第七章汽车发动机增压

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第七章,汽,汽车发动,机,机增压,第一节,概,概述,一、增压,的,的目的是,通,通过将空,气,气预先压,缩,缩后供入,气,气缸，增,加,加进气质,量,量，相应,地,地增加循,环,环供油量,，,，从而可,以,以增加发,动,动机功率,。,。,二、增压,的,的基本类,型,型分涡轮增压、机械增压、气波增压三种，对,应,应的增压,器,器称涡轮增压,器,器、机械增压,器,器、气波增压,器,器（不讲）,。,。,1、涡轮增压,器,器：由涡轮机和压气机构成。,将发动机,发,发出的废,气,气引入涡,轮,轮机，废,气,气的能量,推,推动涡轮,机,机叶轮旋,转,转，并带,动,动与其同,轴,轴安装的,压,压气机叶,轮,轮工作，,新,新鲜空气,在,在压气机,内,内增压后,进,进入气缸,。,。,涡轮增压,的,的最大优,点,点是燃油,经,经济性好,，,，并可大,幅,幅度降低,有,有害气体,的,的排放和,噪,噪声水平,。,。缺点是,低,低速时排,气,气能量低,，,，增压效,果,果差，低,速,速加速性,能,能较差。,2、机械,增,增压器：,由,由发动机,曲,曲轴1经,齿,齿轮增速,器,器5驱动,（,（图a）,，,，或由曲,轴,轴齿形传,动,动带轮经,齿,齿形传动,带,带9及电,磁,磁离合器6驱动。,机械增压,能,能有效提,高,高发动机,功,功率，与,涡,涡轮增压,相,相比，其,低,低速增压,效,效果更好,。,。由于机,械,械增压器,与,与发动机,直,直接机械,联,联系，因,此,此，其变,工,工况的瞬,态,态响应性,好,好，加速,性,性好，尤,其,其是低速,时,时加速性,好,好。但发,动,动机驱动,机,机械增压,器,器要消耗,输,输出功率,，,，因此发,动,动机的燃,油,油经济性,较,较差。一,般,般适用于,小,小型汽油,机,机或与涡,轮,轮增压器,复,复合使用,。,。,三、复合,增,增压系统,1、串联式复,合,合增压系,统,统：空气先,经,经过涡轮,增,增压器提,高,高压力后,，,，进入中,间,间冷却器,降,降温，再,经,经机械增,压,压器增压,。,。这种增,压,压方式主,要,要用于高,增,增压发动,机,机上。,2、并联式复,合,合增压系,统,统：由机械,增,增压器和,涡,涡轮增压,器,器同时向,发,发动机供,给,给增压后,的,的空气。,在,在低速范,围,围内主要,靠,靠机械增,压,压，而在,高,高转速范,围,围内主要,靠,靠涡轮增,压,压。这种,增,增压系统,使,使发动机,低,低转速转,矩,矩特性得,到,到改善。,1、进气,系,系统中节,气,气门的存,在,在使得发,动,动机在低,速,速小负荷,时,时压气机,容,容易发生,喘,喘振涡,轮,轮增压的,困,困难。,2、汽油机增,压,压后爆燃,倾,倾向增加。,3、汽油,机,机混合气,的,的过量空,气,气系数小,，,，燃烧温,度,度高，增,压,压后发动,机,机和涡轮,增,增压器的,热,热负荷高,。,。,4、汽油,机,机转速高,，,，范围广,，,，发动机,和,和增压器,匹,匹配困难,。,。,5、涡轮,增,增压汽油,机,机的加速,性,性较差（,增,增压器叶,轮,轮的惯性,）,），尤其,是,是低速加,速,速性差。,四、汽油,机,机增压的,困,困难：,1、爆燃控制：应用点,火,火提前角,自,自适应控,制,制系统克,服,服由于增,压,压而增加,的,的爆燃倾,向,向。利用,爆,爆震传感,器,器检测爆,燃,燃信息，,并,并传送给ECU，,电,电控单元,则,则发出指,令,令推迟点,火,火时刻以,消,消除爆震,。,。待爆震,消,消除后，,自,自适应地,加,加大点火,提,提前角，,使,使发动机,在,在最理想,的,的状况下,工,工作。,五、电控,汽,汽油喷射,式,式汽油机,普,普及增压,的,的原因,克服了发,动,动机和增,压,压器匹配,的,的困难。