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1、发动机机涡轮增增压技技术发动机涡轮增压技术学习目标：学习目标： 了解了解 涡轮增压技术发展史涡轮增压技术发展史1 掌握涡轮增压的基本原理掌握涡轮增压的基本原理2 掌握掌握涡轮增压新技术涡轮增压新技术3 掌握掌握增压中冷技术增压中冷技术4学习目标： 了解 涡轮增压技术发展史1 一、一、涡轮增增压技技术发展史展史1905年，瑞士工程年，瑞士工程师师Alfred Buchi首先提出了首先提出了涡轮涡轮增增压压的概念。的概念。20世世纪纪50年代初，年代初，涡轮涡轮增增压压技技术术由船舶由船舶领领域域应应用的用的车车用用领领域。域。1953年，美国年，美国Garrett公司将其公司将其涡轮涡轮增增压压
2、器安装在器安装在Caterpillar（卡特彼勒）公司的（卡特彼勒）公司的D9发动发动机上，在提高柴油机机上，在提高柴油机功率和改善燃油功率和改善燃油经济经济性方面取得良好效果。性方面取得良好效果。从从20世世纪纪60年代起，国外开始在年代起，国外开始在车车用柴油机上大量采用用柴油机上大量采用涡轮涡轮增增压压技技术术。20世世纪纪70年代末，汽油机年代末，汽油机涡轮涡轮增增压压技技术术取得突破性取得突破性进进展。展。20世世纪纪80年代中期年代中期该该技技术术大量大量应应用和推广。用和推广。一、涡轮增压技术发展史1905年，瑞士工程师Alfred B 1.基本原理为了提高发动机的输出功率Pe，
3、由式：可知，通过下列方法可提高功率：1）加大气缸总排量iVs，即增加气缸数i，增大气缸直径D和行程S；2）提高转速n或活塞平均速度Cm；3）提高平均有效压力pme；提高平均有效压力提高平均有效压力pme最有效的方法最有效的方法? 提高进入气缸空气的压力提高进入气缸空气的压力 ，降低进入气缸空气的温度是提高平均，降低进入气缸空气的温度是提高平均有效压力有效压力pme最有效的方法。最有效的方法。二、涡轮增压的基本原理提高平均有效压力pme最有效的方法?二、涡轮增压的基本原理增压的衡量指标_增压度增压度增压度是指发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比： 增压度小于1.9时，为低增压；在1.92.5
4、范围内，为中增压；在2.53.5范围内，为高增压；大于3.5时为超高增压。 增压度取决于所采用的增压系统，采用中冷可使增压度提高。汽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。增压的衡量指标_增压度增压度涡轮增压发动机涡轮增压发动机_1分钟视频分钟视频2.原理图视频视频C:Userswlg123Desktop2019wlg-新技术试讲资料新技术试讲资料第第7节发动机涡轮增压技术节发动机涡轮增压技术G6涡轮增压配介绍涡轮增压配介绍.flv涡轮增压发动机_1分钟视频2.原理图视频C:Usersw大众集团经典的1.8T发动机所采用的涡轮增压器涡轮
5、增压器涡轮增压器(Turbo) 涡轮增压器起初被称为涡轮增压器起初被称为涡轮增压器起初被称为涡轮增压器起初被称为Turbo Turbo Turbo Turbo SuperchargerSuperchargerSuperchargerSupercharger，后被简化为，后被简化为，后被简化为，后被简化为Turbo chargerTurbo chargerTurbo chargerTurbo charger，简称，简称，简称，简称TurboTurboTurboTurbo，如，如，如，如果在轿车尾部看到果在轿车尾部看到果在轿车尾部看到果在轿车尾部看到TurboTurboTurboTurbo或者或者
