当前课程知识点：柴油机构造与使用 > 第七章 内燃机增压 > 7.3涡轮增压工作原理 > 7.3.1涡轮增压系统
大家好
上节课我们介绍了
机械增压和气波增压方式
今天我们来认识一下
应用最为广泛的涡轮增压系统
早在1926年
有人设计出利用排气能量
将进气压缩的废气涡轮增压器
涡轮增压系统工作原理
如图所示
涡轮增压器主要由
涡轮机和压气机等组成
将柴油机排出的废气引入涡轮机
利用废气所包含的能量
推动涡轮机叶轮旋转
并带动与其同轴安装的
压气机叶轮高速旋转
将新鲜空气压缩进入气缸
从而提高发动机的功率
废气涡轮增压也称为排气涡轮增压
增压器与柴油机
没有任何机械联系
由于有效的利用了
柴油机排气的能量
热效率和机械效率较高
从而改善了发动机的经济性能
采用废气涡轮增压
柴油机只需要经过某些改进和调整
如增加运动零件的刚度和强度
改变配气机构及配气相位
调整燃油供给系统等
柴油机采取增压后
同一种型号的柴油机
因采用不同的增压度
可获得几种功率指标
从而扩大了柴油机的应用范围
而且增压柴油机一般是在
过量空气系数较大的情况下工作的
燃烧比较充分
减少了废气中的一氧化碳
碳氢化合物
以及氮氧化合物
等有害成分的排放量
并有利于降低排气烟度值
加之增压发动机比质量较低
使得涡轮增压在柴油机上
得到了广泛的应用
采用涡轮增压
不但使发动机的经济性
比机械增压和非增压发动机都好
而且大幅度地降低了
有害气体的排放和噪声水平
当然
涡轮增压的缺点
是柴油机低速时由于排气量较少
导致转矩增加不多
而且在发动机工况发生变化时
瞬态响应差
下面我们来看一下
涡轮增压器的组成
废气涡轮增压器
按进入涡轮的气流方向
分为径流式和轴流式两种
按是否利用柴油发动机
排气管内废气的脉冲能量
分为恒压式和脉冲式
涡轮增压器主要包括
涡轮组件与泵轮组件
一般由装在同一根轴上的涡轮
和压气机叶轮及轴承系统
两端的压气机壳和涡轮壳
及密封装置润滑系统等组成
压气机叶轮叶片为前倾后弯式
涡轮壳为无叶喷嘴双腔涡流式
涡轮与轴焊接在一起
轴承系统采用全浮式润滑轴承
即轴与轴套之间
的径向间隙
全靠一定压力的润滑油
将转子轴浮起
由柴油机主油道
提供的压力润滑油
直接通向增压器的转子轴腔
然后直接输回油底壳
在涡轮壳与泵轮壳上
分别装有密封环
用以密封转子轴的润滑油
使其不至于排出
柴油机工作时
发动机排气推动涡轮
从而带动同轴的泵轮高速旋转
向进气歧管鼓风
使柴油机进气压力增大
其增压压力随转速增加而增大
柴油机在额定转速时
增压器转子转速
高达7万到10万转每分钟
将排气管接在增压器的涡轮壳上
柴油机排出的具有一定压力的
高温废气
经涡轮壳进入喷嘴中
喷嘴环通道面积做成由小到大
废气速度迅速升高
这个高温高速的废气气流
按一定方向冲击涡轮
使涡轮高速旋转
通过涡轮的废气最后排入大气中
压力机叶轮与涡轮
固定在同一根轴上
所以压气机叶轮也以相伺的外缘
使其速度和压力增加
并进入形状做成进口小
出口大的扩压器
因此气流的速度下降
压力升高
再通过断面
由小到大的环形压气机壳
使空气压力继续升高
高压空气流经进气管进入气缸
与更多的柴油混合燃烧
使柴油机发出更大的功率
涡轮增压可分为
单级涡轮增压和二级涡轮增压两类
前者由一台涡轮机和压气机组成
或由几台涡轮增压器并联
多用于中 小型柴油机
后者空气经两台串联的
涡轮增压器增压后
进入柴油机气缸
因此
涡轮增压器的数量
一台柴油机可以有一个
也可以多于一个
V型柴油机一般采用两个
分别安装在左右列的排气支管上
增压中冷技术
进入气缸的空气
通过废气涡轮增压器后
由于受压缩功的影响
进气温度大幅度提高
全负荷时
温度一般达到120摄氏度左右
因而空气密度明显下降
影响了进一步增加进气量的效果
限制了功率的进一步提高
尤其对于增压程度较高的柴油机
往往需要采取措施对压缩空气降温
于是出现了增压中冷技术
