第七章汽车发动机增压 第一节概述 、增压的目的是通过将空气预先压缩后供 入气缸,增加进气质量,相应地增加循环供 油量,从而可以增加发动机功率。 、增压的基本类型分涡轮增压、机械增压、 气波增压三种,对应的增压器称涡轮增压器、 机械增压器、气波增压器(不讲)。 涡轮增压器:由涡轮机和压气机构成 将发动机发出的废气引入涡轮机,废气的 能量推动涡轮机叶轮旋转,并带动与其同轴 安装的压气机叶轮工作,新鲜空气在压气机 内增压后进入气缸。 涡轮增压的最大优点是燃油经济性好,并 可大幅度降低有害气体的排放和噪声水平。 缺点是低速时排气能量低,增压效果差,低图72涡轮增压示意 速加速性能较差。 1一排气口2-涡轮机3-压气机 4-进气日5一进气管6—排气管
第七章 汽车发动机增压 第一节 概述 一、增压的目的是通过将空气预先压缩后供 入气缸，增加进气质量，相应地增加循环供 油量，从而可以增加发动机功率。 二、增压的基本类型分涡轮增压、机械增压、 气波增压三种，对应的增压器称涡轮增压器、 机械增压器、气波增压器（不讲）。 1、涡轮增压器：由涡轮机和压气机构成。 将发动机发出的废气引入涡轮机，废气的 能量推动涡轮机叶轮旋转，并带动与其同轴 安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机 内增压后进入气缸。 涡轮增压的最大优点是燃油经济性好，并 可大幅度降低有害气体的排放和噪声水平。 缺点是低速时排气能量低，增压效果差，低 速加速性能较差
2、机械增压器:由发动机曲轴1经齿轮增速器5驱动(图a),或 由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带9及电磁离合器6驱动。 机械增压能有效 提高发动机功率,与涡 轮增压相比,其低速增3 压效果更好。由于机械 增压器与发动机直接机 械联系,因此,其变工 况的瞬态响应性好,加年 速性好,尤其是低速时 加速性好。但发动机驱 动机械增压器要消耗输 出功率,因此发动机的 燃油经济性较差。一般 图71机械增压示意 适用于小型汽油机或与 1一发动机曲轴2一排气管3一进气管4一机檢增压器5—齿轮增速器 6-电磁离合器7—开关8—蓄电池9一齿形传动带 涡轮增压器复合使用
2、机械增压器：由发动机曲轴1经齿轮增速器5驱动（图a），或 由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带9及电磁离合器6驱动。 机械增压能有效 提高发动机功率，与涡 轮增压相比，其低速增 压效果更好。由于机械 增压器与发动机直接机 械联系，因此，其变工 况的瞬态响应性好，加 速性好，尤其是低速时 加速性好。但发动机驱 动机械增压器要消耗输 出功率，因此发动机的 燃油经济性较差。一般 适用于小型汽油机或与 涡轮增压器复合使用
、复合增压系统 1、串联式复合增压系统:空气先经过涡轮增压器提高压力后, 进入中间冷却器降温,再经机械增压器增压。这种增压方式主要 用于高增压发动机上。 2、并联式复合增压系统:由机械增压器和涡轮增压器同时向发 动机供给增压后的空气。在低速范围内主要靠机械增压,而在高 转速范围内主要靠涡轮增压。这种增压系统使发动机低转速转矩 特性得到改善。 四、汽油机增压的困难: 1、进气系统中节气门的存在使得发动机在低速小负荷时压气机 容易发生喘振一涡轮增压的困难。 2、汽油机增压后爆燃倾向增加。 3、汽油机混合气的过量空气系数小,燃烧温度高,增压后发动 机和涡轮增压器的热负荷高。 4、汽油机转速高,范围广,发动机和增压器匹配困难 5、涡轮增压汽油机的加速性较差(增压器叶轮的惯性),尤其 是低速加速性差
