废气涡轮增压 ppt课件

缺陷:由于涡轮机是流体机械，而 发动机是动力机械装置，因此增压发 动机低速时的转矩增加不多；在发动 机工况发生变化时，瞬态响应特性较 差，从而使得低速加速性较差。
复合式增压系统
将废气涡轮增压和机械增压 组合使用。
在大功率柴油机上 采用比较多，其发 动机输出功率大、 燃油消耗率低、噪 声小，只是结构太 复杂，技术含量高， 维修保养不容易。
只有提高发动机的平均有效压力才是最经济有效的方法，它可通过 减小过量空气系数øa，提高充气效率ŋv和增加进入气缸的充量密度ρk来 实现。
因此，增大进气密度 k ，即提高进入气缸空气的压力 k ， 降低进入气缸空气的温度Tk是提高平均有效压力pme最有效的 方法。提高进入气缸空气的压力和降低进入气缸空气的温度的 办法是采用增压和中冷技术。
油机的增压度受到爆燃燃烧的限制。柴油机的增压度受到燃烧最高爆 发压力的限制，通常以降低压缩比来补偿。
增压度小于1.9时，为低增压；在1.9~2.5范围内，为中增压；在 2.5~3.5范围内，为高增压；大于3.5时为超高增压。
目前，车用发动机的增压度不高，在0.1~0.6的范围内，大 部分为0.2~0.3，而船用大型低速四冲程柴油机的增压度可达 到3.0以上。这是因为车用发动机增压不仅要求功率增加，而 且还要在较大的转速和负荷范围内满足动力性、经济性、排放 与成本等多方面的要求，因此增压度一般不宜过高。
作业
1.发动机的增压方式有哪几种，与其他方式相比 涡轮增压的优点有哪些？
2.增压为什么能够提高发动机的功率？ 3.发动机废气能量是如何利用的？ 4.汽油机涡轮增压的主要技术措施有哪些？
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。

器 注:四冲程机常用得ABB VTR型增压器使用外
置式滚动轴承
5)润滑方式
三种:甩油盘得飞溅润滑、专门油泵润滑、 柴油机润滑系统供油润滑。最好就是重力－ 强力混合润滑系统,因为透平油泵故障时重力 油柜能维持短时供油。专门油泵润滑油泵多 为齿轮泵,主机开航前备车冲车、试车后应及 时检查滑油泵供油情况
2)改善措施:复合增压
2复合增压类型
1)串联增压系统
(1)特点:涡轮增压器为第一级(增压约占增压压 力得70－95%),往复式压气机为第二级
(2)优点:柴油机起动性能好,低负荷性能好,利 于实现高增压。当增压器损坏时依靠往复泵 柴油机也能达70－80%标定转速,不需另设鼓 风机
缺点:结构复杂
(3)用于意大利FIAT机,一级用定压增压
二、废气涡轮增压器得工作原理 1、离心式压气机 1)进气道流道渐缩,气体压力、温度降低,流速
提高 2)工作轮对气体作功,压力、温度、流速升高 3)扩压器与排气涡壳流道渐扩,压力、温度升
高,流速降低
2、单级轴流式涡轮机
1)喷嘴环喷嘴流道渐缩,废气压力、温度降低而流速升 高
2)叶轮叶片前缘在径向沿转向向前扭曲,工作叶轮作机 械功,流道渐缩,废气压力、温度、绝对速度下降
3柴油机与增压器匹配
标志就是:柴油机达到预定得增压指标;增 压器在柴油机全部工作范围内都能稳定地运 转;既不喘振也不超速,并且尽可能在高效区 工作,即增压器工作特性曲线应离喘振线远 一点,又要处在高效率区
四 柴油机废气涡轮增压系统
组成:柴油机、压气机、废气涡轮、空气冷却器 与辅助扫气泵
(一)单独增压系统 1方式:定压增压或脉冲增压 2脉冲单独增压 1)优点:低增压时起动性能较好 2)适用机型:船用四冲程机广泛用;二冲程直流扫