增压中冷是指采用中间冷却器
对增压空气中间冷却
一般将发动机冷却水
或前端的进风穿过中冷器
即热交换器
对已增压过的进气温度
进行中间冷却
增压中冷技术可分为
水冷型和空冷型
水冷型可将进气温度
冷却至90摄氏度左右
空气冷却型可将进气温度
冷却至50摄氏度左右
采用增压中冷技术后
能够降低压缩空气的温度
从而增加进气密度
并适当降低柴油机的热负荷
发动机的功率可得到进一步提高
燃油消耗率也可以相应的进一步改善
我们来学习一下
谐振进气
增压中冷技术本身也在不断发展
如有些柴油机采用增压中冷谐振型
所谓谐振进气
即将柴油机各缸进气系统
合理组织
对进气道进行精确设计
从而利用进气脉冲
来改善充气效果
众所周知
常规的增压或增压中冷柴油机
转速在1200到1300转每分钟以上
增压效果明显
而且转速越高增压效果越大
这样会产生2个问题
转速过高时
会导致过量进气
使爆发压力增大
转速过低时
会导致燃油过量而冒黑烟
因此
一般增压型柴油机的喷油泵上
必须加装有冒烟限制器
而谐振进气系统
正好在发动机低速时
可增加进气量
高速时可抑制进气量
这种低速时提高气缸容积效率
而高速时降低气缸容积效率的
谐振进气与增压器
匹配组成联合进气系统
不仅可以增加柴油发动机的功率
而且可以改善柴油发动机的扭矩特性
好
这节课我们就讲到这里
谢谢
-1.1概述
--1.1.1小节测试
--1.1.2小节测试
--1.1.3小节测试
--1.1.4小节测试
-1.2柴油机工作原理
--1.2.1小节测试
--1.2.2小节测试
--1.2.3小节测试
--1.2.4小节测试
--曲柄连杆机构主要由哪些总成部件组成？
-第一章简答测试题
- 2.1柴油机主体机件
--2.1.1 小节测试
- 2.2曲柄连杆机构
--2.2.1小节测试
--2.2.2小节测试
-第二章简答测试题
-3.1配气机构
--3.1.1小节测试
--3.1.2小节测试
-3.2柴油机换气过程
--3.2.1小节测试
-3.3进排气系统
--3.3.1小节测试
-第三章简答测试题
-4.1柴油机混合器的形成与燃烧
--4.1.1小节测试
--4.1.2小节测试
--4.1.3小节测试
--4.1.4小节测试
-4.2机械柱塞式燃油供给系统
--4.2.1小节测试
--4.2.2小节测试
--4.2.3小节测试
-4.3PT燃油供给系统
-5.1润滑油性能指标、分类及选用
--5.1.1小节测试
-5.2润滑方式及润滑油路
--5.2.1小节测试
--5.2.2小节测试
--5.2.3小节测试
-5.3润滑系统主要组成
--5.3.1小节测试
-5.4润滑系统保养
--5.4.1小节测试
-6.1冷却系统的功用和冷却方式
--6.1.1小节测试
-6.2柴油机的风冷系统
--6.2.1小节测试
-6.3柴油机的水冷系统
--6.3.1小节测试
-7.1柴油机的增压系统
--7.1.2小节测试
-7.2增压系统的增压方式
--7.2.2小节测试
-7.3涡轮增压工作原理
--7.3.2小节测试
-7.4增压柴油机的特点
--7.4.2小节测试
-7.5增压系统的使用
--7.5.2小节测试
-8.1启动装置
-8.2典型柴油机启动电路分析
-9.1柴油机的使用
--9.1.1小节测试
--9.1.2小节测试
--9.1.3小节测试
-9.2柴油机的维护保养
--9.2.1小节测试
--9.2.2小节测试
--9.2.3小节测试
--9.2.4小节测试
-9.3柴油机的检查与调整
--9.3.1小节测试
--9.3.2小节测试
--9.3.3小节测试
--9.3.4小节测试
--9.3.5小节测试
--9.3.6小节测试
--9.3.7小节测试
-9.4柴油机的故障分析与排除
--9.4.1小节测试
--9.4.2小节测试
--9.4.3小节测试
-期末考试
