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进气增压进气增压器的种类

进气增压进气增压器的种类
进气增压进气增压器的种类

一.进气增压器的种类

废气涡轮增压器则是利用发动机排出的废气能量来驱动增压器的涡轮,

并带动同轴上的压气机叶轮旋转,将空气压缩并送入发动机气缸。由于废气涡轮增压器利用排气能量驱动,与发动机之间没有任何机械传动连接,使得它的机械效率更好。同时,它不需要复杂的传动机构,而通过不断的技术积累,传统废气涡轮增压器的涡轮迟滞现象也得到了很好的控制。因此成为目前应用最为广泛的发动机增压装置。

复合式增压器也就是把机械增压器与废气涡轮增压器联合起来工作的增压装置,主要用于某些二冲程发动机上,借以保证发动机起动和低速负荷时有必要的扫气压力。复合式增压器还适合于排气背压较高的场合(如水下),但它的结构过于复杂,体积过大,多用于固定式机器,并不适合小型乘用车辆。

惯性增压器是利用空气在进气歧管中的惯性效应、脉冲波动效应及其综合效应来提高发动机气缸充气效率的方法。惯性增压器通过特殊几何形状的凸轮轴控制气门的开启角度及时间:气缸在前半个进气行程中,进气门只开启很小的通过截面,使气缸中形成一定的负压,当活塞走过半个进气行程后,进气门迅速开启,很快达到最大通过截面,此时空气以很高的速度冲入气缸。从某种意义上来说,惯性增压器在很大程度上推动了发动机技术的发展,目前的可变进气歧管长度技术及可变气门控制系统(如丰田的VVT-i技术)均得益于这一原理。

气波式增压器通过特殊的转子使废气与空气接触,利用高压废气对低压空气产生的压力波,迫使空气压缩,从而提高进气压力。气波式增压器具有充气效率高、低速扭矩大,加速性好等优点。但由于它的特殊结构,气波式增压器同样存在体积大、重量大、噪音大等缺点。另外,空气压力波对进、排气阻力过于敏感,要求进气滤清器及排气消声器和管道尽可能的加大尺寸并减小阻力。由于存在许多问题,气波式增压器目前仍处于研究试验阶段。

冲压式增压器利用储气筒内的高压诱导空气,通过喷管将周围的空气引射入喷射器中,并在喷射器内混合,然后通过扩压管,把空气压缩到所需的压力进入气缸。虽然冲压式增压器结构简单,工作可X,但该系统需要高压空气泵、储气筒等部件,由于其连续工作时间较短,因此在应用方面受到限制。

目前,应用最为广泛的是废气涡轮增压器与机械式增压器。但机械式增压器只有小规模的应用,这与其机械效率不高有一定的关系。

当前发动机的增压方式主要有4种:1.废气涡轮增压;2.机械增压;3谐振增压系统4气波增压。不管那一种方式,它们最终目的都是增加发动机的进气量,使汽油燃烧更加充分,从而增加发动机的输出功率。但是,三种方式在其工作特性方面却有很大区别。

1谐振增压系统

主要是用来降低气流对发动机的影响,在发动机低转速时进气是长波段就进气充分,发动机

的扭力就比较大.发动机在高转速时要求的就是短波,在极短的时间内就完成进气.另外界的

气流,车辆高速时进气量就相对少一点.所以他还有保持进气稳定的作用.。

气波增压气器运转起来噪音大,其结构也不如废气涡轮增压器紧凑,所以用的比较少。单涡轮一般是指的是废气涡轮增压器。而双涡轮是指在拥有废气涡轮增压器的基础上,同时又

具有机械增压器得功能。

2废气涡轮增压------

废气涡轮增压因结构紧凑、效率提升明显、故障率低和噪音小等诸多特点,在主流车型中占领着主导地位。废气涡轮增压是靠发动机排气的剩余动能来驱动涡轮旋转,优点是涡轮转速高、增压值大对动力提升明显。尤其在急加速和高转速下,涡轮增压起作用后发动机动力会突然提升。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相比,可增加大约40%甚至更多。而且还没有改变发动机的排气量。缺点是废气涡轮增压有涡轮迟滞现象,即发动机在转速较低(一般在1500—1800转以下)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。

