汽车构造-图文-第7章车用发动机的增压系统

分类：有双叶、三叶转子两种型式，目前以双叶转子较普 遍，其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子，转子 之间保有极小的间隙而不直接接触。两转子借由螺旋齿轮 连动，其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连接，转子转 轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离 合器以停止增压。离合器的开合则由计算机控制以达到省 油的目的。
• 双螺旋式机械增压器
• 类似于“罗茨”机械增压器，双螺旋式机械增压器/罗茨 风机通过两根类似于一组涡轮传动的啮合凸缘转子吸入 空气，增压器中的空气也是通过转子凸缘集中起来吸入 的。 但不同的是，双螺旋式机械增压器还会压缩转子壳 体内的空气。 其原因在于这些转子具有锥度，这意味着 随着空气从增压器进气口流向排气口，气道会变小。 随 着气道的收缩，空气便被压入到更小的空间，使得空气 的压缩可以连续进行，提高增压器的效率，使得增压器 不需要造得十分庞大。
罗茨式压气机中有两个转子，发动机曲轴带 轮经传动带、电磁离合器带轮和电磁离合器 动其中的一个转子．而另一个转子则由传动 齿轮带动与第一个转子同步旋转。转子的前 后端支承在滚子轴承上，滚子轴承和传动齿 轮用合成高速齿轮油润滑。在转子轴的前后 端装置油封，以防止润滑油漏人压气机壳体 内。
罗茨式压气机的工作原理
• 这类增压的的效率是三类机械增压器中最高的，同时增压值一般 也较前两类高，常常需要加装中央冷却器以降低压缩空气的温度 。
• 由于这类增压器与涡轮增压器的高度相似性，不少人误认为这是 一类涡轮增压器，不少人也称其为涡轮机械增压器。但严格来讲 ，从压缩机的驱动方式上，这就是不折不扣的一类机缩机中的有两个凸缘转子，它们相互啮合。一般 动力输入轴只连接一个凸缘，另一凸缘由连接输入 轴的凸缘带动。当啮合凸缘旋转时，凸缘之间产生 真空或负压，由此空气会被吸入，然后在增压器进 气口和其排气口之间传送。 大量的空气将进入进气 歧管，并累积起来产生正压。但这种设计的增压器 并不是连续不断地吸入空气，而是间歇式的（间歇 很短但不能忽略），而且转子凸缘体笨重，需消耗 较多的曲轴扭矩，效率并不高，而且这类增压器的 压缩空气排出压缩机时会发出轰鸣声，一般需要安 装降噪装置以降低噪音。这种增压器一般体积庞大， 常安装在发动机的顶部。一般多用于大型车。
电机增压:
电机增压的安装相对气波增压/机械增压 价格低，不需要太过复杂的安装工艺可以 节省很大的成本。
• 增压的应用 主要应用在柴油机上,但近年在汽油机上也 有应用。总体效果不如柴油机好。
• 主要原因 1. 汽油机增压后爆燃倾向增加； 2. 汽油机混合气过量空气系数小，燃烧温度
高，增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大；
第7章 汽车发动机增压
§7.1 概述
作用：提高空气密度、增加进气量，相应地增 加循环供油量，从而增加发动机功率、改善燃 油经济性、获得良好的加速性。
基本型式： • 涡轮增压 • 机械增压 • 气波增压 • 电机增压
优缺点：
机械增压
能有效地提高发动机功率，低速增压效果好， 结构比较紧凑。由于驱动增压器需消耗发动机 功率，燃油消耗率比非增压发动机略高
分类 机械增压系统根据压气机的工作原理可分为： 机械离心增压器，罗茨式增压器，滑片式增 压器，螺旋式增压器和转子活塞式增压器等
其他资料：鲁式、双螺旋式和离心式
双螺旋式机械增压
离心式机械增压
电控汽油喷射式发动机上 常采用罗茨式压气机
罗茨式机械增压
二、罗茨式机械增压器
结构： 转子、转子 轴、传动齿 轮、壳体、 后盖和齿轮 室罩等
一、排气涡轮增压器工作原理
废气经排气管进入涡轮 壳的喷嘴环，压力和温度下 降，而速度提高，使涡轮高 速旋转。涡轮带动压气机叶 轮一起旋转。
排气管
喷嘴环 涡轮
进气管 转子轴
压气机壳
中冷器
经空气滤清器后的空气进入压气机，被压气机 叶轮甩向外缘，使其速度和压力增加，然后经过进 口小出口大的扩压器和压气机蜗壳，使气流的流速 下降，压力升高。
“罗茨”机械增压器最早的设计。在1860年由Philander
和Francis Roots发明并申请了设计专利，目的是帮助矿
井通道通风的机器。内燃机发明后，1900年，Gottleib
Daimler（戴姆勒汽车的创始人，日后与早期的奔驰合并
为戴姆勒-奔驰）首次在汽车发动机中安装了“罗茨”机 械增压器。
• 离心式机械增压器(叶片式)
• 离心式机械增压器利用叶轮（一种类似于转子的装置）提供动力 ，将空气高速吸入狭小的压缩机壳体。 叶轮与涡轮增压器压缩机 的转子相似，其转速透过输入轴变速器的放大，可达5-6万转每分 钟。 由于空气在叶轮轮毂处被吸入，因此离心力会导致空气向外 扩散。 这些空气会使叶轮处于高速低压状态。 扩压器是一组环绕 叶轮的固定叶片，它会将高速低压的空气转换成低速高压的空气 。 当空气分子碰到这些叶片时，会减慢速度，从而降低气流速度 以及增加压力。
压力升高比k：指压气机的出口与进口压力之比。 增压比升高使空气的温度随之升高，空气密度的
增长率会因之下降，并加大了柴油机零件的热负荷。
加装中间冷却器：以降低压气机出来的空气温度， 使充气密度增大。
按增压器的连接方式分类
1、串联前复合增压 2、串联后复合增压 3、并联复合增压
涡轮增压
经济性比机械增压和非增压发动机都好，可 大幅度地降低有害气体的排放和噪声水平。缺 点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况 发生变化时，瞬态响应差，使汽车加速性，特 别是低速加速性较差。
气波增压
低速转矩特性好，但体积大，噪声水平 高，安装位置受到限制。只能在低速范围 内使用，多用于柴油机上。
3. 车用汽油机工况范围变化大，涡轮增压器 与之匹配困难；
4. 涡轮增压汽油机加速性差。
§7.2
一、机械增压系统
机械增压
装用在汽车上 的增压器，起 初都是机械增 压，在刚发明 时被称超级增 压器，后来涡 轮增压发明之 后为了区别两 者改称为机械 增压器
机械增压器压缩机的驱动力来自发动机曲轴。 一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，以曲轴 运转的扭力带动增压器，达到增压目的。