任务5进气增压控制系统概要.ppt

项目四项目四 汽油机燃料供给系统汽油机燃料供给系统任务任务5 5 进气增压控制系统进气增压控制系统复习旧课：复习旧课：1、电子控制燃油喷射系统的常见故障？、电子控制燃油喷射系统的常见故障？2、几种最常见故障的诊断程序？、几种最常见故障的诊断程序？ 导入新课：导入新课：任务任务5 进气增压控制系统进气增压控制系统1、增压是提高功率的有效途径１１)加大气缸总排量ｉ加大气缸总排量ｉ.Ｖｓ，Ｖｓ， 即增加气缸数ｉ，增大气缸即增加气缸数ｉ，增大气缸 直径Ｄ和行程Ｓ；直径Ｄ和行程Ｓ；２２)提高转速ｎ；提高转速ｎ；３３)提高平均有效压力ｐｍｅ；提高平均有效压力ｐｍｅ；一 、增压认知提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲矩，让车子更有劲 05aa32、增压度φ发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比3、增压比v增压后空气压力ｐｋ与增压前的空气压力ｐ０之比增压后空气压力ｐｋ与增压前的空气压力ｐ０之比v增压发动机按照增压发动机按照增压比的大小增压比的大小可以分为：可以分为：v低增压，ｋ＜１低增压，ｋ＜１.６，６，v中增压，ｋ＝１中增压，ｋ＝１.６～２６～２.５，５，v高增压，ｋ＞２高增压，ｋ＞２.５，５，4、增压的优、缺点优点：优点：１１)在保证输出功率Ｐｅ不变的情况下，可以使气缸在保证输出功率Ｐｅ不变的情况下，可以使气缸数减少或者数减少或者 气缸直径减小，从而可以减小发动机的比质量和气缸直径减小，从而可以减小发动机的比质量和外形尺寸。

外形尺寸２２)提高热效率，降低燃油消耗率提高热效率，降低燃油消耗率３３)减少排气污染和噪声减少排气污染和噪声４４)降低发动机的单位功率造价降低发动机的单位功率造价５５)对补偿高原功率损失十分有利对补偿高原功率损失十分有利缺点：缺点：１１)增压发动机的机械负荷和热负荷都较高增压发动机的机械负荷和热负荷都较高２２)增压发动机很难满足车辆对转矩适应性及瞬变工增压发动机很难满足车辆对转矩适应性及瞬变工况的要求况的要求３３)车用汽油机应用增压技术较困难车用汽油机应用增压技术较困难４４)适用的小型涡轮增压器发展晚并且效率偏低适用的小型涡轮增压器发展晚并且效率偏低5、增压系统的分类１１) 机械增压系统机械增压系统２２) 气波增压系统气波增压系统３３) 废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统４４) 复合增压系统复合增压系统１１) 机械增压系统机械增压系统 增压器由发动机的曲轴通过机械传动系统直接驱动的称增压器由发动机的曲轴通过机械传动系统直接驱动的称为机械增压器增压器可用离心式压气机或罗茨式压气机等为机械增压器增压器可用离心式压气机或罗茨式压气机等进气压力为１６０～１７０ｋＰａ因为进气压力越高，机进气压力为１６０～１７０ｋＰａ。

因为进气压力越高，机械效率越低，产生的噪声越大，燃油消耗率增加，所以机械械效率越低，产生的噪声越大，燃油消耗率增加，所以机械增压器仅适用于小功率柴油机增压器仅适用于小功率柴油机05aa32) 气波增压系统气波增压系统 发动机曲轴驱动一发动机曲轴驱动一个特殊的转子，在转子个特殊的转子，在转子中高压废气直接与空气中高压废气直接与空气接触，利用高压废气的接触，利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩，脉冲气波迫使空气压缩，提高进气压力它比涡提高进气压力它比涡轮增压低速性能好，结轮增压低速性能好，结构简单，加工方便，对构简单，加工方便，对材料与工艺要求不高，材料与工艺要求不高，加速性好，工况范围大，加速性好，工况范围大，但尺寸大，比较笨重，但尺寸大，比较笨重，噪声大05aa33) 废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 增压器与发动机无任何机增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动废气驱动的涡轮来带动在增压压力较高时，为了在增压压力较高时，为了降低增压空气进入发动机降低增压空气进入发动机气缸的温度，需要增设空气缸的温度，需要增设空气中间冷却器该系统应气中间冷却器。

