηη4120                      N p T e k k k
-∝    增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。
增压前 — ρ0000,,,p T v
增压后 — ρk k k k p T v ,,,
p p v v k k n
00=⎛⎝ ⎫⎭⎪                      ρρk k n
p p 001=⎛⎝ ⎫⎭
⎪    假定多变指数 n = 2, 则p p k 0
4=时, 才p k =20ρ 。压力增长很多而密度增大不多。这主要是因为增压后温度会升高的缘故, 若增压后温度不变, 则ρ与p 成线性关系。    p T R k k k ρ=, p T R 0
00ρ=。  则  ρρk k k T T p p 000=⋅    若在整个增压过程中, T k 下降或保持为某一常数, 则
T T k 0=const , ρρk k C p p =0。  此时 ρρk 0与p p k 0
成正比。
增压比 — πk k p p =0
银川车展低增压 — πk ≤ 1.4
中增压 — πk = 1.4~2.0
高增压 — πk ≥2.0
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福迪雄狮皮卡通常, 为了不使T k 过高, 在增压器与发动机之间设置一个中冷器, 对增压后的空气进行冷却, 称为中间冷却。
在πk ≥2的高增压时, 必须有中冷装置, 否则, T k 太高, 影响增压效果, 使Ne ↓↓, 并导致零件热负荷过高。但在πk ≤2.0的中、低增加时, 没有必要设置中冷装置。
(二) 增压度ϕ
由图中可见, 有中冷比无中冷时的ρk 增加很多。
为了说明发动机在采用增压后使功率
二手车评估网提高的程度, 引用增压度的概念
ϕ=-=---N N N N N e k e e e k e
1    发动机增压后增长的功率与增压前的
功率之比。
现四冲程增压柴油机, 高的增压度已
达 ϕ = 3.0 以上。
车用:ϕ = 10~60%,普遍 ϕ = 20~30%。
限制增压度提高的主要原因是机械负荷的
问题。
ϕ↑ → p max ↑↑ → 零件机械负荷↑ → 寿命↓。
增压比πk ↑ → 增压度ϕ↑。