6、或者或者T T T T，即表明该车采用的发动机是涡轮即表明该车采用的发动机是涡轮即表明该车采用的发动机是涡轮即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。增压发动机。增压发动机。增压发动机。大众集团经典的1.8T发动机所采用的涡轮增压器涡轮增压器(6分钟-视频C:Userswlg123Desktop2019wlg-新技术试讲资料第7节发动机涡轮增压技术长城汽车涡轮增压发动机_.flv 3.涡轮增压目的强强化化发动发动机机改善改善发动发动机的机的经济经济性性降低降低发动发动机的排气机的排气污污染及噪音染及噪音高原或高温地高原或高温地带带恢复恢复发动发动机的功率机的功率 3.涡轮增压目的4 4、增压压力
7、调节方式、增压压力调节方式增压压力调节方式增压压力调节方式l旁通式旁通式涡轮增增压器器l可可调叶片式叶片式涡轮增增压器器汽油机的增压度受到爆燃燃烧的限制。汽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柴油机的增压度受到燃烧最高爆发压力的限制为什么要调节为什么要调节增压压力增压压力？4、增压压力调节方式增压压力调节方式汽油机的增压度受到爆燃燃1 1) ). .旁通式涡轮增压器旁通式涡轮增压器1).旁通式涡轮增压器2 2) ). .可调叶片式涡轮增压器可调叶片式涡轮增压器2).可调叶片式涡轮增压器发动机转速低时发动机转速低时发动机转速低时发动机转速高时发动机转速高时发动
8、机转速高时5、增、增压中冷技中冷技术1)增增压压中冷方案：中冷方案：闭闭式式空空-水水中中冷冷：中中冷冷器器中中冷冷却却介介质质采采用用发发动动机机冷冷却却系系统统中中的的循循环环水水。该该方方案案结结构与布置构与布置简单简单，但不能将增，但不能将增压压空气温度冷却空气温度冷却较较低。低。分分开开式式空空-水水中中冷冷：中中冷冷器器采采用用独独立立的的冷冷却却介介质质。该该方方案案可可提提高高中中冷冷器器的的冷冷却效率，能却效率，能较较低的降低空气的温度。低的降低空气的温度。结结构复构复杂杂些，布置上会增加些，布置上会增加难难度。度。共共用用冷冷却却风风扇扇空空-空空中中冷冷：中中冷冷器器装装
9、在在发发动动机机冷冷却却系系散散热热器器前前或或后后，依依靠靠风风扇扇和和车车辆辆行行驶驶时时空空气气气气流流冷冷却却增增压压空空气气。该该方方案案由由于于它它的的最最少少能能量量消消耗耗而而得到广泛得到广泛应应用用独独立立冷冷却却风风扇扇空空-空空中中冷冷：中中冷冷器器带带有有独独立立的的冷冷却却风风扇扇，它它可可由由直直流流电电动动机机或空气或空气涡轮带动涡轮带动5、增压中冷技术1)增压中冷方案：2)涡轮增压中冷技术的重要性涡轮增压中冷技术的重要性 排放物方面：排放物方面： A 由于燃烧温度低，减少了由于燃烧温度低，减少了NOx的排放。的排放。 B 由于燃烧完全，降低了由于燃烧完全，降低了
10、CO的排放。的排放。发动机方面：发动机方面： A 较低的热负荷。较低的热负荷。 B 较低的气缸压力。较低的气缸压力。 C 更大的功率。更大的功率。 D 低的燃油消耗率。低的燃油消耗率。2)涡轮增压中冷技术的重要性三、三、涡轮增增压新技新技术三、涡轮增压新技术1、双涡轮增压技术、双涡轮增压技术 在在讨讨论论双双涡涡轮轮增增压压技技术术前前，我我们们先先了了解解一一个个涡涡轮轮增增压压遇遇到的不利现象到的不利现象“迟滞现象迟滞现象”。当当驾驾驶驶员员踩踩油油门门踏踏板板，发发动动机机转转速速发发生生改改变变。由由于于涡涡轮轮机机和和压压缩缩机机有有惯惯性性，不不能能及及时时跟跟上上这这个个速速度度
11、的的变变化化，这这个个现现象象称称为为“迟迟滞滞现现象象”。“迟迟滞滞现现象象”使使发发动动机机延延迟迟增增加加或或减减少少输输出出功功率率。这这样样如如果果你你越越急急加加速速，就就会会感感觉觉发动机越使不上劲。发动机越使不上劲。1、双涡轮增压技术使使用用双双涡涡轮轮增增压压，就就是是采采用用2个个相相互互独独立立的的涡涡轮轮增增压压器器的的增增压压系系统统。当当发发动动机机在在2个个涡涡轮轮增增压压器器的的共共同同作作用用时时，进进气气效效率率大大幅幅提提升，增压效果更加显著，动力性得到很大提升。升，增压效果更加显著，动力性得到很大提升。另另一一方方面面，在在发发动动机机转转速速较较低低时