三、复合增压系统 1、串联式复合增压系统：空气先经过涡轮增压器提高压力后， 进入中间冷却器降温，再经机械增压器增压。这种增压方式主要 用于高增压发动机上。 2、并联式复合增压系统：由机械增压器和涡轮增压器同时向发 动机供给增压后的空气。在低速范围内主要靠机械增压，而在高 转速范围内主要靠涡轮增压。这种增压系统使发动机低转速转矩 特性得到改善。 1、进气系统中节气门的存在使得发动机在低速小负荷时压气机 容易发生喘振—涡轮增压的困难。 2、汽油机增压后爆燃倾向增加。 3、汽油机混合气的过量空气系数小，燃烧温度高，增压后发动 机和涡轮增压器的热负荷高。 4、汽油机转速高，范围广，发动机和增压器匹配困难。 5、涡轮增压汽油机的加速性较差（增压器叶轮的惯性），尤其 是低速加速性差。 四、汽油机增压的困难：
五、电控汽油喷射式汽油机普及增压的原因 克服了发动机和增压器匹配的困难。电控技术的应用,可以 方便地对汽油机增压系统进行爆燃控制(即点火提前角控制) 放气控制(即增压压力控制)和排放控制。 1、爆燃控制:应用点火提前角自适应控制系统克服由于增压而增 加的爆燃倾向。利用爆震传感器检测爆燃信息,并传送给ECU, 电控单元则发出指令推迟点火时刻以消除爆震。待爆震消除后, 自适应地加大点火提前角,使发动机在最理想的状况下工作。 2、放气控制:采用增压压力调节装置,有进气旁通阀和排气旁通 阀以及控制膜盒。由于发动机在大负荷、高转速时,废气能量大, 增压器转速高,增压压力高;而低转速、小负荷时,废气能量小, 增压器转速低,增压压力低。因此,若增压器按高速、大负荷设 计,则低速、小负荷时发动机的转矩小,加速性差。因此,轿车 用发动机涡轮增压器的设计转速一般为标定转速的40%,为了限
1、爆燃控制：应用点火提前角自适应控制系统克服由于增压而增 加的爆燃倾向。利用爆震传感器检测爆燃信息，并传送给ECU， 电控单元则发出指令推迟点火时刻以消除爆震。待爆震消除后， 自适应地加大点火提前角，使发动机在最理想的状况下工作。 五、电控汽油喷射式汽油机普及增压的原因 克服了发动机和增压器匹配的困难。电控技术的应用，可以 方便地对汽油机增压系统进行爆燃控制（即点火提前角控制）、 放气控制（即增压压力控制）和排放控制。 2、放气控制：采用增压压力调节装置，有进气旁通阀和排气旁通 阀以及控制膜盒。由于发动机在大负荷、高转速时，废气能量大， 增压器转速高，增压压力高；而低转速、小负荷时，废气能量小， 增压器转速低，增压压力低。因此，若增压器按高速、大负荷设 计，则低速、小负荷时发动机的转矩小，加速性差。因此，轿车 用发动机涡轮增压器的设计转速一般为标定转速的40%，为了限
制高转速时的过高的增压压力(发动机热负荷过大并发生爆燃) 必须采用增压压力调节装置,其工作原理见第三节。 3、增压中冷:增压后的空气温度升高,一则发动机进入气缸内的 空气密度下降,输出功率降低;二则还会引起发动机爆燃。因此, 对增压后的空气进行冷却,对提高发动机功率、降低燃油消耗率、 降低发动机热负荷和减轻发动机爆燃倾向都有利。这是通过在压 气机后面连接一个中冷器实现的。在高增压柴油机上的增压系统 中也设有中冷器
制高转速时的过高的增压压力（发动机热负荷过大并发生爆燃）， 必须采用增压压力调节装置，其工作原理见第三节。 3、增压中冷：增压后的空气温度升高，一则发动机进入气缸内的 空气密度下降，输出功率降低；二则还会引起发动机爆燃。因此， 对增压后的空气进行冷却，对提高发动机功率、降低燃油消耗率、 降低发动机热负荷和减轻发动机爆燃倾向都有利。这是通过在压 气机后面连接一个中冷器实现的。在高增压柴油机上的增压系统 中也设有中冷器
第二节机械增压 、机械增压系统 图中,机械增压器6为罗茨式m ECU 压气机,由曲轴带轮12经传动带 和电磁离合器带轮1驱动。 当发动机在小负荷下 ACY 工作时,电控单元ECU相 据节气门位置传感器3的 信号使电磁离合器断电,“ 增压器停止工作。与此同t 时,使进气旁通阀5通电 而开启,即在不增压的前 提下,空气经旁通阀5以 及旁通管路进入气缸。 图7-4电控汽油喷射式发动机机槭增压系统示意 带中冷器和点火提前 1一空气滤清器2—空气流量计3—节气门及节气门位置传惑器4—怠速空气控制阀 5-进气旁通阀6一机械增压器7-中冷器8-喷油器 燃传感器 角控制(不发生爆燃)。 10—冷却液温度传感器1-电磁离合器带轮12—曲轴带轮13-氧传感器 14-三效催化转换器15—分电器16—点火线图17—电控单元