该系统应用广泛，一般增压压力可用广泛，一般增压压力可达１８０～２００ｋＰａ，达１８０～２００ｋＰａ，最高甚至达到３００ｋＰ最高甚至达到３００ｋＰａ05aa34) 复合增压系统复合增压系统在某些发动机上废气涡轮增压与机械增压并用，是为了保证在某些发动机上废气涡轮增压与机械增压并用，是为了保证二行程柴油机在起动和低速、低负荷时仍有必要的扫气压力，二行程柴油机在起动和低速、低负荷时仍有必要的扫气压力，大功率柴油机上应用较多大功率柴油机上应用较多•利用发动机排出的高温高压废气的热能和动能，驱利用发动机排出的高温高压废气的热能和动能，驱使涡轮增压器中的动力涡轮带动同轴的增压涡轮一使涡轮增压器中的动力涡轮带动同轴的增压涡轮一起转动，从而加大循环进气量，提高发动机的输出起转动，从而加大循环进气量，提高发动机的输出功率，提高动力性和经济性功率，提高动力性和经济性•增压后进气温度提高，混合气可以适当变稀，从而增压后进气温度提高，混合气可以适当变稀，从而可以使可以使CO和和HC的排放量有所降低的排放量有所降低•国产一汽奥迪国产一汽奥迪A6 1.8T、一汽宝来、一汽宝来1.8T 和上海帕萨和上海帕萨特特1.8T等乘用车都采用了带废气涡轮增压器的增压等乘用车都采用了带废气涡轮增压器的增压进气系统。

进气系统二、废气涡轮增压器的基本结构及原理二、废气涡轮增压器的基本结构及原理废气废气涡轮涡轮增压增压器的器的基本基本结构结构v主要部件有主要部件有涡轮增压器涡轮增压器、、增压压力电磁阀增压压力电磁阀、、膜片式膜片式放气控制阀放气控制阀和和冷却器冷却器组成涡轮增压器内有组成涡轮增压器内有动力涡动力涡轮轮和和增压涡轮增压涡轮，它们安装在同一根轴上它们安装在同一根轴上工作情况工作情况奥迪奥迪1.8T涡轮增压器涡轮增压器废气涡轮增压原理图废气涡轮增压原理图工作原理工作原理 利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮增利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮增压机内的涡轮（位于排气道内），涡轮又带动同轴压机内的涡轮（位于排气道内），涡轮又带动同轴的压缩轮（位于进气道内），压缩轮就压缩由空气的压缩轮（位于进气道内），压缩轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸增压压力的控制增压压力的控制 v为了保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳为了保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳增压值，防止发动机爆震和限制热负荷，对涡轮增压值，防止发动机爆震和限制热负荷，对涡轮增压系统增压压力必须进行控制。

增压系统增压压力必须进行控制 1.旁通放气法：调节进入动力涡轮室的废气量从而旁通放气法：调节进入动力涡轮室的废气量从而对增压压力进行控制对增压压力进行控制 2.带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统v执行行器器内内有有膜膜片片将将之之分分隔隔成成左左右右两两个个腔腔，，膜膜片片左左侧受受进气气增增压压力力的的作作用用，，膜膜片片右右侧装装有有弹簧簧膜膜片片与与废气气阀通通过一一根根推推杆杆连接v当当压缩轮侧进气气增增压压力力增增加加到到足足以以克克服服执行行器器内内的的弹簧簧力力时，，推推杆杆推推动废气气阀开开启启一一部部分分废气气绕过涡轮经排排气气歧歧管管直直接接排排放放出出去去，，增增压压力力也也随随之下降 带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统带有涡轮增压的汽油发动机电子控制系统工工作作过过程程当当VSV开开启启，，执行行器器内内的的受受压空空气气经VSV逸逸出出到到压缩轮侧的的进气气管管内内，，此此时执行行器器内内的的受受压气气体体压力力Pa＜＜Pb，，执行行器器内内的的膜膜片片受受压变形形减减小小，，废气气阀开开度度也也相相应减减小小，，废气气绕过涡轮的的旁旁通量减少，增通量减少，增压压力上升。

