第 六 章 涡 轮 增 压 系 统 山 东 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 张 强
第 六 章 涡 轮 增 压 系 统 本 章 的 主 要 教 学 内 容 : 1. 增 压 系 统 的 发 展 ; 2. 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 ; 3. 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 ; 4. 汽 油 机 增 压 系 统 ; 5. 气 体 燃 料 发 动 机 增 压 系 统
第 六 章 涡 轮 增 压 系 统 教 学 目 的 与 要 求 : 要 求 比 较 系 统 地 掌 握 : 增 压 系 统 的 发 展 ; 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 ; 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 ; 汽 油 机 增 压 系 统 ; 气 体 燃 料 发 动 机 增 压 系 统
6.1 增 压 系 统 系 统 的 发 展 6.1.1 二 冲 程 柴 油 机 增 压 系 统 的 发 展 本 世 纪 50 年 代 初 二 冲 程 柴 油 机 有 单 流 扫 气 横 流 扫 气 和 回 流 扫 气 等 换 气 形 式 单 流 扫 气 二 冲 程 机 采 用 脉 冲 增 压 系 统 B&K 等 柴 油 机 就 是 较 典 型 的 增 压 机 型 横 流 扫 气 及 回 流 扫 气 的 二 冲 程 柴 袖 机 采 用 涡 轮 增 压 器 和 机 械 增 压 器 并 联 或 串 联 的 复 合 式 增 压 方 式, 均 为 脉 冲 增 压 系 统
6.1 增 压 系 统 系 统 的 发 展 6.1.2 四 冲 程 柴 油 机 增 压 系 统 的 发 展 对 增 压 系 统 的 要 求 主 要 为 : 1) 在 最 大 爆 发 压 力 和 最 高 缸 内 温 度 许 可 范 围 内, 力 求 提 高 平 均 有 效 压 力 ; 2) 起 动 及 低 工 况 性 能 好 ;3) 瞬 态 特 性 好 ;4) 排 气 能 量 利 用 率 高 ;5) 涡 轮 增 压 器 总 效 率 高 ;6) 各 缸 工 作 过 程 均 匀 ;7) 制 造 成 本 低 ;8) 便 于 系 列 化 为 了 满 足 上 述 要 求, 在 增 压 系 统 发 展 过 程 中, 通 常 要 处 理 好 以 下 一 些 关 系 :1) 为 了 提 高 柴 油 机 平 均 有 效 压 力, 必 须 提 高 增 压 压 力, 但 这 又 受 到 最 大 爆 发 压 力 及 最 高 温 度 的 限 制 ;2) 处 理 好 压 气 机 高 效 区 窄 和 柴 油 机 变 工 况 的 转 速 流 量 变 化 幅 值 大 之 间 的 关 系, 兼 顾 高 低 工 况 ;3) 排 气 能 量 充 分 利 用, 且 排 气 歧 管 不 宜 复 杂
6.1 增 压 系 统 系 统 的 发 展 6.1.2 四 冲 程 柴 油 机 增 压 系 统 的 发 展
6.1 增 压 系 统 系 统 的 发 展
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.1 米 勒 系 统 6.2.1.1 设 计 思 想 柴 油 机 进 一 步 提 高 平 均 有 效 压 力 会 受 到 最 大 爆 发 压 力 的 限 制, 在 低 转 运 远 行 时, 尤 其 按 螺 旋 桨 持 性 运 行 的 部 分 负 荷 工 况, 充 气 量 严 重 不 足 如 果 可 能, 应 在 高 负 荷 运 行 时 采 用 低 压 缩 比 以 降 低 最 大 爆 发 压 力, 而 在 起 动 或 低 负 荷 时 采 用 高 压 缩 比 以 改 善 低 负 荷 特 性 G R.H.Miller195l 乍 提 出 了 低 温 高 增 压 系 统, 即 米 勒 系 统 对 四 冲 程 发 动 机, 进 气 冲 程 活 塞 不 到 下 止 点 之 前 提 前 关 闭 进 气 门 中 止 进 气, 使 空 气 在 气 缸 中 膨 胀 以 获 得 进 一 步 的 冷 却 对 于 二 冲 程 发 动 机, 在 压 缩 冲 程 的 一 段 中, 进 气 口 继 续 保 持 开 启, 从 而 排 出 一 部 分 支 量 以 减 小 实 际 压 缩 比