评估标准
评估废气涡轮增压器的性能时，需要考虑其 提高发动机功率和扭矩的效果，以及其对燃 油消耗量和排放的影响。
技术参数与性能指标的优化建议
01 选择合适的增压比
根据发动机的需求选择合适的增压比，以提高发 动机的功率和扭矩输出。
02 调整转速范围
通过调整增压器的转速范围，使其更好地适应发 动机的工作需求。
保养与维修
根据需要进行保养和维修 ，包括更换损坏的零部件 和润滑系统等。
废气涡轮增压器的技术参数
03
与性能指标
主要技术参数
增压比
增压比是衡量增压器性能的重要参数，它表示增压器能够将进气压力提高的程度。增压 比越大，发动机的功率和扭矩输出就越大。
转速范围
转速范围表示增压器能够适应的发动机转速范围。转速范围越宽，增压器的适应能力就 越强。
压缩比
压缩比表示增压后的空气被压缩的程度。合适的压缩比能够提高发动机的效率和性能。
性能指标的测试与评估
测试设备
为了评估废气涡轮增压器的性能，需要使用 专业的测试设备，如发动机台架、流量计、 压力表等。
测试过程
在测试过程中，需要记录增压器的转速、进气压力 、进气温度、燃油消耗率等参数，以便进行性能评 估。
废气涡轮增压器教学 课件
目录
• 废气涡轮增压器简介 • 废气涡轮增压器的工 废气涡轮增压器的故障诊断与排除 • 废气涡轮增压器的未来发展趋势与
展望
01
废气涡轮增压器简介
定义与工作原理
定义
废气涡轮增压器是一种利用发动机排出的废气能量来驱动涡轮，从而对发动机进气进行增压的 装置。
工作原理
废气涡轮增压器的工作原理是利用废气中的能量来驱动涡轮，涡轮再通过轴与增压器叶片相连 ，从而驱动增压器叶片旋转，对进气进行压缩，提高发动机的进气压力和流量，达到提高发动 机功率和扭矩的目的。

结论
废气涡轮增压系统作为一种高效能、环保的动力增压技术，在多个领域中得 到了广泛应用，并将在未来继续发挥重要作用。
3 提高燃油经济性
通过增加进气密度，减少燃油消耗，使发动 机更加节能。
4 减少尾气排放
废气涡轮增压系统可以提高燃烧效率，减少 不完全燃烧产生的尾气排放。
废气涡轮增压系动机排出的废气能 量，驱动涡轮转子来增压。
废气涡轮增压器控制 系统
控制涡轮增压器的启停和增压 程度，以满足不同工况下的需 求。
废气涡轮增压器和发 动机之间的连接
通过排气系统和进气系统与发 动机连接，将增压产生的气体 引入到发动机中。
废气涡轮增压系统的应用
汽车领域
废气涡轮增压系统在汽车中广泛应用，提供更强劲的动力，并提高燃油经济性。
航空领域
废气涡轮增压系统被用于飞机和喷气式发动机，提供高海拔高速性能。
工业领域
废气涡轮增压系统在工业领域中用于发电机组、燃气轮机等设备。
《废气涡轮增压》PPT课 件 (2)
废气涡轮增压是一种高效能、环保的动力增压技术。本课件将介绍废气涡轮 增压系统的优点、构成、应用，以及其在多个领域中的重要作用。
废气涡轮增压系统的优点
1 提高发动机功率和扭矩
通过增加进气密度，提供更多的氧气，使发 动机性能提升。
2 改善燃烧效率
废气涡轮增压系统可以使燃油更充分地燃烧， 提高热能利用率。

