内燃机增压

  仪器信息网 ·  2010-05-05 10:32  ·  47528 次点击
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通过提高内燃机进气压力来增加内燃机功率的措施。提高进气压力(又称增压压力)可增大进入气缸的空气密度,使供入气缸内的空气量增加。这样就可以燃烧更多的燃料,从而大幅度地提高功率,而且还能改善内燃机的燃料经济性;若使增压空气受到冷却还能减少排气中的有害成分。内燃机在高海拔地区工作时,因大气压力低而充量不足,使功率下降。这时若用增压,可以提高进入气缸的空气压力,使内燃机功率得以增大。内燃机采用增压后,机械负荷和热负荷会增高,特别是在高增压时,过高的机械负荷和热负荷会使内燃机零件损坏,因此内燃机采用增压方法增加功率的程度就受到限制。至20世纪80年代初,高增压柴油机的功率比非增压柴油机功率高200%以上。
内燃机增压通常有两种分类方法。按增压压力pk的大小可分为低增压(pk小于0.15兆帕)、中增压(pk=0.15~0.025兆帕)、高增压(pk=0.25~0.4兆帕)和超高增压(pk大于0.4兆帕)。按所用增压器的不同可分为惯性增压、机械增压、废气涡轮增压、复合增压和气波增压(见图)。
data/attachment/portal/201111/06/144857poqbid0c0cq1p0vv.jpg内燃机增压
惯性增压内燃机装有特殊设计的进排气管(主要是进气管),利用其中气体运动的惯性效应和波动效应实现增压。这是一种简便的方法,用在单缸内燃机上效果比较明显,功率最大可提高10~15%。
机械增压由内燃机曲轴通过传动机构驱动压气机(机械增压器)进行增压。压气机大多为离心压缩机和罗茨鼓风机等。驱动压气机要消耗内燃机一部分功率,而所耗功率又随增压压力的提高而迅速增大,这就使内燃机燃料消耗率增加。因此,这种方法只适用于低增压内燃机,而且已很少采用。
废气涡轮增压利用内燃机的排气能量推动废气涡轮增压器的涡轮旋转,涡轮带动与它同轴的压气机向内燃机气缸提供高压空气。在增压压力较高时空气温度往往升高很多,这对增高空气密度和限制热负荷不利。因此,在高增压时常在压气机与内燃机之间装有空气冷却器,以降低进气温度。废气涡轮增压器与内燃机之间只是气体联系。这是现代应用最广的增压方法(见废气涡轮增压)。
复合增压内燃机既装有废气涡轮增压器,又装有机械增压器或采用惯性增压。复合增压方法应用范围不广,一般只用于二冲程增压柴油机。
气波增压用气波增压器实现增压。
20世纪50年代以来,废气涡轮增压技术发展很快,不但在大、中功率柴油机上获得广泛应用,而且在小功率柴油机上也有采用的趋势。对于汽油机,由于受到爆震的限制,废气涡轮增压技术应用较少,而且增压效果不如柴油机明显。但从70年代以来,由于采用增压可能降低排气中有害成分,增压技术又引起人们的重视。
参考书目
齐纳著,侯玉堂、禹惠生译:《内燃机增压与匹配》,国防工业出版社,北京,1978。(K.Zinner,SuperchargingofInternalCombustionEnginesSpringer-Verlag,Berlin,1978.)
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