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.1.2 米 勒 特 点 1) 只 改 变 进 气 门 开 闭 时 刻, 从 而 改 变 实 际 压 缩 比, 而 排 气 定 时 不 变, 即 膨 胀 比 不 变 大 负 荷 时 膨 胀 比 大 于 压 缩 比 2) 进 气 门 定 时 变 化 使 开 闭 时 间 共 同 提 前 或 延 后, 相 应 气 门 重 叠 角 也 发 生 变 化 高 负 荷 时, 进 气 门 提 前 开 提 前 关, 重 叠 角 增 大, 有 利 于 扫 气, 并 降 低 热 负 荷 ; 低 负 荷 时, 进 气 门 延 后 关, 重 叠 角 减 小 3) 起 动 及 低 负 荷 时, 采 用 高 压 缩 比, 改 善 了 部 分 负 荷 性 能 ; 高 负 荷 时, 采 用 低 有 效 压 缩 比, 限 制 了 最 高 爆 发 压 力 的 过 分 增 大, 以 确 保 发 动 机 的 可 靠 性 4) 米 勒 系 统 中, 增 压 空 气 在 涡 轮 增 压 器 后 冷 却 一 次, 在 进 气 过 程 中, 由 于 缸 内 膨 胀 而 再 冷 却 一 次, 故 米 勒 系 统 就 是 低 温 循 环 增 压 系 统 在 下 止 点 时 同 样 的 缸 内 增 压 压 力 下, 具 有 较 低 的 温 度, 充 量 增 多, 过 量 空 气 系 数 大, 压 缩 开 始 时 缸 内 温 度 低, 从 而 减 小 了 热 负 荷 5) 米 勒 系 统 有 较 低 的 缸 内 温 度,NOX 的 徘 放 较 少 6) 米 勒 系 统 与 其 他 增 压 系 统 比 较, 达 到 同 样 的 平 均 有 效 压 力 时 需 要 有 较 高 的 增 压 比 ; 在 高 增 压 时, 往 往 需 要 采 用 二 级 增 压 系 统
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.1.3 应 用 1) 只 改 变 进 气 门 开 闭 时 刻, 从 而 改 变 实 际 压 缩 比, 而 排 气 定 时 不 变, 即 膨 胀 比 不 变 大 负 荷 时 膨 胀 比 大 于 压 缩 比 2) 进 气 门 定 时 变 化 使 开 闭 时 间 共 同 提 前 或 延 后, 相 应 气 门 重 叠 角 也 发 生 变 化 高 负 荷 时, 进 气 门 提 前 开 提 前 关, 重 叠 角 增 大, 有 利 于 扫 气, 并 降 低 热 负 荷 ; 低 负 荷 时, 进 气 门 延 后 关, 重 叠 角 减 小 3) 起 动 及 低 负 荷 时, 采 用 高 压 缩 比, 改 善 了 部 分 负 荷 性 能 ; 高 负 荷 时, 采 用 低 有 效 压 缩 比, 限 制 了 最 高 爆 发 压 力 的 过 分 增 大, 以 确 保 发 动 机 的 可 靠 性 4) 米 勒 系 统 中, 增 压 空 气 在 涡 轮 增 压 器 后 冷 却 一 次, 在 进 气 过 程 中, 由 于 缸 内 膨 胀 而 再 冷 却 一 次, 故 米 勒 系 统 就 是 低 温 循 环 增 压 系 统 在 下 止 点 时 同 样 的 缸 内 增 压 压 力 下, 具 有 较 低 的 温 度, 充 量 增 多, 过 量 空 气 系 数 大, 压 缩 开 始 时 缸 内 温 度 低, 从 而 减 小 了 热 负 荷 5) 米 勒 系 统 有 较 低 的 缸 内 温 度,NOX 的 徘 放 较 少 6) 米 勒 系 统 与 其 他 增 压 系 统 比 较, 达 到 同 样 的 平 均 有 效 压 力 时 需 要 有 较 高 的 增 压 比 ; 在 高 增 压 时, 往 往 需 要 采 用 二 级 增 压 系 统