高压废气的脉冲气波(膨胀波与压缩波
)，迫使空气压缩，以提高进气压力
优缺点：
1．与涡轮增压相比，可改善低速扭
矩
2．结构简单、加工方便、对主要件
（转子、轴承)的材料及工艺要求不高
3．加速性好
4．工况范围大
5．尺寸与重量比较大，必须由曲轴
驱动，往往受安装位置的限制
6．噪声大
精选ppt
28
发动机增压技术上的困难
经济性很有意义。在内燃机重量体积改变 （增加）不大的情况下，可提高功率20%-50%。
2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率5%10% 。
3)减少了排气污染及噪声。
4)降低了单位功率的造价。
5)对补偿高原功率废气涡轮增压与非增压性能比较
1．由于利用了废气能量， 有利于改善整机动力性及 经济性 2．改善了排放品质 3．起动性、加速性变差 4．改善低速扭矩特性有一 定困难 5．热负荷及机械负荷增加
功率之比。
k
NekNe0 Ne0
Nek 1 Ne0
❖ Ne-0、Ne-k——分别为增压前、后的功率。 ❖ 目前车用：10%-60%范围内，大部分20%-30%
精选ppt
13
❖ 二、增压的分类 ❖ 1．按增压比分类
πk Pe（kP) 低增压 1.3~1.6 700~10
00
中增压 1.6~2.5 1000~1 500
变为增压后的密度
k
pk R Tk
代入上式, 得到增压后的发动机功率分析式
N e k 4R i 1D 2h L u 0 i mvT p k kC m
N ek
pk T 精选pkpt
9
增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。

静止件 铜片密封环
静止件
h
钢丝
h
转动件
转动件
静止件 梯形螺纹
h
转动件
（a）
（b）
（c）
① 750涡轮增压器 工作参数 空气的进排气壳
四
.
典
型
压气机
构
隔热墙
造
介
绍
废气的进排气 壳
废气涡轮
轴与轴承 润滑 冷却
油、气密封装置
1-涡轮进气蜗壳；2-喷嘴环；3-废气排气壳；4-叶片；5-叶轮；6-导流器；7、8-气封；9-压气机排气蜗 壳；10-扩压器；11、12-增压器叶轮；13-进气壳；14-消音器；15-推力盘；16-滑块；17-电动转速表； 18、36-滑动轴承；19-消音器盖；20、21-金属滤网；22-导风环；23-消音环；24-定位臂；25-螺栓； 26-消音器底座；27、34-挡油环；28-油封和气封；29-螺母；30-支座；31-隔热墙；32-支座；33-管子；
III. 反动力矩的产生：叶轮叶片的通道是收缩 的，当气流在旋转的叶轮中流动时因膨胀 加速，而给涡轮以反作用力，使叶片得到 一个反作用力矩，使叶轮回转。
燃气的热能和动能转换成叶轮的机械功，在冲击 力矩和反动力矩两种力矩作用下回转的涡轮机称 反动式涡轮机，只具有冲击力矩者称冲动式涡轮 机。废气涡轮增压器多为反动式涡轮机。
内支承
➢ 两个轴承在涡轮与压气机之间的内侧，叶轮 两端悬臂放置，在小型废气涡轮增压器上获 得广泛的应用。
➢ 特点：重量较轻，造价也较低，维护保养转 子较方便。轴向长度较短，但其油、水、气 的密封布置较困难，缺点是有一侧的轴承很 靠近涡轮端，轴承的工作条件较差，更换轴 承很不方便，需先拆去叶轮后才能更换轴承。

• 发动机转速增快时， 废气排出速度与涡轮 转速也同步增快，叶 轮就压缩更多的空气 进入汽缸，空气的压 力和密度增大可以燃 烧更多的燃料，增加 燃料量和调整发动机 的转速，就可以增加 发动机的输出功率。
废气涡轮增压系统优越性
• 一台安装涡轮增压器的发动机，其最大功 率与未装增压器的时候相比可以增加10% 至40%，甚至更高。这样也就意味着同样 一台的发动机在经过增压之后能够产生更 大的功率但能耗不会增加，提高了燃油经 济性和降低尾气排放，更能满足现在的发 展需求。
缺点与不足
• 安装涡轮增压系统的 发动机在工作时，压 力和温度都很高，发 动机寿命相比同排量 没有增压器的发动机 寿命要短，而且机滞 后！
缺点与不足
• 增压器废气涡轮端的 工作温度在600度以上， 增压器的转速也非常 高，最高转速可达到 25万转每分钟，这对 涡轮配件的材料和加 工工艺要求都非常高， 很大程度上限制了涡 轮增压技术的发展！
结构分析
• 涡轮增压装置主要是由涡 轮室和增压器组成。首先 是涡轮室的进气口与发动 机排气歧管相连，排气口 则接在排气管上。然后增 压器的进气口与空气滤清 器管道相连，排气口接在 进气歧管上，最后涡轮和 叶轮分别装在涡轮室和增 压器内，二者同轴刚性联 接。
工作原理
• 涡轮增压装置实质上是一 种空气压缩机，通过压缩 空气来增加发动机的进气 量，涡轮增压都是利用发 动机排出的废气惯性冲力 来推动涡轮室内的涡轮， 涡轮又带动同轴的叶轮， 叶轮压送由空气滤清器管 道送来的空气，使之增压 后进入汽缸。
精品
废气涡轮增压器
废气涡轮增压系统
废气涡轮增压系统
• 最早的涡轮增压系统主要用于大功率跑车， 在那些发动机排量受到限制的赛车比赛中， 安装涡轮增压系统的发动机就能够获得更 大的功率。现在，环境恶化与资源短缺日 趋严重，低碳生活已经是21世纪提倡的一 个重要理念，涡轮增压系统有着很大的发 展前景，在军事与民用等方面均应用广泛！

