汽车结构汽车发动机增压

不同，增压发动机分为机械增压、废气涡轮增压和气波增
压等三种基本类型。实现进气增压的装置称为增压器。上述三种
基本增压类型所用的增压器，分别称为机械增压器、废气涡轮增
压器和气波增压器。
哈尔滨工业大学（威海）
第2页
2020/8/19
机械增压器
▪ 机械增压器4由发动机 曲轴1经齿轮增速器5驱 动(图7-1a)，或由曲轴 齿形传动带轮经齿形传 动带9及电磁离合器6驱 动(图7-1b)。
到广泛应用。实践证明，在小型汽车发动机上采用涡轮增压或机
械增压后，当汽车以正常的经济车速行驶时，不仅可以获得良好
的燃油经济性，而且还可以有效地降低有害排放物的比排放 (单 位功率小时的排放量)。同时，由于发动机功率增加，还可改善车
辆的加速性。
▪
根据提高进气密度 (增压)的方式不同，或驱动压气机的方式
哈尔滨工业大学（威海）
第8页
2020/8/19
第二节
机械增压
▪ 机械增压器根 据压气机的工 作原理分为机 械离心式增压 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 (图7-4)。
哈尔滨工业大学（威海）
第9页
2020/8/19
一、机械增压系统
▪ 图7-5所示为电控汽油喷射式发动机上采用罗茨式压气机的 罗茨式机械增压系统的示意图，由发动机曲轴带轮12经传动 带和电磁离合器带轮II驱动增压器6工作。当发动机在小负 荷下运转时不需要增压，这时电控单元 (ECU)根据节气门位 置传感器3的信号使电磁离合器断电，增压器停止工作。与 此同时，电控单元门向进气旁通阀5通电使其开启，即在不 增压的情况下，空气经进气旁通阀5及旁通管路进入气缸。 在进入气缸之前，空气先经中冷器7降温。爆燃传感器9安装 在发动机机体上，它将发动机发生爆燃的信号传输给电控单 元17，电控单元则发出相应的指令减小点火提前角，以消除 爆燃。
3) 对增压后的空气进行中间冷却。这样对提高功率，降低油耗，降低热 负荷和减轻爆燃都十分有利。
4) 采用增压压力调节装置。涡轮增压发动机的低转速转矩小，加速性差。 为了获得低速、大转矩和良好的的加速性，轿车由涡轮增压的设计转 速常为标定转速的40%。但在高转速时，增压压力将会过高，增压器 可能超速。过高的增压压力使汽油机热负荷过大并发生爆燃，为此必 须采用增压压力调节装置，以控制增压压力。最为简单而又十分有效 的这类装置是进排气旁通阀或放气阀。
▪ 将机械增压与涡轮增压适当结合，可以构成多种形式的复合增压系 统。 串联复合增压便是其中的一种。在这种增压系统中，空气先经 涡轮增压器提高压力后，进入中间冷却器降温，在经机械增压器增 压。这种增压方式主要用于高增压发动机上。并联复合增压则是由 机械增压器和涡轮增压器同时向发动机供给增压空气。在低转速范 围主要靠机械增压，而在高转速范围主要靠涡轮增压。这种增压系 统使发动机低速转矩特性得到改善。
《汽车构造》电子教案
第七章 车用发动机的增压系统
2020/8/19
第一节 概述
▪
所谓增压就是将空气预先压缩然后再供人气缸，以期提高空
气密度、增加进气量的一项技术。由于进气量增加，可相应地增
加循环供油量，从而增加发动机的升功率。同时，增压不仅可以
改善燃油经济性，而且还作为控制排放的有效技术措施之一而得
哈尔滨工业大学（威海）
第6页
2020/8/19
汽油机比柴油机增压困难的原因
汽油机增压比柴油机增压要困难的多，其主要原因是:
▪ 1) 汽油机增压后爆燃倾向增加。 ▪ 2) 由于汽油机混合气的过量气系数小，燃烧温度高，因此增压后汽
油机和涡轮增压器的热负荷大。 ▪ 3) 车用汽油机工况变化频繁，转速和功率范围宽广，致使涡轮增压
▪ 气波增压器结构简单，加工方便， 工作温度不高，不需要耐热材料， 也无需冷却。与涡轮增压相比，其 低速转矩特性好，但是体积大，噪 声水平高，安装位置受到一定的限 制。目前，这种增压器还只能在低 速范围内使用。由于柴油机的最高 转速比较低，因此多用于柴油机上。
哈尔滨工业大学（威海）
第5页
2020/8/19
器与汽油机的匹配相当困难。
▪ 4) 涡轮增压汽油机的加速性较差。当节气门突然开大要求混合气量迅 速增加时，却由于增压器转子的惯性，使增压器加速迟缓，发动机进
气量的增加将滞后一段时间。完全消除涡轮增压器对发动机工况 变化的影响滞后现象比较困难。
哈尔滨工业大学（威海）
第7页
2020/8/19ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
采取的措施
1) 在电控汽油喷射式发动机上实行汽油机增压，解决了发动机与涡轮增 压器匹配的困难。应用电控技术可以极其方便地对汽油机增压系统进 行爆燃控制，放气控制和排放控制等。
2) 应用点火提前角自适应控制，来克服由于增压而增加的爆燃倾向。利 用装在发动机上的爆燃传感器检测爆燃信息，并将其传输给电控单元 (ECU)，电控单元则发出指令推迟点火以消除爆燃。待爆燃消除后，自 适应地逐步加大点火提前角，使发动机在比较理想的状况下工作。
▪ 机械增压能有效地提高 发动机功率，与涡轮增 压相比，其低速增压效 果更好。另外，机械增 压器与发动机容易匹配， 结构也比较紧凑。但是， 由于驱动增压器入消耗 发动机功率，因此燃油 消耗率比非增压发动机 略高。
哈尔滨工业大学（威海）
第3页
2020/8/19
涡轮增压器
▪ 涡轮增压器由涡轮机2和压气机3构成， 如图7-2所示。将发动机排出的废气引入 涡轮机，利用废气所包含的能量推动涡 轮机叶轮旋转，并带动与其同轴安装的 压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内 增压后进入气缸(图7-2)。
▪ 涡轮增压的优点是经济性比机械增压和 非增压发动机好，并可大幅度地降低有 害气体的排放和噪声水平。涡轮增压的 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，致 使汽车加速性，特别是低速加速性差。
哈尔滨工业大学（威海）
第4页
2020/8/19
气波增压器
▪ 气波增压器中有一个特殊形状的转 子3，由发动机曲轴带轮经传动带4 驱动(图7-3)。在转子3中发动机排 出的废气直接与空气接触，利用空 气压力波使空气受到压缩，以提高 进气压力。
▪ 在汽车柴油机上采用涡轮增压已经有半个多世纪了，但在1980年以 前，一直没有广泛地用于车用汽油机，特别是化油器式发动机上。 汽油机增压比柴油机增压要困难的多。但是，近些年来，车用汽油 机，特别是轿车汽油机的涡轮增压得到了较大的普及和发展。这是 因为随着高速公路的发展，车主对汽车高动力性能的要求的追求日 益强烈。另外，汽油喷射式发动机和电控技术的发展，以及小型增 压器性能的改善，都为普及和发展汽油机增压技术创造了有利条件。 为了克服汽油机增压的困难，在汽油机增压系统中采取了许多措施。