,电,电控技术,的,的应用，,可,可以方便,地,地对汽油,机,机增压系,统,统进行爆,燃,燃控制（,即,即点火提,前,前角控制,）,）、放气,控,控制（即,增,增压压力,控,控制）和,排,排放控制,。,。,2、放气控制：采用增,压,压压力调,节,节装置，,有,有进气旁,通,通阀和排,气,气旁通阀,以,以及控制,膜,膜盒。由,于,于发动机,在,在大负荷,、,、高转速,时,时，废气,能,能量大，,增,增压器转,速,速高，增,压,压压力高,；,；而低转,速,速、小负,荷,荷时，废,气,气能量小,，,，增压器,转,转速低，,增,增压压力,低,低。因此,，,，若增压,器,器按高速,、,、大负荷,设,设计，则,低,低速、小,负,负荷时发,动,动机的转,矩,矩小，加,速,速性差。,因,因此，轿,车,车用发动,机,机涡轮增,压,压器的设,计,计转速一,般,般为标定,转,转速的40%，为,了,了限,制高转速,时,时的过高,的,的增压压,力,力（发动,机,机热负荷,过,过大并发,生,生爆燃）,，,，必须采,用,用增压压,力,力调节装,置,置，其工,作,作原理见,第,第三节。,3、增压中冷：增压后,的,的空气温,度,度升高，,一,一则发动,机,机进入气,缸,缸内的空,气,气密度下,降,降，输出,功,功率降低,；,；二则还,会,会引起发,动,动机爆燃,。,。因此，,对,对增压后,的,的空气进,行,行冷却，,对,对提高发,动,动机功率,、,、降低燃,油,油消耗率,、,、降低发,动,动机热负,荷,荷和减轻,发,发动机爆,燃,燃倾向都,有,有利。这,是,是通过在,压,压气机后,面,面连接一,个,个中冷器,实,实现的。,在,在高增压,柴,柴油机上,的,的增压系,统,统中也设,有,有中冷器,。,。,第二节,机,机械增,压,压,一、机械,增,增压系统,图中，机,械,械增压器6为罗茨,式,式压气机,，,，由曲轴,带,带轮12,经,经传动带,和,和电磁离,合,合器带轮11驱动,。,。,当发动机,在,在小负荷,下,下工作时,，,，电控单,元,元ECU,根,根据节气,门,门位置传,感,感器3的,信,信号使电,磁,磁离合器,断,断电，增,压,压器停止,工,工作。与,此,此同时，,使,使进气旁,通,通阀5通,电,电而开启,，,，即在不,增,增压的前,提,提下，空,气,气经旁通,阀,阀5以及,旁,旁通管路,进,进入气缸,。,。,带中冷器,和,和点火提,前,前角控制,（,（不发生,爆,爆燃）。,二、机械,增,增压器,罗茨式压,气,气机结构,如,如图示。,它由转子3、转子,轴,轴4、传,动,动齿轮7,、,、壳体9,、,、后盖5,和,和齿轮室,罩,罩8等组,成,成。,在压气机,前,前端装有,电,电磁离合,器,器2及电,磁,磁离合器,带,带轮1。,有,有两个转,子,子。发动,机,机曲轴带,轮,轮经传动,带,带、电磁,离,离合器带,轮,轮1和电,磁,磁离合器2驱动其,中,中一个转,子,子，而另,一,一个转子,由,由传动齿,轮,轮7带动,。,。,罗茨式压,气,气机有两,叶,叶（直线,型,型）和三,叶,叶（螺旋,型,型）之分,。,。三叶转,子,子有较低,的,的工作噪,声,声及较好,的,的增压器,特,特性。,罗茨式压,气,气机工作,原,原理如图,示,示。当转,子,子旋转时,，,，空气从,压,压气机入,口,口吸入，,在,在转子叶,片,片的推动,下,下空气被,加,加速，然,后,后从压气,机,机出口压,出,出。出口,与,与进口的,压,压力比可,达,达1.8,，,，供气量,与,与转速成,正,正比。,三、电磁,离,离合器,电磁离合,器,器安装在,传,传动带轮1中，结,构,构如图示,。,。,传动带轮1与主动,板,板2固连,接,接在一起,，,，从动摩,擦,擦片6与,花,花键套5,固,固连接在,一,一起。,电控单元,根,根据发动,机,机工况的,需,需要，发,出,出接通或,切,切断电磁,离,离合器电,源,源的指令,，,，以控制,增,增压器的,工,工作。