汽車發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)-文庫(kù)吧
2025-04-21 07:28 本頁(yè)面
【正文】 率（ kW） Be （ g/kWh） 圖 1 增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高 NA–自然吸氣； TC–渦輪增壓； TC+IC–增壓加中冷 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 （ r/min） 經(jīng)濟(jì)性： ? 柴油機(jī)增壓后，平均指示壓力大大增加，而其平均機(jī)械損失壓力 卻增加不多，因此，機(jī)械效率 ηm 提高； ? 由于增壓適當(dāng)加大了過(guò)量空氣系數(shù) Фa，使燃燒過(guò)程得到一定改善，其指示熱效率 ηi t往往也會(huì)有所提高； ? 增壓機(jī)大多作泵氣正功，也會(huì)使指示熱效率提高； ? 如果增壓和非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同，則增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少排量，顯然，這樣使機(jī)械損失減少，燃油消耗率降低。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)排量減少，整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)體積、質(zhì)量都會(huì)減少，這樣降低整車油耗也有利； ? 發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓后，還可以在保證原有功率和一定轉(zhuǎn)矩下，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。這樣，由于機(jī)械損失和磨損減少，對(duì)改善燃料經(jīng)濟(jì)性有利。 排氣污染和噪聲 ： ? 由于增壓柴油機(jī)有較充足的過(guò)量空氣系數(shù)，有害氣體排放量（ HC、 CO）一般為非增壓機(jī)的 1/3～ 1/2 ； ? 由于增壓適當(dāng)加大了過(guò)量空氣系數(shù) Фa，使燃燒過(guò)程得到一定改善，其指示熱效率 ηi t往往也會(huì)有所提高； ? 如果采用增壓中冷技術(shù)，可顯著減少 NOx 排放 ； ? 由于增壓后，柴油機(jī)著火延遲期縮短，壓力上升率降低，可以使燃燒噪聲減少 ； ? 渦輪增壓器的設(shè)置，使進(jìn)、排氣噪聲也有所減少 。 缺點(diǎn)： 主要體現(xiàn)在 低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性下降 等方面。 低速時(shí)，由于增壓壓力下降，轉(zhuǎn)矩 Tq 的增量明顯比高速時(shí)低，這就使轉(zhuǎn)矩特性的低速段很不理想，影響汽車加速性能及爬坡性能。 起動(dòng)時(shí)，由于未建立增壓壓力，而增壓機(jī)的壓縮比 ε又比較低，所以起動(dòng)、著火有一定困難。 此外，動(dòng)態(tài)過(guò)程中，氣體壓力反應(yīng)緩慢，增壓器葉片也有較大慣性，致使各種響應(yīng)都變慢，不僅進(jìn)一步影響了加速及起動(dòng)性能，也因過(guò)渡過(guò)程拖長(zhǎng)而使此時(shí)的排放和經(jīng)濟(jì)性能變差。 2. 增壓汽油機(jī) ? 存在的主要問(wèn)題： 汽油機(jī)增壓后，壓縮終點(diǎn)和溫度都加大，爆燃傾向加劇，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。若燃料辛烷值不提高，就必須采取降低壓縮比，推遲點(diǎn)火等相應(yīng)措施，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致熱效率的下降。此外，汽油機(jī)增壓同樣存在低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性能下降的問(wèn)題。 ? 針對(duì)汽、柴油機(jī)增壓技術(shù)存在的共同問(wèn)題，可采取的措施： ? 電子可變渦輪噴嘴環(huán)截面控制、電控增壓壓力控制等技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善低速轉(zhuǎn)矩特性和動(dòng)態(tài)特性； ? 電控燃油噴射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)和轉(zhuǎn)矩特性（油量特性）的優(yōu)化；特別是電控爆燃控制、電控廢氣再循環(huán)控制以及增壓中冷技術(shù)對(duì)防止增壓汽油機(jī)爆燃和降低熱負(fù)荷十分有利。 三 、增壓壓力控制 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)要防止增壓器超速及增壓壓力過(guò)高。渦輪增壓器超速可能損壞壓氣機(jī)及渦輪旋轉(zhuǎn)零部件，造成嚴(yán)重事故。增壓壓力過(guò)高則可能使汽油機(jī)發(fā)生爆燃；使柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷過(guò)高。 控制增壓壓力有三種辦法： ? 排氣旁通，減少進(jìn)入渦輪的排氣及其能量； ? 部分增壓空氣返回到壓氣機(jī)入口或大氣中，減少入缸的空氣量； ? 通過(guò)電腦自動(dòng)控制。 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的離心式壓氣機(jī)，通常在 1／ 4 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出口空氣壓力增加甚微。高于該轉(zhuǎn)速后，壓力逐步上升，如果不采用排氣旁通，則壓力沿著虛線上升，會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)能承受的最高增壓壓力。因此要采取排氣旁通或別的措施，使其壓力控制在允許值以下。在一定具體條件下，采用大的渦輪及渦殼，也可以使壓力較低，如圖中虛線所示，但這是不經(jīng)濟(jì)的。 為了防止渦輪增壓器的超速及增壓壓力過(guò)高，可以采用提升閥等措施來(lái)控制排氣旁通的通道。 最高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的百分率 （ %） 圖 2 控制增壓壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 增壓壓力（ bar ） 用軟管將壓氣機(jī)渦殼空腔與膜片作用器的空腔連接起來(lái)， 傳遞壓氣機(jī)出口處空氣壓力變化信號(hào) 。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的穩(wěn)定狀態(tài)下工作，增壓壓力不高，提升閥是關(guān)閉的。當(dāng)增壓壓力超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)，提升閥打開，部分排氣不進(jìn)入渦輪，而由旁通管直接排入大氣中，因此渦輪轉(zhuǎn)速不會(huì)上升，壓氣機(jī)出口壓力也保持在限定值以下。 圖 3 排氣旁通增壓系統(tǒng) a）旁通閥關(guān)； b）旁通閥開 a） b） 在用排氣背壓及壓氣機(jī)入口處真空度聯(lián)合控制時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中等轉(zhuǎn)速部分負(fù)
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