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.2 可 变 压 缩 比 高 增 压 系 统 6.2.2.1 设 计 思 想 降 低 压 缩 比 可 以 控 制 最 大 爆 发 压 力 和 缸 内 湿 度, 但 起 动 性 恶 化 人 们 设 想 过 可 变 压 缩 比 的 方 案, 在 起 动 和 低 负 荷 时 采 用 大 压 缩 比, 当 最 大 爆 发 压 力 达 到 极 限 值 时, 压 缩 比 随 之 减 小, 保 持 最 大 爆 发 压 力 基 本 不 变 的 状 态
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.2.2 可 变 压 缩 比 活 塞 高 增 压 系 统 可 变 压 缩 比 活 塞 工 作 原 理 如 下 : 柴 油 机 润 滑 油 从 曲 轴 主 油 道 通 过 连 杆 小 头 进 入 弹 簧 集 油 器 3, 然 后 由 通 道 7 及 进 油 阀 6 和 止 回 阀 8 进 入 上 油 腔 5 及 下 油 腔 9, 上 油 腔 有 弹 簧 泄 油 阀 4, 泄 油 压 力 由 弹 簧 预 紧 力 事 先 设 定, 从 而 控 制 内 外 活 塞 相 对 位 移
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.2.3 带 膨 胀 空 的 变 压 缩 比 高 增 压 系 统 工 作 原 理 : 膨 胀 室 和 燃 烧 室 用 菌 形 间 隔 开, 在 膨 胀 室 内 充 满 了 一 定 压 力 的 压 缩 空 气, 一 般 为 气 缸 压 缩 终 压 在 进 排 气 过 程 中, 膨 胀 室 不 工 作 在 燃 烧 过 程 中, 当 压 力 超 过 膨 胀 室 压 力 时, 阀 开 始 上 升, 其 上 升 速 率 与 缸 内 压 力 升 高 率 密 切 相 关 发 动 机 负 荷 越 大, 增 压 压 力 越 大, 阀 上 升 的 距 离 也 越 大, 缸 内 余 隙 容 积 增 加 量 也 越 大, 相 对 压 缩 比 越 小, 并 以 此 控 制 最 大 爆 发 压 力 在 阀 上 升 过 程 中 消 耗 能 量, 气 缸 压 力 下 降 后, 膨 胀 室 阎 下 降. 同 时 对 气 体 作 功
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.3 Hyperbar 增 压 系 统 6.2.3.1 设 计 思 想
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.3.2 特 点 1. 工 作 循 环 方 面 的 特 点 1) 高 增 压 比 普 通 柴 油 机 增 压 比 一 般 小 于 3.5, 本 系 统 为 4-8; 2) 低 压 缩 比 普 通 柴 油 机 压 缩 比 一 般 大 于 11, 本 系 统 为 7-10; 3) 其 工 作 循 环 属 于 低 温 循 环 2. 结 构 方 面 的 特 点 1) 旁 通 ; 2) 旁 通 节 流 ; 3) 补 燃 ;
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 3. 质 量 和 尺 寸 方 面 的 特 点 1) 主 要 零 部 件 结 构 尺 寸 基 本 不 变 除 为 降 低 几 何 压 缩 比 改 变 工 作 容 积 或 活 塞 尺 寸 调 整 油 泵 喷 油 量 及 配 气 机 构 外, 一 般 对 原 机 主 要 零 部 件 结 构 尺 寸 不 作 变 动 2) 热 负 荷 基 本 不 变 由 于 采 用 低 压 缩 比, 缸 内 压 缩 终 压 和 循 环 温 度 相 应 较 低, 从 而 降 低 了 热 负 荷 虽 然 平 均 有 效 压 力 提 高, 但 热 负 荷 增 加 不 多 3) 机 械 负 荷 基 本 不 变 由 于 采 用 低 压 缩 比 超 高 增 压, 柴 油 机 最 高 爆 发 压 力 受 到 了 限 制, 确 保 了 工 作 可 靠 性