12、时，只只有有一一个个低低速速涡涡轮轮工工作作，这这时时较较少少的的排排气气即即可可驱驱动动这这只只涡涡轮轮高高速速旋旋转转以以产产生生足足够够的的进进气气压压力力，当当发发动动机机转转速速提提升升以以后后，高高速速涡涡轮轮工工作作继继续续进进入入高高增增压压值值的的状状态态，提供一个连贯的强劲动力。提供一个连贯的强劲动力。这这样样双双涡涡轮轮增增压压技技术术在在提提高高发发动动机机动动力力性性的的同同时时，可可以以改改善善涡涡轮轮增压的增压的“迟滞现象迟滞现象”。但但是是，双双涡涡轮轮增增压压发发动动机机并并不不能能完完全全消消除除“涡涡轮轮迟迟滞滞”现现象象，毕毕竟竟，涡涡轮轮增增压压器器叶
13、叶轮轮的的惯惯性性作作用用依依然然存存在在。在在实实际际使使用用中中，双双涡涡轮增压发动机通常都装备在直列轮增压发动机通常都装备在直列6缸或缸或V型等排量较大的发动机上。型等排量较大的发动机上。使用双涡轮增压，就是采用2个相互独立的涡轮增压器的增压系统。双涡轮增压系统双涡轮增压系统空气空气滤清器清器中冷器中冷器涡轮增增压器器增增压压力力传感器感器排气旁通排气旁通阀及及控制装置控制装置双涡轮增压系统空气中冷器涡轮增压压力传感器排气旁通阀及控制装涡轮发动机的代表车型涡轮发动机的代表车型宝马宝马750Li配备的是配备的是V8 Twin Turbo发动机发动机涡轮发动机的代表车型宝马750Li配备的是
14、V8 Twin 双涡轮增压发动机双涡轮增压发动机双涡轮增压发动机 2. 可可变涡轮变涡轮叶片技叶片技术术 为为使使涡轮涡轮增增压发动压发动机在高低机在高低转转速下都能保速下都能保证证良好的增良好的增压压效果，效果，VGT(Variable Geometry Turbocharger）可）可变变截面截面涡轮涡轮增增压压技技术术或者或者VNT（可（可变喷变喷嘴嘴环环增增压压器）便器）便应应运而生。运而生。 在柴油在柴油发动发动机机领领域，域，VGT可可变变截面截面涡轮涡轮增增压压技技术术早已得到了很广泛的早已得到了很广泛的应应用。由于汽油用。由于汽油发动发动机的排气温度要机的排气温度要远远远远高于
15、柴油高于柴油发动发动机，达到机，达到1000C左右（柴油左右（柴油发动发动机机为为400C左右），而左右），而VGT所使用的硬件所使用的硬件材材质质很很难难承受如此高温的承受如此高温的环环境，因此境，因此这项这项技技术术也也迟迟迟迟未能在汽油机上未能在汽油机上应应用。用。 近年来，博格近年来，博格华纳华纳与保与保时时捷捷联联手克服了手克服了这这个个难题难题，使用了耐高温的航，使用了耐高温的航空材料技空材料技术术，从而成功开，从而成功开发发出了首款搭出了首款搭载载可可变变截面截面涡轮涡轮增增压压器的汽油器的汽油发动发动机，保机，保时时捷捷则则将将这项这项技技术术称称为为VTG（Variable
16、Turbine Geometry）可）可变涡轮变涡轮叶片技叶片技术术。 2. 可变涡轮叶片技术 可变涡轮增压器（VNT）图中中涡轮外外围的的红色叶片色叶片就是就是导流叶片流叶片一般的一般的涡轮并没有并没有导流流叶片的叶片的结构构1分钟视频分钟视频C:Userswlg123Desktop2019wlg-新技术试讲资料第7节发动机涡轮增压技术G6涡轮增压配介绍.flv可变涡轮增压器（VNT）图中涡轮外围的红色叶片就是导流叶片一涡轮增压技术可调涡轮增压器系统可调涡轮增压器系统可调涡轮增压器系统3、两级涡轮增压两级涡轮增压3、两级涡轮增压四、涡轮增压技术的应用四、涡轮增压技术的应用四、涡轮增压技术的应用涡轮发动机的代表车型涡轮发动机的代表车型一汽大众一汽大众迈腾装备的迈腾装备的是是2.0TSI发发动机动机涡轮发动机的代表车型一汽大众迈腾装备的是2.0TSI发动机大众大众TSITSI发动机增压技术发动机增压技术大众TSI发动机增压技术机械增压器结构图机械增压器结构图机械增压器结构图涡轮增压技术谢 谢！-谢 谢！-
