发动机原理04-增压

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1、第四节增压一.增压器工作原理二.增压器的分类三.发动机涡轮增压技术一.增压器工作原理发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的。对于动力性能一定的发动机，要提高发动机的功率一般只能通过喷入更多的燃料。但是燃料燃烧过程又必需有相应的空气量。所以发动机功率的提高受到进气量的直接影响。增压器就是装在发动机上的专用增压装置，其工作原理是通过增压装置压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度，增加进气量，这样就可以喷入较多的燃料进行燃烧，发动机就能发出更大的功率。在目前的技术条件下，增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机

2、械装置。优势与代价使发动机在总质量和体积基本不变的条件下，输出功率得到大幅度的提高。可以降低单位功率的造价，提高材料利用率。排气可以在涡轮中进一步膨胀，排气噪声降低。有利于高原功率恢复。增压后，缸温和压力提高，可使滞燃期短，有利于降低压力升高率和燃烧噪声。一般采用较大的过量空气系数，HC、CO和PM降低。技术适用性广，高低速的二、四冲程各缸径均可增压强化。机械负荷及热负荷大，影响可靠性和耐久性。低速排气能量不足，可能会使发动机低速转矩受影响。加速响应性差。进一步强化受中冷器影响。发动机增压器按其增压方式可分为以下四类:①机械增压②涡轮增

3、压③气波增压④复合增压，同时采用上述两种形式的增压机械增压是利用发动机输出轴直接驱动机械增压装置，这样会使整机的机械效率下降。在增压器发展史的早期曾较多采用机械增压。气波增压等由于受发动机转速和工况影响非常大，一般不能保证所有工况下增压效果都较好，所以现在使用的也较少。复合增压由于结构过于复杂，在一般发动机也很少采用。二.增压器的分类涡轮增压利用发动机排出的废气能量驱动涡轮，再由涡轮带动压气机。其优点在于:正是由于其突出的优势，现在发动机大多采用涡轮增压。①发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容易提高功率20%~50%

4、。由于不象机械增压时压比受到限制，故近来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。②由于废气能量的收回发动机经济性会明显的提高一般由于废气能量的回收能提高经济性3%一4%，再加上相对地减少了机械损失及散热损失，提高了发动机机械效率和热效率，使发动机涡轮增压后油耗率降低5%一10%。③涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。④涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的

5、。柴油机涡轮增压技术在20世纪中叶就开始大规模应用了，而车用汽油机采用涡轮增压技术将面临一些障碍，主要是：1、汽油机增压易发生爆燃；2、汽油机增压热负荷大；3、汽油机与增压器匹配困难。随着汽油机电子控制技术的发展，汽油机增压后易爆燃的问题通过对点火正时的控制得到了解决；同时对汽油机和增压系统进行强化之后，汽油机增压热负荷大的问题也得到了缓解；采用燃油喷射技术后匹配困难的问题也得到了解决。所以现在很多汽油机也开始采用涡轮增压技术，如奥迪A6的1.8T，帕萨特1.8T，宝来1.8T等等。三、发动机涡轮增压技术1、涡轮增压器的结构（动画演示：

6、废气涡轮增压.flv）2、涡轮增压器系统工作原理图3、涡轮增压器的选配增压器的选配可以按以下计算过程来进行（一般以扭矩点来选配）：至此可以得到符合增压要求的增压器的压比，可以此为依据去选择最为合适的增压器。内燃机的增压改造压缩比与过量空气系数降低压缩比；加大过量空气系数。供油系统增加供油量；减小喷油提前角（T增）。配气相位加大气门重叠角。进排气系统增大进气管容积，减少进气压力波动。增压空气的冷却提高密度。4、汽油机增压技术与柴油机增压技术的异同（1）爆燃问题汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过

7、大容易出现爆燃。因此，使用涡轮增压技术必须要处理好爆燃问题，这个问题最好的解决办法就是加装爆燃传感器和对点火时间进行控制。一旦爆燃传感器将爆燃信号传送到ECU（电子控制单元）控制系统，ECU将点火定时稍推迟一点；当不产生爆燃的时候再恢复正常点火定时。（2）排气温度过高汽油机比柴油机相比，由于空燃比较小，压缩比和膨胀比小，从而导致排气温度过高，如柴油机排气温度一般为300～700℃，而汽油机排气温度为600～1000℃。涡轮长期受到排气的热负荷，这对其寿命有很大的影响。所以在汽油机上安装的涡轮增压器的涡轮都需要有较好的耐高温性能，如博格华

8、纳公司就开发耐1050℃高温的铸刚涡轮，目前已经在奔驰S600和沃尔沃S60等汽车上使用。（4）增压效率较低目前汽油机普遍采用带放气阀式涡轮增压器，通过放气阀的开闭，得到不同转速下所需的增压度，这样导致部分