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 3. 质 量 和 尺 寸 方 面 的 特 点 1) 主 要 零 部 件 结 构 尺 寸 基 本 不 变 除 为 降 低 几 何 压 缩 比 改 变 工 作 容 积 或 活 塞 尺 寸 调 整 油 泵 喷 油 量 及 配 气 机 构 外, 一 般 对 原 机 主 要 零 部 件 结 构 尺 寸 不 作 变 动 2) 热 负 荷 基 本 不 变 由 于 采 用 低 压 缩 比, 缸 内 压 缩 终 压 和 循 环 温 度 相 应 较 低, 从 而 降 低 了 热 负 荷 虽 然 平 均 有 效 压 力 提 高, 但 热 负 荷 增 加 不 多 3) 机 械 负 荷 基 本 不 变 由 于 采 用 低 压 缩 比 超 高 增 压, 柴 油 机 最 高 爆 发 压 力 受 到 了 限 制, 确 保 了 工 作 可 靠 性
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 4. 优 缺 点 1) 功 率 增 长 幅 度 大 超 高 压 比 增 压 系 统 功 率 一 般 可 为 非 增 压 机 的 2 5 倍 2) 转 矩 特 性 宽 广 采 用 本 系 统 后, 在 最 高 温 发 压 力 基 本 不 变 的 情 况 下, 平 均 有 效 压 力 已 超 过 3.0MPa, 且 转 短 特 性 比 较 宽 广, 低 速 时 可 提 供 超 高 转 矩 3) 加 速 性 好 补 燃 室 燃 油 控 制 得 当, 就 能 随 时 储 备 一 定 数 量 的 过 星 空 气, 从 而 大 大 改 善 加 速 性 能 试 验 表 明 : 超 高 增 压 柴 油 机 从 怠 转 到 满 负 荷 不 到 10s 时 间 4) 排 放 污 染 轻, 柴 油 机 排 气 和 部 分 压 缩 空 气 通 过 补 燃 室. 未 燃 成 分 得 到 再 燃 机 会, 这 不 仅 增 加 回 收 能 量, 同 时 净 化 了 排 气 5) 油 耗 偏 高 结 构 复 杂 由 于 增 设 补 燃 室 旁 通 管 节 流 阀 等 装 置, 油 耗 必 然 增 加, 结 构 比 原 机 复 杂, 自 动 控 制 环 节 增 多
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.4 二 级 涡 轮 增 压 系 统 6.2.4.1 设 计 思 想 所 谓 二 级 涡 轮 增 压, 是 将 两 台 不 同 大 小 的 涡 轮 增 压 器 串 联 运 行, 空 气 经 两 级 压 气 机 压 缩, 并 在 低 压 级 压 缩 后 通 过 中 冷 器 冷 却 两 台 压 气 机 可 以 由 同 轴 或 不 同 轴 的 两 台 排 气 涡 轮 驱 动
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.4.2 特 点 1. 单 双 轴 式 二 级 祸 轮 增 压 系 统 比 较 1) 双 轴 式 运 行 范 围 宽, 便 于 调 节 ; 2) 两 台 独 立 运 行 的 涡 轮 增 压 器 能 更 好 地 在 各 自 的 高 效 区 运 行, 因 而 总 效 率 高 ; 3) 双 轴 式 二 级 涡 轮 增 压 器 无 需 专 门 设 计 与 制 造, 总 造 价 较 低 ; 4) 单 轴 式 二 级 涡 轮 增 压 器 所 占 空 间 较 双 轴 式 的 小
