汽油机涡轮增压技术难点及现状

汽油机涡轮增压技术难点及现状

车用汽油机涡轮增压技术难点：

1.易爆燃

汽油机增压易发生爆燃增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高,致使爆燃的倾向增大。汽油机由于受爆燃限制,压缩比ε较低,因而造成膨胀不充分,致使排气温度较高,热效率下降。

2.热负荷大

汽油机增压热负荷大汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系数α=0185～111),燃烧时的过量空气少,造成单位数量混合气的发热量大;同时,汽油机又不能通过提高气门重叠角δm加大扫气来冷却受热零件(如气门、燃烧室等),造成汽油机在增压后的热负荷偏高。汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。

3.匹配难

汽油机与增压器匹配困难与柴油机相比,汽油机的转速范围宽,从低速到高速混合气质量流量变化大。当节气门突然开大时,增压器响应滞后造成动力响应的滞后;汽油机增压后发动机排气温度高,易造成增压器损坏,并出现低速时增压压力不足,高速时增压压力过高及寿命降低的情况。

4.混合气难控制

汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能

等新问题。电控汽油喷射技术的应用，为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。

汽油机涡轮增压技术现状

目前，适用于大众集团生产制造的诸多车型如奥迪：A3、A4、A6和高尔夫GTI等。2.0L FSI被评为“2005最有影响力的发动机”。结合涡轮增压，FSI拥有能行高和油耗低的特点[3]。据报道，欧洲的汽车制造商和零部件供应商正在将汽油机涡轮增压器视为降低排放的有效武器，有望使该产品在欧洲的需求剧增。通过引入涡轮增压器，汽车制造商可以提供较小排量的汽油机。与现有的同类产品相比，这种发动机的性能持平或更高，而油耗量较低；加上车辆质量的减轻，可帮助欧洲的汽车制造商实现他们对欧盟的保证，即2008年，车辆的二氧化碳平均值为163g／km。博格华纳公司和霍尼韦尔公司希望到2010年，欧洲的汽油机中大概有25％为涡轮增压发动机。

发动机采用固定喷嘴涡轮增压器时，由于涡轮增压器不能控制调节，因此很难在高速和低速工况下都得到比较满意的结果；此外增压器的瞬态响应特性不好，因而发动机的动态特性也难以提高。为改进增压器的性能，人们采用了减小增压器转动惯量，加废气放气阀，采用可变喷嘴涡轮增压器等改进措施。在各种改进方法中，采用可变喷嘴涡轮增压器的方法对增压器和内燃机性能的改善最明显。

电控可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配工作，主要是找出在发动机运行的各种稳态或瞬态工况下可变喷嘴涡轮增压器的最佳开度。

这就需要验证步进电机在各种工况下的适应能力，优化电控系统的某些控制参数，如闭环控制的压力MPA图，开环控制的步数MPA图等，从而使可变喷嘴涡轮增压器电控系统的控制与发动机的工况变化相协调，充分提高发动机的性能F提高燃油经济性F降低微粒和NOx 等有害排放物的排放。

除此之外，缸内直喷技术能使燃油在极高的压力下直接喷入到燃烧室中，能有效优化进气混合效率。使燃料燃烧更充分，在涡轮增压的基础上增加缸内直喷技术后，会同时具有传统汽油机高速大功率和柴油机低速大扭矩的特性，使汽油机的动力更强。响应更快，而油耗和排放更低。涡轮增压结合缸内直喷技术的优越性。