汽車發(fā)動機增壓技術(shù)-文庫吧
2025-04-21 07:28 本頁面
【正文】 率（ kW） Be （ g/kWh） 圖 1 增壓后發(fā)動機性能的提高 NA–自然吸氣； TC–渦輪增壓； TC+IC–增壓加中冷 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 （ r/min） 經(jīng)濟性： ? 柴油機增壓后，平均指示壓力大大增加，而其平均機械損失壓力 卻增加不多，因此，機械效率 ηm 提高； ? 由于增壓適當加大了過量空氣系數(shù) Фa，使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率 ηi t往往也會有所提高； ? 增壓機大多作泵氣正功，也會使指示熱效率提高； ? 如果增壓和非增壓發(fā)動機功率相同，則增壓發(fā)動機可以減少排量，顯然，這樣使機械損失減少，燃油消耗率降低。另外，由于發(fā)動機排量減少，整臺發(fā)動機體積、質(zhì)量都會減少，這樣降低整車油耗也有利； ? 發(fā)動機采用增壓后，還可以在保證原有功率和一定轉(zhuǎn)矩下，適當降低轉(zhuǎn)速。這樣，由于機械損失和磨損減少，對改善燃料經(jīng)濟性有利。 排氣污染和噪聲 ： ? 由于增壓柴油機有較充足的過量空氣系數(shù)，有害氣體排放量（ HC、 CO）一般為非增壓機的 1/3～ 1/2 ； ? 由于增壓適當加大了過量空氣系數(shù) Фa，使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率 ηi t往往也會有所提高； ? 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、排氣噪聲也有所減少 。 缺點： 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，由于增壓壓力下降，轉(zhuǎn)矩 Tq 的增量明顯比高速時低，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。 起動時，由于未建立增壓壓力，而增壓機的壓縮比 ε又比較低，所以起動、著火有一定困難。 此外，動態(tài)過程中，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，不僅進一步影響了加速及起動性能，也因過渡過程拖長而使此時的排放和經(jīng)濟性能變差。 2. 增壓汽油機 ? 存在的主要問題： 汽油機增壓后，壓縮終點和溫度都加大，爆燃傾向加劇，熱負荷更加嚴重。若燃料辛烷值不提高，就必須采取降低壓縮比，推遲點火等相應(yīng)措施，其結(jié)果會導致熱效率的下降。此外，汽油機增壓同樣存在低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性能下降的問題。 ? 針對汽、柴油機增壓技術(shù)存在的共同問題，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)矩特性和動態(tài)特性； ? 電控燃油噴射技術(shù)，實現(xiàn)了定時和轉(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)對防止增壓汽油機爆燃和降低熱負荷十分有利。 三 、增壓壓力控制 發(fā)動機增壓時要防止增壓器超速及增壓壓力過高。渦輪增壓器超速可能損壞壓氣機及渦輪旋轉(zhuǎn)零部件，造成嚴重事故。增壓壓力過高則可能使汽油機發(fā)生爆燃；使柴油機機械負荷及熱負荷過高。 控制增壓壓力有三種辦法： ? 排氣旁通，減少進入渦輪的排氣及其能量； ? 部分增壓空氣返回到壓氣機入口或大氣中，減少入缸的空氣量； ? 通過電腦自動控制。 渦輪增壓發(fā)動機的離心式壓氣機，通常在 1／ 4 發(fā)動機額定轉(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，會超過發(fā)動機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)濟的。 為了防止渦輪增壓器的超速及增壓壓力過高，可以采用提升閥等措施來控制排氣旁通的通道。 最高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的百分率 （ %） 圖 2 控制增壓壓力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 增壓壓力（ bar ） 用軟管將壓氣機渦殼空腔與膜片作用器的空腔連接起來， 傳遞壓氣機出口處空氣壓力變化信號 。當發(fā)動機在正常的穩(wěn)定狀態(tài)下工作，增壓壓力不高，提升閥是關(guān)閉的。當增壓壓力超過某一規(guī)定值時，提升閥打開，部分排氣不進入渦輪，而由旁通管直接排入大氣中，因此渦輪轉(zhuǎn)速不會上升，壓氣機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入口處真空度聯(lián)合控制時，當發(fā)動機在中等轉(zhuǎn)速部分負
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