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 优 点 : 1) 二 级 比 单 级 容 易 获 得 高 的 增 压 压 力, 从 而 可 使 柴 油 机 获 得 更 高 的 平 均 有 效 压 力 2) 因 级 的 增 压 比 超 高, 压 气 机 和 涡 轮 的 效 率 越 低, 所 以 在 给 定 的 增 压 压 力 下, 二 级 比 单 级 效 率 高 3) 二 级 增 压 便 于 中 间 冷 却, 可 以 减 少 压 缩 功, 提 高 压 气 机 效 幸, 同 时 降 低 柴 油 机 的 热 应 力 4) 二 级 涡 轮 增 压 可 以 扩 大 运 行 范 围, 便 于 与 柴 油 机 匹 配 5) 二 级 增 乐 可 降 低 每 一 级 的 轮 周 速 度, 叶 轮 和 叶 片 的 应 力 小 强 度 高 可 靠 性 好 缺 点 : 1) 二 级 比 单 级 占 空 间 多, 质 量 大, 造 价 贵 2) 二 级 涡 轮 增 压 时, 在 两 个 增 压 器 之 间 的 联 合 管 道 中, 气 体 流 动 阻 力 和 热 损 失 较 大
6.2 实 现 高 增 压 的 增 压 系 统 6.2.4.3 高 低 压 级 能 量 分 配 高 低 压 级 涡 轮 增 压 器 的 能 量 分 配, 即 高 低 压 级 涡 轮 膨 胀 比 及 压 气 机 的 增 压 比 的 分 配, 这 是 二 级 涡 轮 增 压 系 统 设 计 的 关 键 问 题 从 涡 轮 压 气 机 能 量 的 授 受 关 系 看, 能 量 分 配 中 更 关 键 的 应 是 压 气 机 增 压 比 的 分 配 通 常 分 配 遵 循 以 下 三 个 原 则 : 1) 在 标 定 工 况 下, 使 二 级 乐 气 机 系 统 总 效 率 达 到 最 大 值 2) 从 高 压 级 低 压 级 增 压 器 尺 寸 大 小 的 配 合 出 发, 进 行 最 佳 增 压 比 分 配 3) 从 改 善 部 分 负 荷 特 性 出 发, 进 行 最 佳 增 压 比 分 配. 这 种 分 配 原 则 应 用 较 多
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.1 相 继 涡 轮 增 压 系 统 6.3.1.1 设 计 思 想 当 柴 油 机 在 低 转 速 低 负 荷 工 况 下 运 行 时, 增 压 压 力 和 空 气 流 量 迅 速 下 降 为 了 扩 大 高 增 压 发 动 机 的 运 行 范 围 增 大 发 动 机 低 转 速 的 转 矩, 降 低 部 分 负 荷 运 行 的 油 耗 率 和 排 放, 开 发 一 种 以 定 压 增 压 为 基 础 的 相 继 涡 轮 增 压 系 统, 简 称 5TC 系 统 在 相 继 涡 轮 增 压 系 统 中 采 用 两 个 以 上 小 型 径 流 式 涡 轮 增 压 器 随 着 增 压 发 动 机 转 速 和 负 荷 的 增 长, 相 继 按 顺 序 投 入 运 行 而 投 入 运 行 的 涡 轮 增 压 器 处 于 相 对 较 小 喷 嘴 环 出 口 面 积 下 运 行, 从 而 使 发 动 机 在 整 个 运 转 区 域 内 有 较 高 的 增 压 比 和 较 好 的 经 济 性
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.1.2 控 制 特 点 相 继 涡 轮 增 压 系 统 有 两 个 阀 门, 分 别 控 制 涡 轮 和 压 气 机 投 入 或 退 出 运 行, 装 在 涡 轮 前 面 的 称 燃 气 控 制 闽, 其 控 制 的 信 号 由 压 气 机 出 口 压 力 或 发 动 机 转 速 提 供 装 在 压 气 机 前 面 的 阻 风 阀 是 一 个 单 向 阀, 由 压 力 差 自 动 控 制 当 柴 油 机 转 速 或 负 荷 减 小 涡 轮 增 压 器 需 要 退 出 运 行 时, 燃 气 阀 基 本 关 闭, 柴 油 机 排 气 只 有 极 少 量 进 入 涡 轮, 使 涡 轮 增 压 器 保 持 空 转, 并 保 持 运 转 温 度, 以 便 再 次 投 入 运 行 时 缩 短 加 速 时 间, 减 少 热 应 力 这 时, 柴 油 机 排 气 集 中 供 应 正 在 工 作 的 增 压 器 当 柴 油 机 转 速 升 高 负 荷 增 大 时, 燃 气 阎 被 逐 步 打 开, 压 气 机 由 于 抽 气 作 用, 将 阻 风 阎 自 动 打 开 随 着 燃 气 阀 开 度 增 大. 涡 轮 转 速 升 高, 阻 风 阂 开 度 也 随 之 加 大. 进 风 量 相 应 增 多, 以 满 足 发 动 机 所 需 空 气