• 第二节 机械增压 一、机械增压系统 图中，机械增压器6为罗茨式 压气机，由曲轴带轮12经传动带 和电磁离合器带轮11驱动。 当发动机在小负荷下 工作时，电控单元ECU根 据节气门位置传感器3的 信号使电磁离合器断电， 增压器停止工作。与此同 时，使进气旁通阀5通电 而开启，即在不增压的前 提下，空气经旁通阀5以 及旁通管路进入气缸。 带中冷器和点火提前 角控制（不发生爆燃）
机械增压器 罗茨式压气机结构如图示。 它由转子3、转子轴4、传 动齿轮7壳体9、后盖5和齿 轮室罩8等组成。 在压气机前端装有电 磁离合器2及电磁离合器带 轮1。有两个转子。发动机 曲轴带轮经传动带、电磁回 离合器带轮1和电磁离合器帐Q影考的N 2驱动其中一个转子,而另 一个转子由传动齿轮7带动。NB小要 罗茨式压气机有两叶 (直线型)和三叶(螺旋 型)之分。三叶转子有较 低的工作噪声及较好的增 7-5罗茨式压气机 压器特性。 1电磁离合器带轮2一电磁离合器 转子 转子轴5—后盖 放油尊塞7-传动齿轮8—齿轮室罩9壳体10—滚子轴承
二、机械增压器 罗茨式压气机结构如图示。 它由转子3、转子轴4、传 动齿轮7、壳体9、后盖5和齿 轮室罩8等组成。 在压气机前端装有电 磁离合器2及电磁离合器带 轮1。有两个转子。发动机 曲轴带轮经传动带、电磁 离合器带轮1和电磁离合器 2驱动其中一个转子，而另 一个转子由传动齿轮7带动。 罗茨式压气机有两叶 （直线型）和三叶（螺旋 型）之分。三叶转子有较 低的工作噪声及较好的增 压器特性
罗茨式压气机工作原理如图示。当转子旋转时,空气从压气 机入口吸入,在转子叶片的推动下空气被加速,然后从压气机出 口压出。出口与进口的压力比可达1.8,供气量与转速成正比。 图7-6两叶转子和三叶转子 排 吸 吸 图7-7罗茨式压气机工作原理
罗茨式压气机工作原理如图示。当转子旋转时，空气从压气 机入口吸入，在转子叶片的推动下空气被加速，然后从压气机出 口压出。出口与进口的压力比可达1.8，供气量与转速成正比
电磁离合器 电磁离合器安装在传动带轮1中,结构如图示。 传动带轮1与主动板2固连接在一起, 从动摩擦片6与花键套5固连接在一起。 电控单元根据发动机工况的需要, 发出接通或切断电磁离合器电源的指令, 以控制增压器的工作。 当接通电源时,电磁线圈3通电,主 动板2吸引从动摩擦片6,使离合器处于 结合状态,增压器工作。 当切断电源时,电磁线圈断电,主 动板与从动摩擦片分开,增压器停止转 动 图7-8电磁离合器 1一传动带轮2主动板3—电磁线圈 4衔铁5-花键套6—从动摩擦片
三、电磁离合器 电磁离合器安装在传动带轮1中，结构如图示。 传动带轮1与主动板2固连接在一起， 从动摩擦片6与花键套5固连接在一起。 电控单元根据发动机工况的需要， 发出接通或切断电磁离合器电源的指令， 以控制增压器的工作。 当接通电源时，电磁线圈3通电，主 动板2吸引从动摩擦片6，使离合器处于 结合状态，增压器工作。 当切断电源时，电磁线圈断电，主 动板与从动摩擦片分开，增压器停止转 动
第三节涡轮增压 、涡轮增压系统 涡轮增压系统分单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。 涡轮增压系统除包括涡轮增压器之外,还包括进气旁通阀1 排气旁通阀9和排气旁通阀控制装置10等,如图示。 向发动机供气 来自发动机的排气 空气 0 图7-9单涡轮增压系统示意 进气旁通阀2-节气门3-进气管4—空气滤清器5—空气流量计6-压气机 7—涡轮机8體化转换器9排气旁道阀10-排气旁通阀控制装置11—排气管
• 第三节 涡轮增压 一、涡轮增压系统 涡轮增压系统分单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。 涡轮增压系统 除包括涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀1、 排气旁通阀9和排气旁通阀控制装置10等，如图示