力上升当当VSV关闭时，受压缩轮增压的气体直接作用在执行器的膜关闭时，受压缩轮增压的气体直接作用在执行器的膜片上，膜片受压变形增大，废气阀开度也相应增大，废气绕片上，膜片受压变形增大，废气阀开度也相应增大，废气绕过涡轮的旁通量增多，增压压力下降过涡轮的旁通量增多，增压压力下降05aa3三、增压发动机在结构上的变动三、增压发动机在结构上的变动１１. 增大供油量，调整供油系增大供油量，调整供油系 增大循环供油量，但必须保证不增加供增大循环供油量，但必须保证不增加供油持续角油持续角 否则燃烧过程拉长，经济性变差，排气否则燃烧过程拉长，经济性变差，排气温度升高，温度升高， 热负荷增加热负荷增加２２. 改变配气相位改变配气相位１１)合理地加大气门重叠角，以增加扫气空合理地加大气门重叠角，以增加扫气空气，冷却受气，冷却受 热零件，降低热负荷，提高充气效率，热零件，降低热负荷，提高充气效率，改善涡轮的改善涡轮的 工作条件工作条件２２)为使充气效率提高，可增大进、排气门为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为的升程，为 避免气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。

避免气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑３３)改进进气门和气门座的结构和材质，提改进进气门和气门座的结构和材质，提高其耐磨性高其耐磨性05aa3３３.减小压缩比，增大过量空气系数减小压缩比，增大过量空气系数１１) 为了降低最高爆发压力，压缩比可适当降低为了降低最高爆发压力，压缩比可适当降低２２) 增加过量空气系数，降低热负荷和改善经济性增加过量空气系数，降低热负荷和改善经济性４４. 进、排气系统进、排气系统 脉冲系统中，为了使扫气期间各缸排气不致脉冲系统中，为了使扫气期间各缸排气不致互相干扰，排气管必须分支分支的原则是一根互相干扰，排气管必须分支分支的原则是一根排气管所连各缸排气必须不相重叠四冲程机一排气管所连各缸排气必须不相重叠四冲程机一根排气管所连接气缸数目一般不超过三个，三个根排气管所连接气缸数目一般不超过三个，三个气缸的排气期必须合理岔开气缸的排气期必须合理岔开05aa3５５. 冷却增压空气冷却增压空气增压空气冷却，一方面可提高进入气缸的空气密度，增压空气冷却，一方面可提高进入气缸的空气密度，提高功率，同时也降低了热负荷和排气温度提高功率，同时也降低了热负荷和排气温度。

试验表明，增压空气温度每降低１０试验表明，增压空气温度每降低１０℃℃，柴油机的，柴油机的循环平均温度可降低２５～３０循环平均温度可降低２５～３０℃℃，增压比为，增压比为１１.５～２时，供气量能比不用中冷器时提高５～２时，供气量能比不用中冷器时提高１０％～１８％，发动机的动力性和经济性都会得１０％～１８％，发动机的动力性和经济性都会得到改善冷却增压空气的方法有冷却增压空气的方法有水冷水冷和和空气冷却空气冷却两种05aa3四、增压发动机性能四、增压发动机性能１１.低速扭矩特性变化（低速扭矩性能差）低速扭矩特性变化（低速扭矩性能差）２２.加速性能变差加速性能变差３３.改善了经济性改善了经济性４４.降低了排气污染和噪声降低了排气污染和噪声５５.起动、制动困难起动、制动困难05aa3１１.爆燃爆燃汽油机增压后，可燃混合气进气终点的温度Ｔａ、压力汽油机增压后，可燃混合气进气终点的温度Ｔａ、压力Pａ增高，燃烧室热区零件热负荷提高，致使爆燃加剧必ａ增高，燃烧室热区零件热负荷提高，致使爆燃加剧必须采取相应措施如降低压缩比、进气中冷以及推迟点火时须采取相应措施如降低压缩比、进气中冷以及推迟点火时刻，这又带来热效率下降、排温升高、增加成本等弊端。