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.2 二 次 进 气 (SIP) 系 统 6.3.2.1 设 计 思 想 在 二 次 进 气 系 统 中, 近 气 门 关 的 角 度 在 下 止 点 前 10-15 CA 固 定 不 变. 以 实 现 低 温 循 环 并 降 低 Nox, 排 气 门 在 进 气 冲 程 下 止 点 前 50 CA 左 右 至 下 止 点 历 20 CA 左 右 再 开 一 次, 其 目 的 是 在 起 动 和 25% 负 荷 以 下 运 行 时, 使 排 气 管 中 的 一 小 股 排 气 利 用 Pr>Pb 的 压 差 倒 流 入 气 缸, 以 保 证 起 动 和 低 工 况 运 行 这 是 因 为 该 系 统 适 用 于 较 低 压 缩 比 ( 如 e=11 一 l 2) 的 柴 油 机, 但 在 50% 一 100% 的 高 负 荷 工 况, 排 气 阀 第 二 次 打 开 时, 由 于 Pb>Pr, 废 气 不 会 倒 灌 或 流 动 很 少 SIP 系 统 也 可 以 实 现 有 效 压 缩 比 小 于 膨 胀 比 的 阿 特 金 (Atkson) 循 环, 提 高 了 循 环 效 率
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.3 顾 氏 系 统
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.3.3 顾 氏 系 统 的 功 能 1) 能 降 低 最 大 爆 发 压 力 2) 能 降 低 热 负 荷 3) 能 降 低 NOX 排 放 4) 能 改 善 低 工 况 性 能 5) 可 以 替 代 高 工 况 6) 可 以 替 代 动 力 涡 轮 系 统 7) 可 提 高 加 速 性 及 加 载 性 8) 顾 氏 系 统 的 功 能 在 不 同 用 途 的 机 型 中 可 根 据 具 体 要 求 进 行 设 计
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.4 Scaby 涡 轮 增 压 系 统 6.3.4.1 设 计 思 想 Scaby 系 统 是 利 用 进 排 气 扫 气 重 叠 角 期 间 的 扫 气 系 数 人 在 低 转 速 时 比 在 高 转 速 时 更 大 的 特 点, 达 到 低 转 速 时 扫 气 空 气 量 更 多 的 目 的 同 时, 进 气 门 在 下 止 点 关, 可 使 低 转 速 时 久 比 高 转 速 时 大 得 多, 以 提 高 低 速 时 的 久 由 于 是 低 温 循 环, 因 此 可 改 善 低 工 况 性 能 6.3.4.2 特 点 scaby 系 统 出 于 提 前 关 闭 进 气 门, 解 决 了 低 工 况 性 能, 实 现 低 温 循 环, 最 大 爆 发 压 力 相 对 较 低, 热 负 荷 也 较 小, 由 于 缸 内 湿 度 低,NOX 排 放 大 为 减 少
