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1、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 了解 渦輪增壓技術(shù)發(fā)展史1 掌握渦輪增壓的基本原理2 掌握渦輪增壓新技術(shù)3 掌握增壓中冷技術(shù)4 一、渦輪增壓技術(shù)發(fā)展史1905年，瑞士工程師Alfred Buchi首先提出了渦輪增壓的概念。20世紀(jì)50年代初，渦輪增壓技術(shù)由船舶領(lǐng)域應(yīng)用的車用領(lǐng)域。1953年，美國(guó)Garrett公司將其渦輪增壓器安裝在Caterpillar（卡特彼勒）公司的D9發(fā)動(dòng)機(jī)上，在提高柴油機(jī)功率和改善燃油經(jīng)濟(jì)性方面取得良好效果。從20世紀(jì)60年代起，國(guó)外開(kāi)始在車用柴油機(jī)上大量采用渦輪增壓技術(shù)。20世紀(jì)70年代末，汽油機(jī)渦輪增壓技術(shù)取得突破性進(jìn)展。20世紀(jì)80年代中期該技術(shù)大量應(yīng)用和推廣。
2、 1.基本原理為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率Pe，由式：可知，通過(guò)下列方法可提高功率：1）加大氣缸總排量iVs，即增加氣缸數(shù)i，增大氣缸直徑D和行程S；2）提高轉(zhuǎn)速n或活塞平均速度C m；3）提高平均有效壓力pme；31 03 0m e se P V inP 提高平均有效壓力pme最有效的方法? 提高進(jìn)入氣缸空氣的壓力 ，降低進(jìn)入氣缸空氣的溫度是提高平均有效壓力pme最有效的方法。 二、渦輪增壓的基本原理 增壓的衡量指標(biāo)_增壓度增壓度增壓度是指發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后增長(zhǎng)的功率與增壓前的功率之比： 增壓度小于1.9時(shí)，為低增壓；在1.92.5范圍內(nèi)，為中增壓；在2.53.5范圍內(nèi)，為高增壓；大于3.5時(shí)為超高增
3、壓。 增壓度取決于所采用的增壓系統(tǒng)，采用中冷可使增壓度提高。汽油機(jī)的增壓度受到爆燃燃燒的限制。柴油機(jī)的增壓度受到燃燒最高爆發(fā)壓力的限制，通常以降低壓縮比來(lái)補(bǔ)償。 ekP eoP 1ek eo ekeo eoP P PP P 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)_1分鐘視頻 2.原理圖 視頻C:Userswlg123Desktop2013wlg-新技術(shù)試講資料第7節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)G6渦輪增壓配介紹.flv 大眾集團(tuán)經(jīng)典的1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的渦輪增壓器 渦輪增壓器(Turbo) 6分鐘-視頻C:Userswlg123Desktop2013wlg-新技術(shù)試講資料第7節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)長(zhǎng)城汽車渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)_.fl
4、v 3.渦 輪 增 壓 目 的強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染及噪音高原或高溫地帶恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 4、 增 壓 壓 力 調(diào) 節(jié) 方 式增壓壓力調(diào)節(jié)方式l旁通式渦輪增壓器l可調(diào)葉片式渦輪增壓器汽油機(jī)的增壓度受到爆燃燃燒的限制。柴油機(jī)的增壓度受到燃燒最高爆發(fā)壓力的限制為什么要調(diào)節(jié)增壓壓力？ 1).旁 通 式 渦 輪 增 壓 器 2).可 調(diào) 葉 片 式 渦 輪 增 壓 器 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 低 時(shí) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 高 時(shí) 5、增壓中冷技術(shù)1)增壓中冷方案：閉式空-水中冷：中冷器中冷卻介質(zhì)采用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)水。該方案結(jié)構(gòu)與布置簡(jiǎn)單，但不能將增壓空氣溫度冷卻較低。分開(kāi)式
5、空-水中冷：中冷器采用獨(dú)立的冷卻介質(zhì)。該方案可提高中冷器的冷卻效率，能較低的降低空氣的溫度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，布置上會(huì)增加難度。共用冷卻風(fēng)扇空-空中冷：中冷器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系散熱器前或后，依靠風(fēng)扇和車輛行駛時(shí)空氣氣流冷卻增壓空氣。該方案由于它的最少能量消耗而得到廣泛應(yīng)用獨(dú)立冷卻風(fēng)扇空-空中冷：中冷器帶有獨(dú)立的冷卻風(fēng)扇，它可由直流電動(dòng)機(jī)或空氣渦輪帶動(dòng) 2)渦輪增壓中冷技術(shù)的重要性 排放物方面： A 由于燃燒溫度低，減少了NOx的排放。 B 由于燃燒完全，降低了CO的排放。發(fā)動(dòng)機(jī)方面： A 較低的熱負(fù)荷。 B 較低的氣缸壓力。 C 更大的功率。 D 低的燃油消耗率。 三、渦輪增壓新技術(shù) 1、雙渦輪增壓技
