增压技术复习资料(含答案)

第一章内燃机增压概论1、什么是增压？借助于装在发动机上的专用的增压装置，预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸的充气密度。2、内燃机增压的目的内燃机增压的目的主要在于提高发动机的动力性，并降低排放，不在于提高经济性。3、增压度增压后的发动机功率与不增压时发动机功率之比。4、增压对内燃机动力性、经济性、排放、噪声的影响：动力性和经济性的影响：假定增压前后n和α保持不变。1.增压后，部分排气能量被利用，进气得到压缩，换气过程形成正的泵气功，指示热效率ηi略有增加。2.机械效率ηm也随着增压度的提高有所提高。3.增压后，ρs增加，若采用中冷技术，ρs会更高。4.因为有扫气作用，缸内残余废气系数降低，减少对进气的加热作用，充气系数ηv提高。柴油机增压后对排放、噪音的影响（1）CO：增压后，燃料雾化、混合均有所改善，CO消除反应加快，排放中CO含量有所减少。（2）THC：增压后，由于较非增压富氧，缸内温度较高，燃烧反应加快，因而HC消除反应增强，排放中HC含量减少。（3）NOx：生成条件高温、富氧、高温下的停留时间。对于自然吸气柴油机，如果只简单地采用增压措施，可能会因为过量空气系数增大和燃烧温度的升高而导致NO增加。（4）PM：生成条件高温、缺氧。1）增压后，可显著增大进气密度，增加缸内可用的空气量，过量空气系数α增加，PM排放降低。2）增压后，缸内压力增加，燃料湿壁现象等减少，有利于降低PM排放。3）同时采用高压燃油喷射、共轨电控喷射、低排放燃烧室和中心喷嘴四气阀技术，并提高燃油雾化质量，改善燃烧过程，则可有效地控制PM排放。（5）噪音：燃烧噪音、进排气系统噪音和机械噪音1）增压后，滞燃期缩短，压升率降低，燃烧噪音减小。2）增压器的设置，进排气噪音也有所减少。如增压器的涡轮机可以衰减排气所产生的噪音。稳定工况可降低噪音3-5dB,低负荷降低噪音效果较差。5、内燃机的增压方式1、机械增压2、排气涡轮增压3、气波增压4、复合增压6、汽油机增压的主要技术障碍（1）热负荷：增压后，汽油机整体温度水平提高，热负荷问题加重（2）爆燃：汽油机增压后，混合气压缩后的压力、温度增高，将促使爆燃的发生。（3）混合气的调节：传统化油器使用增压技术后难以精确控制混合气的浓度（4）对增压器的特殊要求7、增压器涡轮转子轴的布置型式不同的分类外支承式、内支承式、内外支承式、悬臂支承式（结构简图及其特点）1外支承式两个轴承位于转轴的两端1)结构简图2)特点转子稳定性好；轴承远离叶轮，轴向空间大，便于考虑油水气的密封；轴承可采用单独的润滑系统，减小轴承受高温气体的影响；因为增压器轴中部可以加工成大尺寸，刚性较大，而在支承轴颈处便可以适当作得小些，因此轴承表面的切线速度较低，有利于轴承的寿命和可靠性；轴承在外端，也便于检查和更换轴承，不必拆下转子，可维护性好。2内支承式两个轴承位于工作轮之间1)结构简图2）特点结构简单、尺寸及重量小；压气机可轴向进气，流阻损失；清洗工作轮比较容易，且不会因为轴承而破坏转子的平衡。3内外支承式两个轴承分别布置在转轴的一端和两个工作轮之间1）结构简图2）特点压气机能轴向进气；涡轮端密封较容易安排；可局部拆卸零件，进行清洗叶轮；尺寸及重量介于内、外支承式之间；轴承间主轴可以作得较粗，轴承间距又较第一种方案短。所以临界转速较高；4悬臂支承式压气机叶轮和涡轮叶轮背对背，轴承都在压气机一侧1）结构简图2）特点轴承均在低温处，有利于轴承工作；两个叶轮可做成一体，结构紧凑，质量和尺寸最小；涡轮盘可得到较好的冷却，漏气损失小；压气机与涡轮背靠背，从而减少了气体与转盘的摩擦损失。8、涡轮增压技术的发展趋势可变混流式涡轮增压技术可变两级涡轮增压技术复合增压技术第二章发动机排气能量的利用1、排气最大可用能排气等熵膨胀到大气压力时所释放出来的能量2、能量传递的损失：1)流经排气门处的节流损失；2)流经各种缩口处的节流损失；3)管道面积突扩时的流动损失；4)不同参数气流渗混和撞击形成的损失;5)由于气体的粘性而形成的靡擦损失：6)气流向外界散热所形成的能量损失。