,当接通电,源,源时，电,磁,磁线圈3,通,通电，主,动,动板2吸,引,引从动摩,擦,擦片6，,使,使离合器,处,处于结合,状,状态，增,压,压器工作,。,。,当切断电,源,源时，电,磁,磁线圈断,电,电，主动,板,板与从动,摩,摩擦片分,开,开，增压,器,器停止转,动,动。,第三节,涡,涡轮,增,增压,一、涡轮,增,增压系统,涡轮增压,系,系统分单,涡,涡轮增压,系,系统和双,涡,涡轮增压,系,系统。,涡轮增,压,压系统,除,除包,括,括涡轮,增,增压器,之,之外，,还,还包括,进,进气旁,通,通阀1,、,、排气,旁,旁通阀9和排,气,气旁通,阀,阀控制,装,装置10等，,如,如图示,。,。,六缸电,控,控汽油,喷,喷射式,汽,汽油机,常,常采用,双,双涡轮,增,增压系,统,统，如,图,图示。,其,其中，,不,不连续,发,发火的1、2,、,、3缸,作,作为一,组,组，4,、,、5、6缸作,为,为另一,组,组，每,组,组三个,气,气缸的,排,排气驱,动,动一个,涡,涡轮增,压,压器。,此系统,除,除包括,涡,涡轮增,压,压器9,、,、进气,旁,旁通阀2、排,气,气旁通,阀,阀10,及,及排气,旁,旁通阀,控,控制装,置,置11,之,之外，,还,还包括,中,中冷器3、谐,振,振室4,和,和增压,压,压力传,感,感器5,等,等。,二、涡,轮,轮增压,器,器的结,构,构及工,作,作原理,车用涡,轮,轮增压,器,器由离心式,压,压气机和径流式,涡,涡轮机及中间体三部分,组,组成。,增,增压器,轴,轴5通,过,过两个,浮,浮动轴,承,承9支,承,承在中,间,间体14内。,中,中间体,内,内有润,滑,滑和冷,却,却轴承,的,的油道,，,，还有,防,防止润,滑,滑油漏,入,入压气,机,机或涡,轮,轮机中,的,的密封,装,装置等,。,。,离心式,压,压气机,由,由进气,道,道6、,压,压气机,叶,叶,轮3、,无,无叶式,扩,扩压管2及压,气,气机涡,壳,壳1等,组,组成。,当压气,机,机旋转,时,时，空,气,气经进,气,气道进,入,入压气,机,机叶轮,，,，并在,离,离心离,的,的作用,下,下沿着,压,压气机,叶,叶片1,之,之间形,成,成的流,道,道，从,叶,叶轮中,心,心流向,叶,叶轮的,周,周边。,空,空气从,旋,旋转的,叶,叶轮获,得,得能量,，,，使其,流,流速、,压,压力和,温,温度均,有,有较大,的,的提高,，,，然后,进,进入叶,片,片式扩,压,压管3,。,。扩压,管,管为渐,扩,扩形流,道,道，空,气,气流过,扩,扩压管,时,时减速,增,增压，,温,温度也,有,有所提,高,高。在,扩,扩压管,中,中，空,气,气所具,有,有的大,部,部分动,能,能转变,为,为压力,能,能。,扩压管,分,分叶片,式,式和无,叶,叶片式,两,两种，,右,右图为,叶,叶片式,，,，而无,叶,叶片式,扩,扩压管,就,就是由,涡,涡壳和,中,中间体,侧,侧壁所,形,形成的,环,环形空,间,间，如,图,图7-11所,示,示。其,结,结构简,单,单，工,况,况变化,对,对压气,机,机效率,的,的影响,很,很小，,适,适用于,车,车用增,压,压器。,叶,叶片式,扩,扩压管,优,优点是,扩,扩压比,大,大，压,气,气机效,率,率高，,但,但结构,复,复杂，,工,工况变,化,化对压,气,气机效,率,率有较,大,大的影,响,响。,涡壳的,作,作用是,收,收集从,扩,扩压管,中,中流出,的,的空气,，,，将其,引,引向压,气,气机出,口,口，空,气,气在涡,壳,壳中继,续,续减速,增,增压，,完,完成由,动,动能转,变,变为压,力,力能的,过,过程。,压,压气机,叶,叶轮由,铝,铝合金,精,精密铸,造,造，涡,壳,壳也用,铝,铝合金,铸,铸造。,2、径,流,流式涡,轮,轮机,涡轮机,作,作用是,将,将发动,机,机排气,的,的能量,转,转变为,机,机械功,。,。径流,式,式涡轮,机,机由涡壳、喷管、叶轮和出气道等组成,。,。,发动机,排,排气经,涡,涡壳引,导,导进入,叶,叶片式,喷,喷管3,。,。喷管,是,是