增压技术

内燃机增压技术

1. 增压的定义

内燃机增压——就是借助于装在发动机上的专用的增压装置，预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸的充气密度。

2. 增压的目的和作用

内燃机增压的目的主要在于提高发动机的动力性，并降低排放，不在于提高经济性。

（1）动力性和经济性的影响：

根据公式，发动机增压后，升功率NL将与ηi、ηm、ρs、ηv的乘机成正比增加。燃油消耗率be有所降低，燃油经济性得以改善。

（2）排放性能的影响

A．柴油机排放性能的影响

CO：增压后，燃料雾化、混合均有所改善，CO消除反应加快，CO含量有所减少

HC：较非增压富氧，缸内温度较高，燃烧反应加快，HC消除反应增强， HC减少

NOx：对于自然吸气柴油机，如果只简单地采用增压措施，可能会因为过量空气系数增大和燃烧温度的升高而导致NO增加

PM：增压后，可显著增大进气密度，过量空气系数α增加，PM排放降低

噪音：燃烧噪音、进排气系统噪音和机械噪音减小

B：汽油机排放性能的影响

NO X：混合气温度升高，燃料雾化、蒸发得到改善，并配合降低压缩比降低燃烧温度，使NO X减少。

HC：排气温度升高,未燃HC 在排气管及涡轮中继续氧化反应, HC排放量减少。

CO:排气温度高，CO的氧化在后续过程中继续进行， CO排放减少。

3. 增压的方式

（1）机械增压

机械增压器：由发动机曲轴经齿轮增速器驱动，或由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带及电磁离合器驱动

（2）排气涡轮增压

单级涡轮增压

一台涡轮和一台压气机组成的或几台涡轮增压器并联的涡轮增压系统。二级涡轮增压

空气经两台串联的涡轮增压器压缩后进入气缸的增压方式。

涡轮增压器：由涡轮机和压气机构成。

将发动机发出的废气引入涡轮机，废气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

（3）气波增压

利用内燃机废气能量使进入气缸的气体增压。气波增压器由空气定子、燃气定子和转子组成。空气定子与内燃机进气管联通，燃气定子与排气管联通。转子由内燃机曲轴通过皮带驱动，驱动功率为内燃机功率的1～1.5％。

（4）复合增压

在某些发动机上，除了应用涡轮增压以外，同时还应用机械驱动式增压器，这种增压方法称为复合增压，它有两种型式：1）串联增压；2）并联增压

4. 增压中冷技术

增压后的空气温度升高，一则发动机进入气缸内的空气密度下降，输出功率降低；二则还会引起发动机爆燃。因此，对增压后的空气进行冷却，对提高发动机功率、降低燃油消耗率、降低发动机热负荷和减轻发动机爆燃倾向都有利。这是通过在压气机后面连接一个中冷器实现的。在高增压柴油机上的增压系统中也设有中冷器。

总结：涡轮增压技术，因此是满足为了排放法规的重要手段。目前，发动机广泛采用涡轮增压技术，增压已成为提高发动机动力性，改善其经济和排放的有效措施。在汽车发动机领域，汽油机也逐渐较多地采用涡轮增压技术。涡轮增压技术对其改善动力性和满足排放法规的要求有着重要里程碑的意义。