本書除對內(nèi)燃機增壓技術(shù)的理論基礎、結(jié)構(gòu)形式、過程仿真、工作特性、冷卻等內(nèi)容進行詳盡論述外,還對相繼增壓、二級增壓、與發(fā)動機的熱力耦合和機械耦合,以及增壓技術(shù)在車用、船用、固定機械用、航空用發(fā)動機上的應用進行了全面介紹,尤其是對增壓技術(shù)在增加內(nèi)燃機功率密度、降低油耗、減少排放進而促進發(fā)動機小型化的作用進行了詳盡分析。本書適合從事增壓發(fā)動機和相關(guān)增壓部件研究、設計、開發(fā)的工程師閱讀使用,也可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。
自1975年迄今,由KarlZinner編著出版了3版的關(guān)于內(nèi)燃機增壓的書籍,成為歷史最久遠的關(guān)于增壓技術(shù)的最“經(jīng)典” 的參考文獻。而在日常的增壓發(fā)動機的研究和開發(fā)中,當出現(xiàn)增壓技術(shù)的基礎問題時,仍由“Zinner”來支撐。
而27年后的現(xiàn)今出版了第4版。KarlZinner于1991年去世了,不是因為由他撰寫的增壓技術(shù)基礎不再適用,而是因為自那時起,內(nèi)燃機行業(yè)以及延伸的增壓技術(shù)已經(jīng)有了巨大的發(fā)展,以至于要求在專業(yè)書籍中增加新的成果,補充新的內(nèi)容。
在大型發(fā)動機的增壓技術(shù)的持續(xù)不斷的開發(fā)過程中,不僅僅是考慮增壓,而且在此期間有效熱效率可以達到了55%,尤其是自第3版起,最大限度地推動了汽車發(fā)動機的增壓技術(shù)的研發(fā),以至于如今商用車和乘用車柴油機實際上幾乎都采用了增壓技術(shù),而汽油機也越來越多地采用增壓。通過小型化,即發(fā)動機采用盡可能小的排量以達到所需要的功率,就必須采用相對比較高的增壓,由此可以在乘用車發(fā)動機方面不斷地降低油耗和CO2排放。新的增壓技術(shù)的應用,尤其是可調(diào)二級增壓,在提高效率和功率密度的同時,也能滿足自第3版出版時起實施的嚴厲的排放法規(guī)。因為在此期間,大型發(fā)動機總能滿足越來越嚴格的環(huán)保要求,因此,應該是無條件地保持高效率,甚至還要提高效率,但如今,這類發(fā)動機也在開發(fā)二級增壓系統(tǒng)。相應地,在手頭的新版本中,除了增壓基礎外,也介紹這些新的增壓技術(shù)和增壓策略,并以實例來闡述它們對油耗和排放的影響。
這本書的第4版同樣主要是面向那些從事增壓發(fā)動機和相關(guān)增壓部件的研究、設計、開發(fā)的工程師們,但同樣適合于機械制造和汽車技術(shù)專業(yè)的學生以及所有那些想深化內(nèi)燃機構(gòu)造中這個重要而有興趣的領(lǐng)域的知識的人們。
我編著這個新版本,是出于我個人對偉大的Zinner教授的尊敬。當我1968年在奧格斯堡(Augsburg) 的MAN公司作為年輕的發(fā)動機研發(fā)工程師時認識了Zinner教授并在他的領(lǐng)導下工作。當時,我也擔任他在慕尼黑工業(yè)大學開設的增壓技術(shù)課程的一個學期的助教。參考這個課程的底稿,Zinner教授撰寫了這本書的第1版。誰去過Zinner的學校,就可以從他那兒學到許多專業(yè)的和許多重要的、作為工程師和領(lǐng)導所具備的能力。對于后者而言,他總是給他的助教們足夠的自由空間去發(fā)展他們自己的想法,指出其不足之處,并又容易被●●●●● 內(nèi)燃機增壓———基礎、計算和設計Ⅷ 接受。這些持續(xù)有效的經(jīng)驗在我作為柏林工業(yè)大學教師時也一直伴隨著我,在我自己開設的增壓技術(shù)課程中自然也依仗“Zinner”。
在此,我想感謝Springer出版社,是他們授權(quán)我編著新的版本,我也感謝所有專業(yè)文獻的作者以及他們的公司轉(zhuǎn)讓有實用價值的圖片材料。書中各種圖片都標出了來源和出處,而沒有標出來源和出處的圖片要么是作者自己的制作,要么取自第3版。
赫爾穆特·普赫柏林2012年2月
叢書序
譯者的話
前言
中文版前言
編輯的話
符號和縮寫
第1章 緒論1
參考文獻3
第2章 增壓的定義和目的4
2.1 發(fā)動機功率與增壓的關(guān)系4
。.2 不同的增壓方法概況6
。.2.1 產(chǎn)生增壓壓力的方式6
。.2.2 增壓器結(jié)構(gòu)形式8
。.2.3 發(fā)動機工作方式8
。.3 總結(jié)8