刻，这又带来热效率下降、排温升高、增加成本等弊端因此，汽油机的增压比一般不超过２，功率增加最大幅度因此，汽油机的增压比一般不超过２，功率增加最大幅度约为４０％～５０％，经济性没有明显改善约为４０％～５０％，经济性没有明显改善五、汽油机增压的困难五、汽油机增压的困难２２.混合气的调节混合气的调节汽油机采用汽油机采用定质变量调节定质变量调节，化油器式发动机增压时，气体，化油器式发动机增压时，气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供给一定流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供给一定浓度的混合气，还增加了一些如增压器前置或后置于化油浓度的混合气，还增加了一些如增压器前置或后置于化油器的方案选择、化油器密封、加速响应等新问题器的方案选择、化油器密封、加速响应等新问题05aa3３３.增压器的特殊要求增压器的特殊要求汽油机增压比小、流量范围广、热负荷高、最高汽油机增压比小、流量范围广、热负荷高、最高转速高且变化范围大，这就要求设置增压调节装转速高且变化范围大，这就要求设置增压调节装置，使得汽油机的增压器比柴油机的成本高得多置，使得汽油机的增压器比柴油机的成本高得多４４.热负荷高热负荷高汽油机燃烧温度高，膨胀比小，过量空气系数小，汽油机燃烧温度高，膨胀比小，过量空气系数小，排气温度高，增压更加重了整机的热负荷。

为减排气温度高，增压更加重了整机的热负荷为减少扫气用的可燃混合气的损失，又不得不减少进、少扫气用的可燃混合气的损失，又不得不减少进、排气门的重叠角，致使汽油机的排气门、活塞、排气门的重叠角，致使汽油机的排气门、活塞、涡轮的热负荷均高于柴油机涡轮的热负荷均高于柴油机六、增压与非增压发动机优缺点比较六、增压与非增压发动机优缺点比较v一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约率与未装增压器的相比，可增加大约40%甚至更甚至更多这意味着一台小排量的发动机经增压后，可多这意味着一台小排量的发动机经增压后，可以产生同较大排量发动机相同的功率以产生同较大排量发动机相同的功率v发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响，使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响，而且还会提高排气温度而且还会提高排气温度v维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪A6 1.8T为为20000元、宝来元、宝来1.8T 为为16500元、帕萨特元、帕萨特1.8T为为13000元。

元七、涡轮增压电控系统的检修七、涡轮增压电控系统的检修v检查进气室和真空管路有无漏气；检查进气室和真空管路有无漏气；v真空开关阀电路有无短路或断路，真空开关真空开关阀电路有无短路或断路，真空开关阀的电阻是否符合标准；阀的电阻是否符合标准；v视情维修或更换损坏的元件视情维修或更换损坏的元件八、增压器常见故障原因分析八、增压器常见故障原因分析1.增压发动机增压发动机功率下降功率下降的原因：的原因：v旁通阀门关闭不严旁通阀门关闭不严v空气进口阻力损失过大空气进口阻力损失过大v增压器叶轮、壳体和流道脏污增压器叶轮、壳体和流道脏污v动力涡轮壳流道和叶轮上严重积碳动力涡轮壳流道和叶轮上严重积碳v增压涡轮出口管路漏气增压涡轮出口管路漏气v发动机排气管连接处漏气发动机排气管连接处漏气2.增压发动机增压发动机进气压力上升进气压力上升的原因：的原因：v通常是涡轮增压器及发动机供油系统、配通常是涡轮增压器及发动机供油系统、配气系统的故障气系统的故障v由涡轮增压器直接造成增压压力上升的原由涡轮增压器直接造成增压压力上升的原因一般是增压压力控制电磁阀或膜片控制因一般是增压压力控制电磁阀或膜片控制电磁阀损坏，使旁通阀不能适时打开。

电磁阀损坏，使旁通阀不能适时打开废气涡轮增压系统的功能、基本结构及工作废气涡轮增压系统的功能、基本结构及工作原理。