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.5 AVIEIT 涡 轮 增 压 系 统 6.3.5.1 设 计 思 想 顾 氏 系 统 对 一 些 高 速 柴 油 机 带 偏 心 控 制 轴 的 结 构 在 布 置 上 有 困 难, 因 而 在 此 基 础 上 又 提 出 自 动 变 进 排 气 供 油 定 时 系 统, 简 称 AVlEIT 系 统 6.3.4.2 特 点 1) 进 气 关 定 时 在 下 止 点 前, 在 最 大 转 矩 的 转 速 时, 进 气 排 气 和 供 油 定 时 均 比 标 定 转 速 时 后 移 8-12CA, 对 不 同 机 型 有 不 同 的 延 后 角 2) 由 于 是 低 温 循 环 可 改 善 缸 内 工 作 过 程 3) 排 气 在 低 转 速 时 延 后 开, 可 减 少 泵 气 功 损 失, 优 化 了 排 气 定 时 4) 供 油 在 最 大 转 矩 的 转 速 时 延 后 可 使 Pmax 减 小, 油 耗 优 化 5) 定 时 自 动 改 变 机 构 可 空 接 采 用 供 油 自 动 调 节 器 中 的 内 接 斜 楔 式 提 前 器 的 形 式, 直 接 置 于 传 动 齿 轮 或 传 动 塔 轮 内 部 其 结 构 简 单 布 置 空 间 小
6.3 改 善 低 工 况 性 能 的 增 压 系 统 6.3.6 MIXPC 涡 轮 增 压 系 统 6.3.5.1 设 计 思 想 在 涡 轮 增 压 系 统 中, 定 压 系 统 的 低 工 况 性 能 及 加 速 性 能 较 差, 脉 冲 系 统 的 结 构 较 复 杂, 而 MPC 系 统 中 靠 近 排 气 总 管 封 闭 端 的 气 缸 中 扫 气 受 到 干 扰, 使 各 缸 扫 气 不 均 匀, 排 温 差 增 大, 导 致 热 负 荷 升 高 提 出 混 合 式 脉 冲 转 换 器 涡 轮 增 压 系 统, 简 称 MIXPC, 可 以 克 服 上 述 缺 点 图 6-14 示 出 了 用 于 直 列 8 缸 柴 油 机 三 种 形 式 的 MIXPC 涡 轮 增 压 系 统, 靠 涡 轮 端 的 4 个 气 缸 的 排 气 管 系 用 MPC 的 结 构 形 式, 靠 封 闭 端 的 4 个 气 缸 的 排 气 管 系 用 脉 冲 转 换 器 的 结 构 形 式 1 2 3 4 缸 的 排 气 管 分 成 两 支, 可 根 据 发 火 顺 序 不 同 选 用 其 中 的 一 种 分 歧 形 式 由 于 5 6 7 8 缸 的 排 气 管 距 离 长, 体 积 大, 压 力 波 反 射 衰 减 快, 因 而 前 4 缸 不 必 像 一 般 脉 冲 转 换 器 那 样 带 有 排 气 管 缩 口 对 5 6 7 8 缸 的 MPC 形 式 的 排 气 管, 由 于 这 些 气 缸 位 于 下 游, 流 速 大, 扫 气 干 扰 小, 故 也 不 需 要 缩 口
6.4 汽 油 机 增 压 系 统 6.4.1 设 计 思 想 1) 汽 油 机 增 压 技 术 的 研 究 有 着 重 要 的 社 会 意 义 和 经 济 价 值 2) 高 度 重 视 汽 油 机 增 压 中 两 大 技 术 障 碍 : 首 先 是 热 负 荷 特 别 大, 因 为 汽 油 机 容 易 爆 燃, 压 缩 比 不 能 像 柴 油 机 那 么 高, 膨 胀 就 不 充 分 ; 第 二, 爆 燃 倾 向 加 剧 3) 汽 油 机 增 压 度 不 宜 过 高 6.4.2 增 压 器 配 置 方 案 增 压 器 在 汽 油 机 增 压 系 统 中 的 配 置 方 案 直 接 影 响 发 动 机 性 能 目 前 有 三 种 配 置 方 案 : 后 置 前 置 和 中 置
6.4 汽 油 机 增 压 系 统
6.4 汽 油 机 增 压 系 统
6.4 汽 油 机 增 压 系 统
6.4 汽 油 机 增 压 系 统 中 置 方 案 具 有 下 列 特 点 : 1) 避 免 了 压 气 机 前 置 方 案 中 化 油 器 在 增 压 压 力 下 工 作, 克 服 了 漏 油 严 重 密 封 困 难 的 缺 点 经 试 验 证 明, 中 置 方 案 仅 在 节 气 门 大 开 度 下 有 汽 油 渗 漏 现 象, 但 较 前 置 方 案 在 程 度 上 要 轻 得 多, 这 是 因 为 油 气 混 合 路 程 加 长, 到 达 节 气 门 已 形 成 较 为 均 匀 的 混 合 气, 凝 集 在 节 气 门 