發動機增壓系統

發動機增壓系統就是將空氣預先壓縮後供入氣缸，以提高空氣密度、增加進氣量。使發動機進氣量增加，可增加循環供油量，從而可增加發動機功率。可以得到良好的加速性。可以改善燃油經濟性。

基本介紹

• 中文名：發動機增壓系統
• 外文名：Engine boost system

發動機增壓信息

發動機增壓功用

將空氣預先壓縮後供入氣缸，以提高空氣密度、增加進氣量
進氣量增加，可增加循環供油量，從而可增加發動機功率
可以得到良好的加速性
可以改善燃油經濟性

汽油機增壓技術

1.汽油機增壓比柴油機增壓困難原因：

汽油機增壓後爆燃傾向增加

由於汽油機混合氣的過量空氣係數小，燃燒溫度高，因此增壓之後汽油機和渦輪增壓器的熱負荷大
車用汽油機工況變化頻繁，轉速和功率範圍寬廣，致使渦輪增壓器與汽油機的匹配相當困難
渦輪增壓汽油機的加速性較差

2.汽油機增壓的改進措施：

在電控汽油噴射式發動機上實行汽油機增壓，成功地擺脫了化油器式發動機與渦輪增壓器匹配的困難。電控技術的套用，可以極其方便地對汽油機增壓系統進行爆燃控制、放氣控制和排放控制等。
套用點火提前角自適應控制，來克服由於增壓而增加的爆燃傾向。利用裝在發動機上的爆燃感測器檢測爆燃信息，並將其傳輸給電控單元（ECU），電控單元則發出指令，推遲點火時刻以消除爆燃。待爆燃消除後，自適應地逐步加大點火提前角，使發動機在比較理想的狀況下工作。

對增壓後的空氣進行中間冷卻。因為空氣增壓後溫度升高，密度減小 如果溫度過高，不僅會減少進氣量，削弱增壓效果，還可能引起發動機爆燃。實踐證明，對增壓空氣實行中冷，對提高功率、降低油耗、降低熱負荷和減輕爆燃都十分有利。因此，不但在汽油機增壓系統中設定中冷器，而且在高增壓柴油機增壓系統中也設有中冷器。
採用增壓壓力調節裝置。增壓壓力與渦輪增壓器的轉速有關，而增壓器轉速又取決於廢氣能量。發動機在高轉速、大負荷工作時，廢氣能量多，增壓壓力高；相反，低轉速、小負荷時，廢氣能量少，增壓壓力低。

3.發動機增壓類型

機械增壓

結構：機械增壓器由發動機曲軸經齒輪增速器驅動，或由曲軸齒形傳動帶輪經齒形傳動帶及電磁離合器驅動

特點：機械增壓能有效地提高發動機功率，與渦輪增壓相比，其低速增壓效果更好。另外，機械增壓器與發動機容易匹配，結構也比較緊湊。但是，由於驅動增壓器需消耗發動機功率，因此燃油消耗率比非增壓發動機略高。

氣波增壓

結構：由曲軸經傳動帶驅動氣波增壓器轉子，利用排氣壓力波使空氣受到壓縮，以提高進氣壓力。

特點：氣波增壓器結構簡單，加工方便，工作溫度不高，不需要耐熱材料，也無需冷卻。與渦輪增壓相比，其低速轉矩特性好，但是體積大，噪聲水平高，安裝位置受到一定的限制。這種增壓器還只能在低速範圍內使用。由於柴油機最高轉速比較低，因此多用於柴油機上。

渦輪增壓

結構：利用廢氣渦輪機，帶動與其同軸安裝的壓氣機葉輪工作，新鮮空氣在壓氣機內增壓後進入氣缸

特點：渦輪增壓的優點是經濟性比機械增壓和非增壓發動機都好，並可大幅度地降低有害氣體的排放和噪聲水平。渦輪增壓的缺點是低速時轉矩增加不多，而且在發動機工況發生變化時，瞬態回響差，致使汽車加速性，特別是低速加速性較差