第3章 增壓的起源9
。.1 汽油機9
3.2 柴油機10
。.3 航空發(fā)動機12
。.4 廢氣渦輪增壓的起源14
參考文獻18
第4章 增壓發(fā)動機工作過程理論
基礎19
。.1 概述19
4.2 機械增壓20
。.3 廢氣渦輪增壓21
第5章 壓氣機結(jié)構(gòu)形式和壓氣機
特性場25
。.1 熱力學和壓縮25
5.2 壓氣機結(jié)構(gòu)形式29
。.2.1 概述29
5.2.2 擠壓式壓氣機30
。.2.3 流動式壓氣機35
參考文獻45
第6章 發(fā)動機的壓比-容積流量
特性場46
6.1 概述46
6.2 二沖程發(fā)動機48
。.3 四沖程發(fā)動機50
第7章 增壓器與發(fā)動機的協(xié)同
工作52
。.1 動態(tài)增壓52
。.1.1 相調(diào)諧的進氣系統(tǒng)52
7.1.2 脈沖增壓55
。.2 機械增壓56
7.2.1 帶擠壓式壓氣機的四沖程
發(fā)動機56
。.2.2 帶流動式壓氣機的四沖程
發(fā)動機60
。.2.3 二沖程發(fā)動機61
7.3 廢氣渦輪增壓63
。.3.1 廢氣渦輪增壓發(fā)動機與
機械增壓發(fā)動機在運行特性
上的差異63
。.3.2 廢氣渦輪增壓的基本方程65
。.3.3 有效渦輪機截面積的計算69
。.3.4 脈動的渦輪機進氣沖擊
的影響75
。.3.5 渦輪機特性場79
7.4 增壓空氣冷卻的影響85
參考文獻88
第8章 發(fā)動機工作過程仿真90
。.1 概論90
8.2 氣缸工作過程91
。.3 氣體交換管路中的狀態(tài)
變化97
。.3.1 零維和一維模擬97
。.3.2 三維模擬102
8.4 發(fā)動機動態(tài)運行105
參考文獻106
第9章 廢氣渦輪增壓的特性108
9.1 排氣管的影響108
。.1.1 在不同氣缸數(shù)及點火間隔下
排氣管的連接108
9.1.2 在脈沖增壓和恒壓增壓情況下
技術(shù)上可用的廢氣能112
。.1.3 脈沖增壓的變型118
。.2 加速特性120
。.3 轉(zhuǎn)矩特性124
參考文獻127
第10章 改善廢氣渦輪增壓轉(zhuǎn)矩和
加速特性的措施128
10.1 輸出狀態(tài)和分類128
。保.2 放氣閥130
10.3 可變渦輪機尺寸133
。保.4 可變壓氣機尺寸139
10.5 相繼增壓143
10.6 二級增壓148
。保.6.1 不可調(diào)二級增壓148
。保.6.2 可調(diào)二級增壓153
10.7 電驅(qū)動輔助壓氣機159
。保.8 機械驅(qū)動輔助壓氣機160
。保.9 電輔助的廢氣渦輪增壓器
(euATL) 163
。保.10 增壓空氣掃氣164
。保.11 外部壓縮空氣的供給164
10.11.1 增壓空氣管路內(nèi)的
供給164
。保.11.2 噴射-輔助167
10.11.3 直接進入氣缸168
。保.12 組合式增壓169
參考文獻172
第11章 基于廢氣能量利用的特殊
的增壓過程175
。保.1 渦輪冷卻和米勒工作
過程175
。保.1.1 渦輪冷卻175
。保.1.2 米勒工作過程177
。保.2 渦輪復合工作過程184
。保.2.1 概述184
。保.2.2 中速機187
。保.2.3 低速機191
11.2.4 商用車發(fā)動機195
。保.3 超高壓比增壓過程199
11.4。茫铮恚穑颍澹鴼獠ㄔ鰤哼^程200
。保.5 渦輪制動205
參考文獻208
第12章 增壓空氣冷卻和增壓空氣
冷卻器210
。保.1 基礎210
12.2 增壓空氣冷卻器結(jié)構(gòu)
形式214
12.2.1 水冷增壓空氣冷卻器214
。保.2.2 空氣冷卻的增壓空氣
冷卻器216
。保.3 增壓空氣冷卻系統(tǒng)217
。保.4 增壓空氣冷卻器中應避免
超過露點219
參考文獻221
第13章 增壓的特殊問題222
13.1 發(fā)動機的機械負荷和
熱負荷222
。保.2 高海拔地區(qū)發(fā)動機運行
(高功率) 226
13.3 增壓對廢氣排放的影響231
13.3.1 概述231
。保.3.2 廢氣再循環(huán)233
13.3.3 廢氣后處理系統(tǒng)234
參考文獻236
第14章 增壓裝置的結(jié)構(gòu)特征237
。保.1 概述237
14.2 車用發(fā)動機廢氣渦輪
增壓器237
。保.2.1 基本結(jié)構(gòu)和殼體237
。保.2.2 轉(zhuǎn)子軸242
。保.2.3 支承和潤滑247