汽车构造-图文-第7章车用发动机的增压系统课件.ppt

基本型式：•涡轮增压•机械增压•气波增压•电机增压作用：作用：提高空气密度、增加进气量，相应地增加循环供油量，从而增加发动机功率、改善燃油经济性、获得良好的加速性第7章 汽车发动机增压§7.1 概述概述优缺点：机械增压 能有效地提高发动机功率，低速增压效果好，结构比较紧凑由于驱动增压器需消耗发动机功率，燃油消耗率比非增压发动机略高涡轮增压 经济性比机械增压和非增压发动机都好，可大幅度地降低有害气体的排放和噪声水平缺点是低速时转矩增加不多，而且在发动机工况发生变化时，瞬态响应差，使汽车加速性，特别是低速加速性较差气波增压 低速转矩特性好，但体积大，噪声水平高，安装位置受到限制只能在低速范围内使用，多用于柴油机上电机增压: 电机增压的安装相对气波增压/机械增压价格低，不需要太过复杂的安装工艺可以节省很大的成本•增压的应用 主要应用在柴油机上,但近年在汽油机上也有应用总体效果不如柴油机好•主要原因1.汽油机增压后爆燃倾向增加；2.汽油机混合气过量空气系数小，燃烧温度高，增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大；3.车用汽油机工况范围变化大，涡轮增压器与之匹配困难；4.涡轮增压汽油机加速性差。

§§7.2 7.2 机械增压机械增压一、机械增压系统一、机械增压系统装用在汽车上的增压器，起初都是机械增压，在刚发明时被称超级增压器，后来涡轮增压发明之后为了区别两者改称为机械增压器分类机械增压系统根据压气机的工作原理可分为：机械离心增压器，罗茨式增压器，滑片式增压器，螺旋式增压器和转子活塞式增压器等其他资料：鲁式、双螺旋式和离心式其他资料：鲁式、双螺旋式和离心式机械增压器压缩机的驱动力来自发动机曲轴一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，以曲轴运转的扭力带动增压器，达到增压目的双螺旋式机械增压离心式机械增压电控汽油喷射式发动机上常采用罗茨式压气机罗茨式机械增压二、罗茨式机械增压器结构：转子、转子轴、传动齿轮、壳体、后盖和齿轮室罩等分类：有双叶、三叶转子两种型式，目前以双叶转子较普双叶转子较普遍遍，其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子，转子之间保有极小的间隙而不直接接触两转子借由螺旋齿轮连动，其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连接，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离合器以停止增压离合器的开合则由计算机控制以达到省油的目的罗茨式压气机中有两个转子，发动机曲轴带轮经传动带、电磁离合器带轮和电磁离合器动其中的一个转子．而另一个转子则由传动齿轮带动与第一个转子同步旋转。

转子的前后端支承在滚子轴承上，滚子轴承和传动齿轮用合成高速齿轮油润滑在转子轴的前后端装置油封，以防止润滑油漏人压气机壳体内罗茨”机械增压器最早的设计在1860年由Philander和Francis Roots发明并申请了设计专利，目的是帮助矿井通道通风的机器内燃机发明后，1900年，Gottleib Daimler（戴姆勒汽车的创始人，日后与早期的奔驰合并为戴姆勒-奔驰）首次在汽车发动机中安装了“罗茨”机械增压器罗茨式压气机的工作原理压缩机中的有两个凸缘转子，它们相互啮合一般动力输入轴只连接一个凸缘，另一凸缘由连接输入轴的凸缘带动当啮合凸缘旋转时，凸缘之间产生真空或负压，由此空气会被吸入，然后在增压器进气口和其排气口之间传送 大量的空气将进入进气歧管，并累积起来产生正压但这种设计的增压器并不是连续不断地吸入空气，而是间歇式的（间歇很短但不能忽略），而且转子凸缘体笨重，需消耗较多的曲轴扭矩，效率并不高，而且这类增压器的压缩空气排出压缩机时会发出轰鸣声，一般需要安装降噪装置以降低噪音这种增压器一般体积庞大，常安装在发动机的顶部一般多用于大型车•双螺旋式机械增压器•类似于“罗茨”机械增压器，双螺旋式机械增压器/罗茨风机通过两根类似于一组涡轮传动的啮合凸缘转子吸入空气，增压器中的空气也是通过转子凸缘集中起来吸入的。

但不同的是，双螺旋式机械增压器还会压缩转子壳体内的空气 其原因在于这些转子具有锥度，这意味着随着空气从增压器进气口流向排气口，气道会变小 随着气道的收缩，空气便被压入到更小的空间，使得空气的压缩可以连续进行，提高增压器的效率，使得增压器不需要造得十分庞大•离心式机械增压器(叶片式)•离心式机械增压器利用叶轮（一种类似于转子的装置）提供动力，将空气高速吸入狭小的压缩机壳体 叶轮与涡轮增压器压缩机的转子相似，其转速透过输入轴变速器的放大，可达5-6万转每分钟 由于空气在叶轮轮毂处被吸入，因此离心力会导致空气向外扩散 这些空气会使叶轮处于高速低压状态 扩压器是一组环绕叶轮的固定叶片，它会将高速低压的空气转换成低速高压的空气 当空气分子碰到这些叶片时，会减慢速度，从而降低气流速度以及增加压力•这类增压的的效率是三类机械增压器中最高的，同时增压值一般也较前两类高，常常需要加装中央冷却器以降低压缩空气的温度•由于这类增压器与涡轮增压器的高度相似性，不少人误认为这是一类涡轮增压器，不少人也称其为涡轮机械增压器但严格来讲，从压缩机的驱动方式上，这就是不折不扣的一类机械增压器§§7.3 7.3 废气涡轮增压废气涡轮增压一、排气涡轮增压器工作原理一、排气涡轮增压器工作原理排气管排气管中冷器中冷器压气机壳压气机壳喷嘴环喷嘴环涡轮涡轮转子轴转子轴进气管进气管 废气经排气管进入涡轮废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下壳的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮高降，而速度提高，使涡轮高速旋转。

