知识点发动机增压技术

知识点：发动机增压技术

汽车发动机增压是指将进入发动机气缸的空气或可燃混合气预先进行压缩或压缩后再加以冷却，以提高进入气缸的空气或可燃混合气的密度，从而使充气质量增加，并在供油系统的适当配合下，使更多的燃料很好燃烧，达到提高发动机动力性、提高比功率、改善燃料经济性、降低废气排放和噪声的目的，这样的发动机称为增压发动机。

发动机增压方式主要有涡轮增压、机械增压和复合增压三种方式。1、涡轮增压技术

涡轮增压技术又主要有传统的涡轮增压技术、可变增压涡轮叶片几何技术和涡轮增压中冷技术等。①传统涡轮增压技术

传统涡轮增压（Turbocharger，T）技术是在普通发动机上加装涡轮增压器，利用发动机运转产生的废气驱动空气压缩机，提高发动机进气量，从而提高发动机功率与转矩。涡轮增压系统（1）涡轮增压原理：涡轮增压器主要有涡轮机和压缩机两部分组成，之间通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连，排气口与排气管相连，压缩机的进气口与进气管相连，排气口则接在进气歧管上。通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转，从而带动同轴的压缩机高速转动，强制地将增压后的空气压送到气缸中。1、涡轮增压技术②可变增压涡轮叶片几何技术

可变增压涡轮叶片几何技术（VariableTurbineGeometry，VTG）是保时捷公司研发的，如图所示，可根据发动机的转速改变叶片的角度，当发动机转速较低时，由于排气的流量较小，不容易推动涡轮叶片，这时可变涡轮几何系统中装在与涡轮叶片平行位置并且围绕它的那几片可变导流板的角度会变小，这样就可以使气流通过的空间缩小，加大流速，更容易推动叶片。在转速高的时候气体流量充足，这个时候可变导流板的角度会变大，让涡轮获得最大增压值。③涡轮增压中冷技术

涡轮增压中冷技术是在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器，如图所示。涡轮增压器将新鲜空气压缩并经中冷器冷却，然后由进气歧管、进气门流至气缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下，有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10℃，柴油机功率能提高3%-5%，还能降低排气中NOX，改善发动机的低速性能。（2）涡轮增压的缺点

在搞清楚涡轮增压器的结构和它的基本工作原理之后，想到优点的同时，缺点一定是有的。涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速，就会感觉发动机使不上劲。但随着技术的进步，涡轮延迟在一定程度上得到改善:例如采用两个较小涡轮并联来代替一个较大的涡轮，在效果基本相同时，减小了涡轮延迟。但涡轮延迟仍不可完全避免。在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。2、机械增压技术

机械增压技术是在普通发动机上加装机械增压器，通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的。机械增压发动机结构如图所示。

机械增压器是直接由发动机曲轴带动的，发动机运转时，增压器就开始工作，所以在低转速时，发动机的转矩输出表现十分出色，而空气压缩量是按照发动机转速线性上升的，但发动机高运转时，机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的，动力提升不太明显。机械增压器结构如图所示。2、机械增压技术3、复合增压技术①双涡轮增压技术

双涡轮增压技术是针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，增压一个低速涡轮，在发动机转速低的时候，较少的排气即可驱动低速涡轮高速运转，以产生足够的进气压力，当发动机转速提高后，高速涡轮工作，在两个涡轮的作用下，进入高增压值的状态，提供一个连贯的强劲动力。它的优点是涡轮转速高，增压值大，对动力提升明显。缺点是有涡轮迟滞现象，即发动机在转速较低时排气动能较小，不能驱动涡轮高速旋转以产生增大进气压力的作用，这时候的发动机动力等同于自然吸气，当转速提高后，涡轮增压起作用，动力突然提升。

在实际使用中，双涡轮增压发动机通常都装备在直列6缸或V型等排量较大的发动机上，结构如图所示。3、复合增压技术②涡轮机械双增压技术

涡轮机械双增压技术是在发动机上增设由涡轮增压器和机械增压器共同组成的双增压系统。由于涡轮增压系统和机械增压系统分别具有各自的优缺点，因此，涡轮机械双增压系统发动机同时具备涡轮增压系统和机械增压系统的双重技术优势，并且使整合在一起的两种不同形式的增压系统实现了优势互补。

然而有利就会有弊，靠涡轮增压增加动力输出虽然轻而易举，但伴随着增压所产生的高热必须妥善处理，高热会影响两部分，一个是负责直接冷却和润滑的机油，它会因为受到高热而快速氧化。因此涡轮增压引擎必须选用耐高温、抗氧化好的优质机油，而且机油更换周期会相应缩短，才不容易产生氧化