發動機增壓信息
發動機增壓功用
將空氣預先壓縮後供入氣缸,以提高空氣密度、增加進氣量
進氣量增加,可增加循環供油量,從而可增加發動機功率
可以得到良好的加速性
可以改善燃油經濟性
汽油機增壓技術
1.汽油機增壓比柴油機增壓困難原因:
汽油機增壓後爆燃傾向增加
由於汽油機混合氣的過量空氣係數小,燃燒溫度高,因此增壓之後汽油機和渦輪增壓器的熱負荷大
車用汽油機工況變化頻繁,轉速和功率範圍寬廣,致使渦輪增壓器與汽油機的匹配相當困難
渦輪增壓汽油機的加速性較差
2.汽油機增壓的改進措施:
在電控汽油噴射式發動機上實行汽油機增壓,成功地擺脫了化油器式發動機與渦輪增壓器匹配的困難。電控技術的套用,可以極其方便地對汽油機增壓系統進行爆燃控制、放氣控制和排放控制等。
套用點火提前角自適應控制,來克服由於增壓而增加的爆燃傾向。利用裝在發動機上的爆燃感測器檢測爆燃信息,並將其傳輸給電控單元(ECU),電控單元則發出指令,推遲點火時刻以消除爆燃。待爆燃消除後,自適應地逐步加大點火提前角,使發動機在比較理想的狀況下工作。
對增壓後的空氣進行中間冷卻。因為空氣增壓後溫度升高,密度減小 如果溫度過高,不僅會減少進氣量,削弱增壓效果,還可能引起發動機爆燃。實踐證明,對增壓空氣實行中冷,對提高功率、降低油耗、降低熱負荷和減輕爆燃都十分有利。因此,不但在汽油機增壓系統中設定中冷器,而且在高增壓柴油機增壓系統中也設有中冷器。
採用增壓壓力調節裝置。增壓壓力與渦輪增壓器的轉速有關,而增壓器轉速又取決於廢氣能量。發動機在高轉速、大負荷工作時,廢氣能量多,增壓壓力高;相反,低轉速、小負荷時,廢氣能量少,增壓壓力低。
3.發動機增壓類型
機械增壓
結構:機械增壓器由發動機曲軸經齒輪增速器驅動,或由曲軸齒形傳動帶輪經齒形傳動帶及電磁離合器驅動
特點:機械增壓能有效地提高發動機功率,與渦輪增壓相比,其低速增壓效果更好。另外,機械增壓器與發動機容易匹配,結構也比較緊湊。但是,由於驅動增壓器需消耗發動機功率,因此燃油消耗率比非增壓發動機略高。
氣波增壓
結構:由曲軸經傳動帶驅動氣波增壓器轉子,利用排氣壓力波使空氣受到壓縮,以提高進氣壓力。
特點:氣波增壓器結構簡單,加工方便,工作溫度不高,不需要耐熱材料,也無需冷卻。與渦輪增壓相比,其低速轉矩特性好,但是體積大,噪聲水平高,安裝位置受到一定的限制。這種增壓器還只能在低速範圍內使用。由於柴油機最高轉速比較低,因此多用於柴油機上。
渦輪增壓
結構:利用廢氣渦輪機,帶動與其同軸安裝的壓氣機葉輪工作,新鮮空氣在壓氣機內增壓後進入氣缸
特點:渦輪增壓的優點是經濟性比機械增壓和非增壓發動機都好,並可大幅度地降低有害氣體的排放和噪聲水平。渦輪增壓的缺點是低速時轉矩增加不多,而且在發動機工況發生變化時,瞬態回響差,致使汽車加速性,特別是低速加速性較差
複合增壓
結構:機械增壓與渦輪增壓適當結合
串聯複合增壓:在這種增壓系統中,空氣先經渦輪增壓器提高壓力後,進人中間冷卻器降溫,再經機械增壓器增壓。這種增壓方式主要用於高增壓發動機上
並聯複合增壓:由機械增壓器和渦輪增壓器同時向發動機供給增壓空氣。在低轉速範圍主要靠機械增壓,而在高轉速範圍主要靠渦輪增壓。這種增壓系統使發動機低速轉矩特性得到改善
機械增壓
電噴汽油機機械增壓
曲軸帶輪經傳動帶和電磁離合器帶輪驅動增壓器工作,ECU據爆震感測器信號發出指令減小點火提前角,可消除爆燃;當小負荷不增壓時,ECU據節氣門位置感測器信號使電磁離合器斷電,增壓器不工作,ECU使進氣旁通閥開啟,空氣經進氣旁通閥,中冷器降溫後進入氣缸。
機械增壓器(羅茨式壓氣機)
結構組成:
主要由轉子、轉子軸、傳動齒輪、殼體、後蓋組成,曲軸經傳動帶、電磁離合器驅動其中的一個轉子,而另一個轉子由傳動齒輪帶動與其同步旋轉。
工作原理:
當轉子旋轉時,空氣從壓氣機入口吸入,在轉子葉片的推動下空氣被加速,然後從壓氣機出口壓出。
氣波增壓
由曲軸經傳動帶驅動氣波增壓器轉子,利用排氣壓力波使空氣受到壓縮,以提高進氣壓力。
渦輪增壓
單渦輪增壓系統
一個渦輪增壓器
雙渦輪增壓系統
兩個渦輪增壓器並列布置
渦輪增壓器
離心式壓氣機
離心式壓氣機由進氣道、壓氣機葉輪、無葉式擴壓管及壓氣機蝸殼等組成,當壓氣機旋轉時,空氣經進氣道進入壓氣機葉輪,並在離心力的作用下沿著壓氣機葉片之間形成的流道,從葉輪中心流向葉輪的周邊。空氣從旋轉的葉輪獲得能量,使其流速、壓力和溫度均有較大的增高,然後進入葉片式擴壓管中。擴壓管為漸擴形流道,空氣流過擴壓管時減速增壓,溫度也有所升高。即在擴壓管中,空氣所具有的大部分動能轉變為壓力能
徑流式渦輪機
渦輪機是將發動機排氣的能量轉變為機械功的裝置,徑流式渦輪機由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼的進口與發動機排氣管相連,發動機排氣經蝸殼引導進入葉片式噴管。噴管是由相鄰葉片構成的漸縮形流道。排氣流過噴管時降壓、降溫、增速、膨脹,使排氣的壓力能轉變為動能。由噴管流出的高速氣流衝擊葉輪,並在葉片所形成的流道中繼續膨脹作功,推動葉輪旋轉。
增壓壓力的調節
在渦輪增壓系統中都設有進氣旁通閥和排氣旁通閥,用以控制增壓壓力,控制膜盒中的膜片將膜盒分為左室和右室,右室經連通管與壓氣機出口相通,左室設有膜片彈簧作用在膜片上。膜片還通過連動桿與排氣旁通閥連線,當壓氣機出口壓力低,膜片在膜片彈簧作用下移向右室,使排氣旁通閥關,當增壓壓力高,膜片左移,排氣旁通閥開,部分排氣直接排入大氣,從而控制增壓壓力及渦輪機轉速。
渦輪增壓器的潤滑及冷卻
潤滑:機油自主油道,進入增壓器,潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。後返回油底殼。
·冷卻:渦輪機側設定冷卻水套,並用軟管與發動機的冷卻系統相通。
中冷器
冷卻增壓後進氣,降低進氣溫度,提高進氣密度,增大進氣量。