6、術(shù) 在討論雙渦輪增壓技術(shù)前，我們先了解一個(gè)渦輪增壓遇到的不利現(xiàn)象“遲滯現(xiàn)象”。當(dāng)駕駛員踩油門踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。由于渦輪機(jī)和壓縮機(jī)有慣性，不能及時(shí)跟上這個(gè)速度的變化，這個(gè)現(xiàn)象稱為“遲滯現(xiàn)象”?！斑t滯現(xiàn)象”使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你越急加速，就會(huì)感覺(jué)發(fā)動(dòng)機(jī)越使不上勁。 使用雙渦輪增壓，就是采用2個(gè)相互獨(dú)立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在2個(gè)渦輪增壓器的共同作用時(shí)，進(jìn)氣效率大幅提升，增壓效果更加顯著，動(dòng)力性得到很大提升。另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，只有一個(gè)低速渦輪工作，這時(shí)較少的排氣即可驅(qū)動(dòng)這只渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升以后，高速渦輪工作繼續(xù)進(jìn)入高
7、增壓值的狀態(tài)，提供一個(gè)連貫的強(qiáng)勁動(dòng)力。這樣雙渦輪增壓技術(shù)在提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的同時(shí)，可以改善渦輪增壓的“遲滯現(xiàn)象”。但是，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)并不能完全消除“渦輪遲滯”現(xiàn)象，畢竟，渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。在實(shí)際使用中，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發(fā)動(dòng)機(jī)上。 雙 渦 輪 增 壓 系 統(tǒng)空氣濾清器中冷器渦輪增壓器增壓壓力傳感器 排氣旁通閥及控制裝置 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的代表車型寶馬750Li配備的是V8 Twin Turbo發(fā)動(dòng)機(jī) 雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 2. 可變渦輪葉片技術(shù) 為使渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速下都能保證良好的增壓效果，VGT(Variable Geometry Tur
8、bocharger）可變截面渦輪增壓技術(shù)或者VNT（可變噴嘴環(huán)增壓器）便應(yīng)運(yùn)而生。 在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，VGT可變截面渦輪增壓技術(shù)早已得到了很廣泛的應(yīng)用。由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到1000C左右（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為400C左右），而VGT所使用的硬件材質(zhì)很難承受如此高溫的環(huán)境，因此這項(xiàng)技術(shù)也遲遲未能在汽油機(jī)上應(yīng)用。 近年來(lái)，博格華納與保時(shí)捷聯(lián)手克服了這個(gè)難題，使用了耐高溫的航空材料技術(shù)，從而成功開(kāi)發(fā)出了首款搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，保時(shí)捷則將這項(xiàng)技術(shù)稱為VTG（Variable Turbine Geometry）可變渦輪葉片技術(shù)。 可 變 渦 輪 增 壓 器 （ VNT）圖中渦輪外圍的紅色葉片就是導(dǎo)流葉片一般的渦輪并沒(méi)有導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)1分鐘視頻C:Userswlg123Desktop2013wlg-新技術(shù)試講資料第7節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)G6渦輪增壓配介紹.flv 可 調(diào) 渦 輪 增 壓 器 系 統(tǒng) 3、兩級(jí)渦輪增壓 四、渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的代表車型一汽大眾邁騰裝備的是2.0TSI發(fā)動(dòng)機(jī) 大 眾 TSI發(fā) 動(dòng) 機(jī) 增 壓 技 術(shù) 機(jī)械增壓器結(jié)構(gòu)圖 謝 謝！-
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