渦輪增壓發(fā)動機(jī)

1、渦輪增壓發(fā)動機(jī)的壓縮比并不低于自然吸氣發(fā)動機(jī)，而只是幾何壓縮比較自然吸氣發(fā)動機(jī)低。壓縮比其實是一個熱力學(xué)概念，并非機(jī)械概念，它是熱力循環(huán)初始比容與循環(huán)終了比容的比值。而一般衡量發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度，都采用幾何壓縮比，即通常所說的壓縮比。比容是密度的倒數(shù)，即單位質(zhì)量的體積。增壓發(fā)動機(jī)的初始比容應(yīng)為壓氣機(jī)前端氣體比容，而當(dāng)氣體經(jīng)過壓氣機(jī)時被壓縮，比容其實減小。因此，若與自然吸氣發(fā)動機(jī)相比，增壓機(jī)型的壓縮比應(yīng)為幾何壓縮比乘以增壓比。比如，對于汽油機(jī)

2、，若一增壓機(jī)型其幾何壓縮比為8，增壓比1.5，則其與自然吸氣發(fā)動對應(yīng)壓縮比為81.5=12，是相當(dāng)高的。若幾何壓縮比較高，汽油機(jī)就容易發(fā)生爆震，柴油機(jī)起動困難，且熱效率提高較小的情況下大幅度增大磨損。如果汽油機(jī)幾何壓縮比達(dá)到8左右，實際壓縮比就是12左右，那簡直是賽車引擎了！非正常燃燒就是終燃?xì)怏w在正?；鹧娴竭_(dá)前發(fā)生自燃，增壓的話近氣溫度和壓力比自燃吸氣的高，如果壓縮比偏高的話，終燃?xì)怏w的溫度會更高更容易自燃。提高壓縮比可以提高工質(zhì)循環(huán)

3、終了溫度，熱效率=1循環(huán)初始溫度循環(huán)終了溫度。兩方面：降溫和火焰?zhèn)鞑ニ俣?。一、FSI分層直噴使燃油在壓縮終了時刻在缸內(nèi)分層分布，是實現(xiàn)稀薄燃燒的一種方式，使燃燒過程溫度下降。同時延長了可燃混合氣自燃的先期反應(yīng)時間。內(nèi)燃機(jī)增壓的作用是將新鮮空氣(或可燃混合氣)在內(nèi)燃機(jī)工作氣缸外面事先進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)氣壓力以提高進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣(或可燃混合氣)的密度，供更多的燃料進(jìn)行燃燒，從而提高發(fā)動機(jī)的功率。大量實踐表明，增壓是提高發(fā)動機(jī)功率、改善經(jīng)濟(jì)性

4、的有效方法，因此得到了廣泛的應(yīng)用。用于內(nèi)燃機(jī)增壓將空氣或可燃混合氣壓縮到一定壓力的裝置，稱為壓氣機(jī)或增壓器?？諝獗粔汉筮_(dá)到的壓力稱為增壓壓力，一般以Pk表示。按增壓壓力大小可將增壓程度分為：低增壓Pk＜0.14MPa，中增壓Pk＝0.14～0.2MPa，高增壓Pk＞0.2MPa。壓氣機(jī)一般是容積式或葉片式的，壓氣機(jī)由曲軸或廢氣禍輪驅(qū)動。壓氣機(jī)、壓氣機(jī)的驅(qū)動裝置以及用以冷卻空氣的冷卻器等，構(gòu)成了內(nèi)燃機(jī)的增壓系統(tǒng)。空氣冷卻器亦稱為中間冷卻器

5、或中冷器。按驅(qū)動增壓器的能量來源不同，增壓系統(tǒng)基本可分為三類：１.機(jī)械增壓系統(tǒng)壓氣機(jī)由內(nèi)燃機(jī)曲軸直接驅(qū)動(左上)，通常只用在Pk不超過0.16～0.17MPa的場合，否則壓氣機(jī)消耗的功率很大，使發(fā)動機(jī)的效率下降，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性降低。這種增壓系統(tǒng)主要用在小型內(nèi)燃機(jī)上，壓氣機(jī)可以來用容積式的如羅茨式壓氣機(jī)，也可以采用離心式的。對于四沖程發(fā)動機(jī)，采用驅(qū)動式離心式壓氣機(jī)，在二沖程機(jī)上應(yīng)用最廣的是羅茨型容積式壓氣機(jī)，亦稱為掃氣泵。2廢氣渦輪增壓

6、系統(tǒng)壓氣機(jī)K由內(nèi)燃機(jī)廢氣驅(qū)動的渦輪機(jī)T帶動(右上)，與發(fā)動機(jī)之間無任何傳動機(jī)械聯(lián)系。壓氣機(jī)與廢氣渦輪機(jī)組成廢氣渦輪增壓器。在增壓壓力比較高時，壓氣機(jī)出口和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管間裝有中間冷卻器，對空氣進(jìn)行冷卻，以降低發(fā)動機(jī)的機(jī)械油量增加，同時要求增大噴油壓力，加大噴油器噴孔的直徑。此外，增壓后壓縮壓力和溫度的增加，將使燃料著火落后期縮短，為防止最大燃燒壓力過高，應(yīng)減少供油提前角，但如供油提前角過小，會使燃燒惡化。3進(jìn)、排氣系統(tǒng)的變化。增壓后發(fā)動機(jī)

7、氣缸進(jìn)氣量增加，為減小進(jìn)氣阻力，應(yīng)適當(dāng)加大進(jìn)氣流通截面積；為了改善掃氣效果，增加充氣量，以降低熱負(fù)荷，應(yīng)增加氣閥重疊角；有的增壓系統(tǒng)還要求將排氣管分支，以充分利用廢氣能量并改善掃氣效果。此外，由于氣閻機(jī)構(gòu)零件的工作溫度升高，變形加大，須相應(yīng)加大氣閥間隙，以保證配氣機(jī)構(gòu)正常工作。4此外，增壓發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及主要運(yùn)動機(jī)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都應(yīng)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。按氣流在渦輪內(nèi)流動方向，渦輪機(jī)可分為軸流式渦輪和徑流式渦輪。裝在軸上的圓盤上有工作

8、葉片，在工作葉片前面裝有構(gòu)成渦輪機(jī)噴嘴環(huán)的固定葉片，噴嘴環(huán)固定在殼體上。在軸流式渦輪機(jī)中，燃?xì)庋販u輪的軸向進(jìn)入噴嘴環(huán)，然后也是軸向地流過工作輪葉片。軸流式渦輪機(jī)分為單級式和多級式。單級式渦輪機(jī)只有一套工作葉片和噴嘴環(huán)，多級式則有兩套以上的工作葉片和噴嘴環(huán)。軸流式渦輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在大流量時才能現(xiàn)實出來，因此在大型渦輪增壓器中廣泛采用軸流式渦輪機(jī)。在徑流式渦輪機(jī)中，燃?xì)庀冗M(jìn)入工作輪四周的外殼中，然后鏡導(dǎo)向葉片徑向地流入工作輪葉片；轉(zhuǎn)彎90后氣體