3、降低能量传递的措施1)应使排气门的通流面积尽可能大；2)应力求管道光顺、没有缩口；3)排气总管内径做的与歧管内径一样大，以避免突扩损失；4)使用顺着气流的斜向接头，以避免撞击损失;5)力求管壁光滑，减少摩擦；6)排气管使用绝热材料包裹以隔热。4、排气能量传递效率涡轮进口处气体的可用能量与排气门前气体的可用能量之比5、脉冲能量利用系数：6、脉冲系统与定压系统比较(1)脉冲増压系统优点:排气能量利用系数高,低工况性能好;扫气易于组织,对二冲程有利;加速性好。缺点:二缸一歧管时，排气管抽空，节流损失大；排气管太长时，反射压力波对扫气会产生干扰；成本高；结构复杂。(1)定压増压系统优点:可采用涡轮全进气，压力波动小涡轮效率高;多缸时，排气管结构简单;增压器布置自由；柴油机转速不因压力波干扰而受限；涡轮流通面积小，可选择小増压器。缺点:加速性差，低负荷性能差；扫气量小；部分负荷时有时扫气倒流;低转速，高转矩时，増压压力下降较大；在缸数少时，排气管容积过大。7、影响脉冲能量利用的因素排气始点压力比、排气门通流面积、排气门开启规律、排气管通流面积、排气管长度、涡流通流面积第三章离心式压气机1、离心式压气机结构进气道、压气机叶轮、扩压器、压气机蜗壳2、压气机叶轮a）按轮盘结构：开式、闭式、半开式、星形b）按叶片沿径向的弯曲形式：前弯叶片叶轮、径向叶片叶轮、后弯叶片叶轮、前倾后弯式叶轮3、离心式压气机的工作过程分析（进气道、工作轮、扩压器、出气蜗壳中气体参数的变化情况）进气道：气体流过进气道时流速增大，温度和压力减小。工作轮：气体流过工作轮，对气体做功，加速气体流速，气体压力和温度均提高扩压器：由于流通截面逐渐增大，气体在流过它时，流速减小，压力和温度都上升出气蜗壳：气体在流过它时，流通截面增大，流速减小，压力和温度上升。4、增压比、流量增压比：压气机出口气流压力与进口气流压力之比。流量：单位时间内流过压气机气体的质量或体积5、压气机效率（等熵效率、多变效率）、功率系数等熵效率：压气机等熵压缩功和消耗的总功之比多变效率：压气机多变压缩功和消耗的总功之比功率系数：实际圆周速度分量与无穷多叶工作轮出口的绝对速度的圆周速度之比6、离心式压气机的流量特性在一定的环境条件下，在压气机的转速不变时，压气机增压比和效率随空气流量的变化关系7、喘振、阻塞喘振：即是泵与风机的流量和能头在瞬间内发生不稳定的周期性反复变化的现象称为喘振现象。阻塞：在一定转速下，通过压气机的流量随增压比的减小而增加，当流量增加到某一限度后，压气机流道中的某个截面处便达到临界条件，此时增压比减小，流量也不在增加。第四章废气涡轮的工作原理1、涡轮的组成：进气壳、喷嘴环、工作叶轮、排气壳2、废气在涡轮级间的流动（1）在蜗壳和喷嘴环中的流动蜗壳和喷嘴环叶片通道截面是收缩的，气体在其中流动是要进行膨胀的。通过蜗壳和喷嘴环后，压力和温度下降，而气流速度提高。（2）在工作叶轮中的流动气流对叶片做功，因此气流的压力和温度下降，气流的减小3、气体在喷嘴中的流动4、涡轮的定熵效率与膨胀比、反力度的概念定熵效率：涡轮转子获得的机械功与理论上可以获得的最大机械功之比膨胀比：反力度：转子中的有效焓降与级的有效焓降之比5、气流在涡轮级中的流动损失定子（喷嘴）中的流动损失、转子（工作叶轮）中的流动损失、余速损失、径向间隙漏气损失、轮盘摩擦损失、6、涡轮效率7、径流式涡轮的效率8、径流式涡轮与轴流式涡轮的比较第五章柴油机与涡轮增压器的配合1、涡轮增压器与柴油机配合特性要求曲线1：柴油机以额定转速运行时的等转速线，柴油机在这一转速下，随着负荷的增大，废气能量增加，涡轮增压器转速很快上升，增压压力和空气流量也很快增加，同时柴油机气缸爆发压力也上升，因此,柴油机在额定转速时的最大负荷受到增压器的最高转速、涡轮前最高温度以及气缸最大爆发压力的限制曲线2：柴油机最低转速运行线，这时由于柴油机转速低，废气能量小，所以增压压力和空气流量都比较小，柴油机负荷受冒烟极限的限制，而且随着负荷加大应避免压气机进入喘振区,因此最低转速运行线是柴油机低速冒烟极限线。