複合增壓

結構：機械增壓與渦輪增壓適當結合
串聯複合增壓：在這種增壓系統中，空氣先經渦輪增壓器提高壓力後，進人中間冷卻器降溫，再經機械增壓器增壓。這種增壓方式主要用於高增壓發動機上
並聯複合增壓：由機械增壓器和渦輪增壓器同時向發動機供給增壓空氣。在低轉速範圍主要靠機械增壓，而在高轉速範圍主要靠渦輪增壓。這種增壓系統使發動機低速轉矩特性得到改善

機械增壓

電噴汽油機機械增壓

曲軸帶輪經傳動帶和電磁離合器帶輪驅動增壓器工作，ECU據爆震感測器信號發出指令減小點火提前角，可消除爆燃；當小負荷不增壓時，ECU據節氣門位置感測器信號使電磁離合器斷電，增壓器不工作，ECU使進氣旁通閥開啟，空氣經進氣旁通閥，中冷器降溫後進入氣缸。

機械增壓器（羅茨式壓氣機）

結構組成：

主要由轉子、轉子軸、傳動齒輪、殼體、後蓋組成，曲軸經傳動帶、電磁離合器驅動其中的一個轉子，而另一個轉子由傳動齒輪帶動與其同步旋轉。

工作原理：

當轉子旋轉時，空氣從壓氣機入口吸入，在轉子葉片的推動下空氣被加速，然後從壓氣機出口壓出。

氣波增壓

由曲軸經傳動帶驅動氣波增壓器轉子，利用排氣壓力波使空氣受到壓縮，以提高進氣壓力。

渦輪增壓

單渦輪增壓系統

一個渦輪增壓器
雙渦輪增壓系統

兩個渦輪增壓器並列布置

渦輪增壓器

離心式壓氣機

離心式壓氣機由進氣道、壓氣機葉輪、無葉式擴壓管及壓氣機蝸殼等組成，當壓氣機旋轉時，空氣經進氣道進入壓氣機葉輪，並在離心力的作用下沿著壓氣機葉片之間形成的流道，從葉輪中心流向葉輪的周邊。空氣從旋轉的葉輪獲得能量，使其流速、壓力和溫度均有較大的增高，然後進入葉片式擴壓管中。擴壓管為漸擴形流道，空氣流過擴壓管時減速增壓，溫度也有所升高。即在擴壓管中，空氣所具有的大部分動能轉變為壓力能

徑流式渦輪機

渦輪機是將發動機排氣的能量轉變為機械功的裝置，徑流式渦輪機由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼的進口與發動機排氣管相連，發動機排氣經蝸殼引導進入葉片式噴管。噴管是由相鄰葉片構成的漸縮形流道。排氣流過噴管時降壓、降溫、增速、膨脹，使排氣的壓力能轉變為動能。由噴管流出的高速氣流衝擊葉輪，並在葉片所形成的流道中繼續膨脹作功，推動葉輪旋轉。

增壓壓力的調節

在渦輪增壓系統中都設有進氣旁通閥和排氣旁通閥，用以控制增壓壓力，控制膜盒中的膜片將膜盒分為左室和右室，右室經連通管與壓氣機出口相通，左室設有膜片彈簧作用在膜片上。膜片還通過連動桿與排氣旁通閥連線，當壓氣機出口壓力低，膜片在膜片彈簧作用下移向右室，使排氣旁通閥關，當增壓壓力高，膜片左移，排氣旁通閥開，部分排氣直接排入大氣，從而控制增壓壓力及渦輪機轉速。

渦輪增壓器的潤滑及冷卻

潤滑：機油自主油道，進入增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。後返回油底殼。

·冷卻：渦輪機側設定冷卻水套，並用軟管與發動機的冷卻系統相通。

中冷器

冷卻增壓後進氣，降低進氣溫度，提高進氣密度，增大進氣量。