涡轮带动压气机叶速旋转涡轮带动压气机叶轮一起旋转轮一起旋转 经空气滤清器后的空气进入压气机，被压气机叶经空气滤清器后的空气进入压气机，被压气机叶轮甩向外缘，使其速度和压力增加，然后经过进口小轮甩向外缘，使其速度和压力增加，然后经过进口小出口大的扩压器和压气机蜗壳，使气流的流速下降，出口大的扩压器和压气机蜗壳，使气流的流速下降，压力升高压力升高压力升高比压力升高比 k k：：指压气机的出口与进口压力之比指压气机的出口与进口压力之比 增压比升高使空气的温度随之升高，空气密度的增压比升高使空气的温度随之升高，空气密度的增长率会因之下降，并加大了柴油机零件的热负荷增长率会因之下降，并加大了柴油机零件的热负荷加装中间冷却器：加装中间冷却器：以降低压气机出来的空气温度，以降低压气机出来的空气温度，使充气密度增大使充气密度增大按增压器的连接方式分类按增压器的连接方式分类1、串联前复合增压2、串联后复合增压3、并联复合增压二、排气涡轮增压器的结构二、排气涡轮增压器的结构空气入口空气入口排气出口排气出口润滑油入口润滑油入口润滑油出口润滑油出口转子轴转子轴压气机叶轮压气机叶轮扩压管扩压管压气机壳压气机壳涡轮壳涡轮壳涡轮涡轮推力轴承推力轴承转子轴密封套转子轴密封套涡轮涡轮泵轮泵轮排气旁通阀排气旁通阀执行器执行器涡轮增压的工作过程三、优点三、优点 1 1、在发动机不需要重大变化的情况下，使功率上升、在发动机不需要重大变化的情况下，使功率上升20%20%～～50%50%，， 高增压超过高增压超过100%100%；； 2 2、回收一部分废气能量，使发动机的经济性提高、回收一部分废气能量，使发动机的经济性提高3%3%～～4%4%；；3 3、在高原地区，可恢复发动机功率；、在高原地区，可恢复发动机功率；4 4、排气噪声相对减少，对减少排气污染有利；、排气噪声相对减少，对减少排气污染有利；5 5、增大转矩，提高汽车装载质量。

增大转矩，提高汽车装载质量 四、使用要点：四、使用要点： 1 1、增压器的全浮动轴承对润滑油的要求很高，应按照规定使用、增压器的全浮动轴承对润滑油的要求很高，应按照规定使用 “增压柴油机机油增压柴油机机油”或或“柴柴ⅢⅢ系列机油系列机油”；；2 2、为确保高速下全浮动轴承的润滑，起动后应怠速运转几分钟、为确保高速下全浮动轴承的润滑，起动后应怠速运转几分钟 ，若欲使发动机不工作时，要逐渐减少负荷，最后怠速几分，若欲使发动机不工作时，要逐渐减少负荷，最后怠速几分 钟再停机；钟再停机；3 3、定期清洗空气滤清器，以防止进气口阻力过大，增压器性能、定期清洗空气滤清器，以防止进气口阻力过大，增压器性能 恶化 一、气波增压器构造§§7.4 7.4 气波增压气波增压二、气波增压路工作原理基于一种气体动力现象：当压缩波在管道内传播时，在管道的开口端反射为膨胀波．而在管道的封闭端则反射为压缩波反之亦然，即当膨胀波在管道内传播时，在管道的开口端反射为压缩波，而在封闭端则反射为膨胀波气波增压器提供的增压压力在整个内燃机转速范围内变化不大，能量转换过程也不受转子惯性的影响，因此气波增压器具有良好的速度和负荷响应特性，比较适合于汽车发动机增压的要求，增压压力与大气压力之比可达2.5:1。

但气波增压器运转噪声大,结构不如涡轮增压器紧凑，故应用尚少复合复合增压增压•机械增压与废气涡轮增压组合机械增压与废气涡轮增压组合•谐波增压与废气涡轮增压组合谐波增压与废气涡轮增压组合复合增压在大功率上采用比较多，汽油机上采用复合增压系统的车型还比较少，大众的TSI发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低，机械增压通过电磁离合器控制，在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，因为我们知道一旦转速上升，机械增压器会消耗大量发动机能量，而中高转速是涡轮增压的强项，这样不仅避免了涡轮迟滞，让涡轮有足够的加速时间，还在很大程度上增加了低转扭矩，降低高转速时机械增压器产生的噪音这样彻底解决了两种增压方式的缺陷，达到了一种完美增压的效果采用了了这一系统，其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易。