轴 上 的 液 态 汽 油 大 为 减 少 2) 容 易 调 整 混 合 比, 因 为 化 油 器 进 口 空 气 的 压 力 不 随 工 况 而 变 化 这 就 克 服 了 前 置 方 案 中 因 进 气 压 力 和 密 度 变 化 而 引 起 的 高 速 贫 油 低 速 富 油 的 固 有 缺 点 3) 通 过 适 当 加 大 喉 管 直 径, 可 简 便 地 调 整 所 需 要 的 转 矩 和 功 率, 并 且 由 于 喉 管 的 节 流 作 用, 可 造 成 陡 峭 的 转 矩 曲 线, 因 而 可 不 采 用 放 气 阀 在 加 大 喉 管 直 径 时, 主 量 孔 和 功 率 量 孔 都 要 相 应 加 大
6.4 汽 油 机 增 压 系 统 6.4.3 影 响 增 压 汽 油 机 动 力 性 经 济 性 的 因 素 (1) 进 排 气 歧 管 的 结 构 进 气 管 内 可 燃 混 合 气 经 压 缩 后 温 度 较 高, 不 必 再 预 热, 因 而 进 气 管 不 宜 靠 近 排 气 管 进 气 管 底 面 呈 平 面 状 有 利 于 重 馏 分 的 扩 散 蒸 发 以 及 与 空 气 混 合, 不 宜 做 成 凹 形 (2) 化 油 器 喉 管 及 量 孔 喉 管 直 径 加 大, 气 流 在 喉 部 阻 力 减 小, 充 量 系 数 提 高, 动 力 性 改 善 随 着 喉 管 直 径 加 大, 喉 部 真 空 度 减 小, 吸 出 的 燃 料 减 少 为 获 得 最 佳 空 燃 比, 必 须 相 应 增 大 主 量 孔 和 功 率 量 孔, 并 适 当 调 整 空 气 量 孔 (3) 配 气 相 位 配 气 相 位 的 设 计, 一 方 面 要 增 加 充 量, 另 一 方 面 要 防 止 扫 气, 从 而 需 优 化 配 气 凸 轮 型 线 (4) 点 火 提 前 角 增 压 使 缸 内 温 度 升 高, 焰 前 反 应 加 快, 燃 烧 速 度 提 高, 点 火 提 前 角 应 适 当 减 小, 但 相 应 排 温 升 高, 经 济 性 下 降 (5) 压 缩 比 随 着 压 缩 比 的 加 大, 压 缩 终 压 终 温 升 高, 最 大 爆 发 压 力 和 最 高 燃 烧 温 度 升 高, 燃 烧 室 对 新 鲜 充 量 的 加 热 量 增 多, 从 而 着 火 准 备 时 间 缩 短, 爆 燃 倾 向 加 剧 但 压 缩 比 提 高 的 同 时, 膨 胀 比 也 相 应 加 大, 排 气 压 力 和 温 度 随 之 降 低, 热 效 率 提 高, 经 济 性 改 善 因 此, 增 压 汽 油 机 应 尽 量 用 高 辛 烷 值 汽 油 和 其 他 抗 爆 措 施, 以 便 有 适 当 高 的 压 缩 比 (6) 旋 流 强 度 利 用 压 缩 旋 流 由 单 火 花 塞 产 生 双 螺 旋 火 迹 来 缩 短 火 焰 传 播 距 离, 并 提 高 火 焰 前 锋 的 传 播 速 度 同 时, 利 用 旋 流 产 生 的 强 烈 扰 动 加 速 燃 烧, 从 而 提 高 汽 油 机 抗 爆 性, 可 以 改 善 增 压 汽 油 机 的 动 力 性 经 济 性
6.5 气 体 燃 料 发 动 机 增 压 系 统 6.5.1 设 计 思 想 及 国 内 外 发 展 动 向 为 缓 解 石 油 资 源 的 紧 缺, 随 着 天 然 气 源 的 不 断 开 发, 气 体 燃 料 发 动 机 应 运 而 生 由 于 其 燃 烧 完 善 排 气 干 净, 在 当 前 排 放 苛 求 的 时 代 得 到 了 迅 速 发 展. 已 成 为 一 种 很 有 发 展 前 途 的 代 用 燃 料 发 动 机 6.5.2 气 体 燃 料 发 动 机 增 压 系 统 的 特 点 (1) 爆 燃 倾 向 严 重 (2) 空 燃 比 基 本 恒 定 (3) 热 负 荷 高 (4) 增 压 器 的 布 置 (5) 增 压 器 通 流 能 力 (6) 中 冷 器 (7) 进 排 气 门 重 叠 角 (8) 增 设 安 全 防 爆 装 置