曲线3：柴油机的外特性运行线，这时柴油机循环供油量保持最大值，而负荷的增加，使柴油机转速从最高变化到最低，随着转速的下降，废气流量减少，增压器转速和增压压力也随之下降，但由于柴油机最大循坏供油量未变，柴油机在各个转速下的排气温度都较高，因此涡轮增压器转速下降的程度不像在柴油机等转速运行时因负荷降低引起增压器转速下降的那么快，然而废气流量因柴油机转速的下降而很快下降，曲线4：螺旋桨工作特性的运行线，它介于外特性运行线与额定转速运行线之间。2、增压器喘振线的调整方法运行线太靠近喘振线，甚至穿入喘振区，调整时应先分析产生生喘振的原因，然后采用如下适当的措施：①改用小一号的增压器，小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机喘振线并移向流量小的一边，这样运行就可以脱离喘振区，改用小一号增压器后，可能使运行线通过效率较高的区城，因此运行线也将向流量小的方向移动②适当缩小压气机通道截面。在没有小一号增压器选择时，可釆用这种方法，这对压气机叶轮及扩压器的通道截面都要相应缩小，因此它的特牲线将大致平行原特牲线并向流量小的方向偏移；③减小压气机进口处直径。如杲能判断喘振发生在导风轮中，则可减小压气机叶轮进口直径，以使压气机特性线向小流量方向偏移④减小扩压器叶轮进口角。在有叶片扩压器的压气机中，喘振通常发生在叶片扩压器中，减小扩压器叶片安装角，使扩压器通流截面减小，流量将有所下降，同时使小流量时的气流进入扩压器的气流角减小，从而避免喘振。3、增压器转速和增压压力的调整由于增压比近似与增压器转速的平方成正比，因此两者的调整措施是一玫的。常用的方法有：1)调整喷嘴环面积，增大喷嘴坏面积对，废气能量降低，增压器转速下降，增压压力也随之下降，反之赤然，但如果柴油机尚未达到额定工况时，增压器转速己达額定值，若继续提高柴油机功率，则增压器必将超速运行，这是不允许的，增大喷嘴截面可克服超速现象；②如果超速是由于增压器处于低功率区运行行，使涡轮前压力过高，涡轮出现堵塞而引起，则最好改用大一号的增压器；③加大涡轮叶轮与壳体间的径向间隙，使涡轮功率降低可限制超速，但它将使所有工况的涡轮效率都降低；④当按柴油机的最大扭矩工况来选配增压器时，为了避免柴油机在额定工况时增压器超速，可在涡轮前设一放气阀，使部分排气不经涡轮而直接进入大气，也可在压气机出口旁通一部分空气，使进入柴油机的空气量减小，从而进入涡轮的燃气量减小，限制增压器转速的上升；⑤在涡轮出口装节流阀，当柴油机在低速工况对，节流阀全开，在高速工况时，节流阀关小，以提高涡轮背压，使涡轮膨胀比减小，从而达到限制增压器超速的目的。问答题：1简述调整增压器增压压力的方法。（1）进气减压阀和排气放气阀（2）变截面的涡轮（3）高负荷向排气管喷水，降低增压器转速和增压压力（4）采用双涡轮增压器2在废气涡轮增压系统中，比较脉冲增压系统相对于定压增压系统的优势及其特点？特点：（1）排气管设计得短而细（2）排气管流通截面积小，气流速度较高（3）采用脉冲增压的多缸柴油机的排气管要进行分支优势：（1）废气能量节流损失较小（2）当柴油机工作需要的的气体流量相同时，脉冲涡轮的尺寸要比定压涡轮的大些（3）加速性能比定压涡轮增压柴油机好（4）低速扭矩性能较定压涡轮增压柴油机好（5）脉冲增压系统在增压压力较低、并处于部分负荷时具有较好的油耗率；定压增压系统在满负荷时才有较好的油耗率。（6）脉冲增压系统可以利用排气压力波加强气缸扫气，有利于增加进入气缸的空气质量，降低零件热负荷（7）当p2.5k时，采用脉冲增压系统，这对废气能量的利用较为有利3离心式压气机特性曲线的特点有哪些？1）当转速等于某一常数时，增压特性线（kkG）的变化，随kG的减小，增压比值开始是增加的，当kG减小至某一值时，k值为最大，然后随kG的进一步减小，k值逐渐下降，故等速增压线为一马