第三章 发动机废气涡轮增压

第三章

发动机废气涡轮增压

Engine Exhaust-gas Turbo Supercharging

教师：许兆棠

淮阴工学院

主要内容

概述 废气能量的利用（自学）

废气涡轮增压器的基本结构和工作原理 废气涡轮增压的类型 汽油机增压概述 车用增压发动机的性能

第一节 概述

增压: 利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再 送入发动机气缸的过程。 增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增 大，使实际充气量增加, 提高发动机功率和改善经济 性。 增压分类: 按增压比（增压后气体压力与增压前气体压力之比 ） 低增压： ＝1.3～1.6， ＝700 ～1000kPa； 中增压： k ＝1.6～2.5， pme ＝1000～1500kPa； 高增压： ＞2.5， ＞1500kPa； 超高增压 ＞4.5～5.5， ＝2500～3500kPa。

按增压系统的结构形式： (1)机械增压系统 发动机输出轴直接驱 动机械增压器，实现对进 气的压缩。 增压器有：离心式 压气机、罗茨式压气机、 螺旋转子式压气机或滑片 转子式压气机等。 用于小功率发动机。

图3-1

罗茨式压气机

(2)废气涡轮增压系 统 压气机与涡轮 同轴相连，构成涡 轮增压器。涡轮在 排气能量的推动下 旋转，带动压气机 工作，实现进气增 压。 广泛应用于柴 油机。

废气涡轮增压器

涡轮增压的原理

红色为高温废气，蓝色为新鲜空气

(３)复合增压 系统 将废 气动 力 涡轮与 废气 涡 轮增压 器串 联 起来工 作， 称 为复合 式增 压系统。

(4)组合增压系统

组合式涡轮增压 系统由废气涡轮增 压与进气惯性增压 组合而成。在该增 压系统中，除废气 涡轮增压器外，还 有由稳压箱、共振 管、共振室等构成 的进气惯性增压系 统，利用压力峰值, 进一步提高增压后 的进气压力。

(５)气波增压系统

所谓气波增压， 是由曲轴驱动一个特 殊转子，在转子中废 气直接与空气接触， 利用高压废气的脉冲 气波迫使空气在互相 不混合的情况下受到 压缩．利用进气及 排气系统中的波动效 应来压缩进气。从而 提高进气压力。

增压的优点

1. 比质量小、升功率大

2. 降低造价、提高材料利用率 3. 排气噪声降低、燃烧噪声降低 4. 有利于高原等稀薄条件工作 5. 排放降低 6. 适用性广

增压的缺点

1. 热负荷与机械负荷大

2. 低速时转矩受影响

3. 加速响应性差 4. 增压器对发动机性能优化的限制

第三节 废气涡轮增压器的基本结构和工作原理 径流式 中间体 一、径流式涡轮的工作原理 涡轮

1 燃气在涡轮机中的流动

离心式压 气机

废气从工作叶轮转子的外缘由进 气蜗壳流入，经过一系列工作路径后 从涡轮中心轴向流出。 在涡轮工作叶轮中，叶片之间的 通