l l t l
定常流
gdz dp cdc 0
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流体力学基础
---欧拉方程
理想流体三元流动Dc x Dt源自fx1p x
Dc y Dt
fy
1
p y
Dc z Dt
fz
1
p z
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流体力学基础
---伯努利方程
理想流体一元流动
gz
dp
c2 2
K
对不可压缩流体
gz p c2 K 2
由焓的定义 I U pv
I2
c22 2
I1
c12 2
总焓相等
第13页/共16页
I1*
I
* 2
流体力学基础
---气体滞止状态参数
由总焓的定义
cpT2* cpT1*
T2* T1*
T*为滞止温度，或总温
T* T c2 2c p
第14页/共16页
流体力学基础
---气体滞止状态参数
滞止压力
k
k
p*
p
T* T
k1
p1
c2 2c pT
k 1
采用滞止参数在很多情况下可使计算简化，因为不考虑动力
第15页/共16页
感谢您的观看！
第16页/共16页
p2v2 p1v1 c22 c12 22
z2 z1
4） 磨擦功
W f
第12页/共16页
流体力学基础
---能量守恒定律
热力学第一定律
加入到气体中的热量ΔQ，必与气体 的内能变化ΔU 及其所作功ΔW相平衡。
Q U W
U 2
U1
p2v2
p1v1
c22 2

Air Filter
Environment
Mechanical Supercharger Turbocharger
Intake Manifold Injection Valves
Muffler Catalyst
Throttle
Wastegate
Exhaust ReservoAirir Reservoir Cylinder
4、减小增压后的“加速滞后”现象采：用脉冲增压、减小进排气 管长度、增压器前置（节气门之前）、提高压缩比等措施。
5、点火提前角的调整：根据爆震传感器信号，适当推迟点火提 前角。
6、燃油供给的调整：供油压力要能随增压压力变化而自动调整 （增压压力过高时能适当减少供油量）。
27-35
第五节 废气能量的利用
1、爆燃（爆震）：随着压缩终点压力、温度以及零件热负荷的 升高，爆震倾向加大。
2、热负荷：汽油机燃烧温度高、排气温度高，进气增压后又不能 像柴油机那样利用大的气门重叠角来加强扫气效果，因而热负荷将更 加严重。
3、苛刻要求：要有宽广的工作范围；耐热性要好、转动惯量要小 （体积小、质量轻）。
27-33
二、改善汽油机增压性能的主要措施：
27-10
4、废气涡轮增压与其他增压方式相比 优点有：
（1）发动机结构无须做重大改变，且增压器体积小、重量轻， 且易实现高增压；
（2）由于驱动能量来自废气，相对减少了机械损失（泵气损失） 和热损失，提高了机械效率和热效率（油耗降低5%-10%）；
（3）能降低排气噪音和烟度； 缺点有：
（1）增加了进、排管路，使加速反应滞后； （2）热复合严重，对大气温度和排气背压敏感；
压压压压压压压压
27-20