涡轮增压发动机.doc

涡轮增压发动机的压缩比并不低于自然吸气发动机，而只是几何压缩比较自然吸气发动机低。压缩比其实是一个热力学概念，并非机械概念，它是热力循环初始比容与循环终了比容的比值。而一般衡量发动机强化程度，都采用几何压缩比，即通常所说的压缩比。比容是密度的倒数，即单位质量的体积。增压发动机的初始比容应为压气机前端气体比容，而当气体经过压气机时被压缩，比容其实减小。因此，若与自然吸气发动机相比，增压机型的压缩比应为几何压缩比乘以增压比。比如，对于汽油机，若一增压机型其几何压缩比为8，增压比1.5，则其与自然吸气发动对应压缩比为8×1.5=12，是相当高的。
若几何压缩比较高，汽油机就容易发生爆震，柴油机起动困难，且热效率提高较小的情况下大幅度增大磨损。如果汽油机几何压缩比达到8左右，实际压缩比就是12左右，那简直是赛车引擎了！
非正常燃烧就是终燃气体在正常火焰到达前发生自燃，增压的话近气温度和压力比自燃吸气的高，如果压缩比偏高的话，终燃气体的温度会更高更容易自燃。
提高压缩比可以提高工质循环终了温度，热效率=1-循环初始温度/循环终了温度。
两方面：降温和火焰传播速度。一、FSI分层直喷使燃油在压缩终了时刻在缸内分层分布，是实现稀薄燃烧的一种方式，使燃烧过程温度下降。同时延长了可燃混合气自燃的先期反应时间。
内燃机增压的作用是将新鲜空气(或可燃混合气)在内燃机工作气缸外面事先进行压缩，提高进气压力以提高进入气缸内的空气(或可燃混合气)的密度，供更多的燃料进行燃烧，从而提高发动机的功率。大量实践表明，增压是提高发动机功率、改善经济性的有效方法，因此得到了广泛的应用。用于内燃机增压将空气或可燃混合气压缩到一定压力的装置，称为压气机或增压器。空气被压后达到的压力称为增压压力，一般以Pk表示。按增压压力大小可将增压程度分为：低增压Pk＜0.14MPa，中增压Pk＝0.14～0.2MPa，高增压Pk＞0.2MPa。压气机一般是容积式或叶片式的，压气机由曲轴或废气祸轮驱动。压气机、压气机的驱动装置以及用以冷却空气的冷却器等，构成了内燃机的增压系统。空气冷却器亦称为中间冷却器或中冷器。按驱动增压器的能量来源不同，增压系统基本可分为三类：
１.机械增压系统压气机由内燃机曲轴直接驱动(左上)，通常只用在Pk不超过0.16～0.17MPa的场合，否则压气机消耗的功率很大，使发动机的效率下降，导致发动机经济性降低。这种增压系统主要用在小型内燃机上，压气机可以来用容积式的如罗茨式压气机，也可以采用离心式的。对于四冲程发动机，采用驱动式离心式压气机，在二冲程机上应用最广的是罗茨型容积式压气机，亦称为扫气泵。2．废气涡轮增压系统压气机K由内燃机废气驱动的涡轮机T带动(右上)，与发动机之间无任何传动机械联系。压气机与废气涡轮机组成废气涡轮增压器。在增压压力比较高时，压气机出口和内燃机进气管间装有中间冷却器，对空气进行冷却，以降低发动机的机械负荷和热负荷。由于增压器的运转不需消耗发动机所发出的有用功，经济性得以提高，因而这种增压系统在发动机上获得最广泛的应用。将普通自然吸气的柴油机经过简单的改装为涡轮增压，即可提高功率30～50％。目前单机功率从35kW到35000kw的现代柴油机上，大都采用废气涡轮增压。七十年代以来，由于限制排放的要求，汽油机废气涡轮增压得到进一步的重视，因为增压有助于CH、CO的完全燃烧，有助于抑制N0X的形成。汽油机的废气涡轮增压器可放在化油器之前，也可放在化油器之后，目前比较倾向于采用将增压器放在化油器之后。3．复合式增压系统本系统包括由发动机机械驱动的增压器和与发动机气体联接的废气涡轮增压器，并有两种基本型式。(左下)为第一级压气机由曲轴驱动，用以保证发动机在启动招低转速低负荷时仍有必要的扫气压力。第二级由废气涡轮机驱动。(右下)的涡轮增压器与曲轴连接，在发动机高转速高负荷下，废气涡轮功率过剩时，这种结构能把过剩功本输送给曲轴，而在低负荷低转速下即涡轮功率不足时，能从的轴上取得功率。如果达到了涡轮和压气机的功率相等，能量就不存在再分配的问题。
二.增压后发动机性能的变化采用废气涡轮增压后发动机性能在以下各方面得到改善：1.功率大大提高功率提高的程度视增压程度而定，可增加50～200％，甚至更高。发动机增压后的功率Neh与不增压时功率Ne之比值尺称为增压度。2.发动机机械效率提高虽然增压后燃烧压力将提高，使各摩擦面上的摩擦损失增加，但发动机的功率增加的更多，因此机械效率得到提高。3．经济性提高因为增压使进气压力提高，改善了扫气效果和燃烧条件，并且发动机的机械效率又有提高，因而使燃油消耗率显著降低。4．发动机单位功率重量大大降低发动机增压后功率显著增加，而结构重量却增加很少。伴随着发动机增压出现的新问题主要是：(1)机械负荷增加。因为进气压力的提高，