汽车发动机增压技术(1)

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2020/11/23
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涡轮机
压气机
在3中发动机排出的废气直 接与空气接触，利用排气压 力波使空气受到压缩以提高 进气压力。这种增压器只能 在低速范围内使用，多用于 柴油机上，因柴油机最高转 速比较低。
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第三节 涡轮增压
一、涡轮增压系统 有单涡轮和双涡轮两种
虚线部分为涡 轮增压器
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分类：涡轮增压系统分单涡轮增压系统和双涡 轮增压系统。
结构：涡轮增压系统 除包括涡轮增压器之外， 还包括进气旁通阀1、排气旁通阀9和排气旁通阀控 制装置10等，如图示。
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三、气波增压器 优点：结构简单，加工方便，工作温度不高，
不需耐热材料无需冷却。与涡轮增压相比， 其低速转矩特性好。 缺点：体积大，噪声水平高，安装位置受到一 定的限制。 应用：多用于柴油机上。
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汽油机增压比柴油机增压困难的主要原因是： 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空气系数小，燃烧
六缸电控汽油喷射式汽油机常采用双涡轮增压 系统，如图示。其中，不连续发火的1、2、3缸作为 一组，4、5、6缸作为另一组，每组三个气缸的排气 驱动一个涡轮增压器。
此系统除包括涡轮增压器9、进气旁通阀2、排
气旁通阀10及排气旁通阀控制装置11之外，还包括
中冷器3、谐振室4和增压压力传感器5等。
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为克服汽油机增压的困难在汽油机增压系统中 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，成功地摆脱了化油器式发动机与涡轮增 压器匹配的困难。 2)应用点火提前角自适应控制，来克服因增 压而增加的爆燃倾向。 3)对增压后的空气进行中间冷却。增压后空 气温度升高，密度减小，如温度过高，会减 少进气量，削弱增压效果，可能引起发动机 爆燃。 4)采用增压压力调节装置。
一、机械增压器： 动力：由发动机曲轴1经齿轮增速器5驱动（图 a），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。 优点：能有效提高发动机功率，与涡轮增压相 比，其低速增压效果更好。其变工况的瞬态响 应性好，加速性好，尤其是低速时加速性好。 缺点：燃油经济性较差。 应用：一般适用于小型汽油机或与涡轮增压器 复合使用。
三、电磁离合器 电磁离合器安装在传动带轮1中，结构如图示。
传动带轮1与主动板2固连接在一起，从动摩擦片6花 键套5固连接在一起。 电控单元根据发动机工况的需要，发出接通或 切断电磁离合器电源的指令，以控制增压器的工作。 当接通电源时，电磁线圈3通电，主动板2吸引 从动摩擦片6，使离合器处于结合状态，增压器工 作。 当切断电源时，电磁线圈断电，主动板与从动 摩擦片分开，增压器停止转动。
带中冷器和点火提前角控制（不发Байду номын сангаас爆燃）。
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二、 机 械 增 压 器
罗茨式压 气机最广 为人知， 其结构如 图7—5所 示。
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1、构造：它由转子3、转子轴4、传动齿轮7、 壳体9、后盖5和齿轮室罩8等组成。 • 2、驱动：在压气机前端装有电磁离合器2及 电磁离合器带轮1。有两个转子。发动机曲 轴带轮经传动带、电磁离合器带轮1和电磁 离合器2驱动其中一个转子，而另一个转子 由传动齿轮7带动 3、分类：罗茨式压气机有两叶（直线型） 和三叶（螺旋型）之分。三叶转子有较低的 工作噪声及较好的增压器特性。
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第 二一 节、 机机 械械 增增 压压
系
统
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图中，机械增压器6为罗茨式压气机，由 曲轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱 动。
当发动机在小负荷下工作时，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，使 进气旁通阀5通电而开启，即在不增压的前提 下，空气经旁通阀5以及旁通管路进入气缸。
进气过程具有 的间歇性和周 期性使进气支 管内产生一定 幅度的压力波。 此压力波以当 地声速在进气 系统内传播和 往复反射。谐 振室4使其自 振频率与气门 的进气周期调 谐，在特定的 转速下在进气 门关闭之前， 在进气支管内 产生大幅度的 压力波，使进 气支管的压力 增高而增加进 气量.
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罗茨式压气机
图7-6a二叶直线型转子 图7-6b三叶螺旋型转子
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l 4、工作原理：当转子旋转时，空气从压 气机入口吸入，在转子叶片的推动下空 气被加速，然后从压气机出口压出。出 口与进口的压力比可达1.8，供气量与转 速成正比。
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二、涡轮增压器 组成：由涡轮机和压气机构成。 工作原理：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。 优点：燃油经济性好，并可大幅度降低有害气 体的排放和噪声水平。 缺点：低速时排气能量低，增压效果差，低速 加速性能较差。
温度高，因此增压之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响应滞后现象比较困难。
二、涡轮增压器的结构及工作原理
组成: 离心式压气机 径流式涡轮机 中间体14
增压器轴5通 过两个浮动 轴承9支承在 中间体14内
左端压气机 右端涡轮机
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车用涡轮增压器三部分组成 1．离心式压气机
离心式压气机 径流式涡轮机 中间体
扩压管分叶片式和无叶式两种。无叶式扩压管 实际上是由蜗壳和中间体侧壁所形成的环形空 间，其构造简单，工况变化对压气机效率的影 响很小，适于车用增压器。叶片式扩压管是由 相邻叶片构成的流道，其扩压比大，效率高， 但结构复杂，工况变化对压气机效率有较大的 影响。