3机械增压器--------

早期的增压器都属于机械增压,被称作“超级增压器”(Supercharger),后来涡轮增压器发明了,就被称为Turbocharger。机械增压器就像空气压缩机,是通过发动机曲轴皮带

轮直接驱动涡轮进行增压。其最大优点是没有涡轮迟滞,在中低负荷工况下能够有效的增加

进气量、改变发动机输出功率。但是由于机械增压器的动力来源完全依靠引擎带动,在高转速下机械增压器会变成发动机的负载。

机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,来解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。2005年,大众开始将这套技术装配到量产的民用车型高尔夫1.4 TSI上,这套系统被称作“双增压”,兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。但其结构复杂、制作成本高、在高转速区域的动力表现并不突出。所以目前一汽大众所引进的1.4 TSI发动机并没有配备双涡轮增压器,而是使用了经济性好和效率高的单涡轮增压器。

4.气波增压

气波增压器(comprex supercharger)使两种气体工质直接接触并通过压力波来传递能量的压力转换器。它用于内燃机增压时利用内燃机废气能量使进入气缸的气体增压。气波增压器由空气定子、燃气定子和转子组成。空气定子与内燃机进气管联通,燃气定子与排气管联

气波增压器(comprex supercharger)使两种气体工质直接接触并通过压力波来传递能量的压力转换器。它用于内燃机增压时利用内燃机废气能量使进入气缸的气体增压。气波增压器由空气定子、燃气定子和转子组成。空气定子与内燃机进气管联通,燃气定子与排气管联通。

转子由内燃机曲轴通过皮带驱动,驱动功率为内燃机功率的1~1.5%。

当转子按箭头方向转动时,转子上由叶片组成的轴向气道与高压燃气入口接通,遂产生压缩波。压缩波以声速沿气道传播,并将燃气能量传递给充满气道内的空气,使其压力和密度升高并向前流动

图为气波增压器的工作原理。当转子按箭头方向转动时,转子上由叶片组成的轴向气道与高压燃气入口接通,遂产生压缩波。压缩波以声速沿气道传播,并将燃气能量传递给充满气道内的空气,使其压力和密度升高并向前流动。高压空气出口设在高压燃气入口的斜对面,并顺转动方向向前错开一个角度。当气道与高压空气出口接通时,高压空气供入内燃机进气管。在燃气到达气道长度的 2/3左右时,气道恰好转过高压燃气入口,燃气停止流入气道。当气道与低压燃气出口接通时,燃气继续膨胀并经排气总管排入大气,气道内的压力继续下降。当气道与低压空气入口接通时,由于气道内处于负压,新鲜空气自大气被吸入气道。气道转过低压空气入口和低压燃气出口后,气道内遂充满新鲜充量。转子继续转动又开始下一个相同的循环。

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(见废气涡轮增压)紧凑,故应用尚少。

二.正确使用废气涡轮增压器的方法

涡轮增压器大大增加了发动机的动力,有力地改善了燃油的经济性,深受广大车友们的欢迎。但是有一种论调,说“涡轮增压器容易坏,一旦更换,价格昂贵”。我可以负责任地告诉大家,正确使用涡轮增压器,它不仅不容易受损,其寿命远远高于发动机本身!

我们在日常使用时,只要注意以下几点,就能大大延长其使用寿命。始终让涡轮增压器正常运转。

1.汽车发动机启动之后,不易急踩加速踏板。

涡轮增压器叶轮的转速每分钟高达上万转,它完全靠发动机的机油润滑。发动机启动后,机油润滑的最佳状态需要大概1-2分钟。为了减少涡轮增压的高速磨损,建议大家凉车启动后先怠速运转(一般高怠速降低后即可),低速行驶400M左右,等机油的润滑性能好了再让发动机高转速运转,从而使涡轮增压器得到充分润滑,这点在冬天显得尤为重要。2.要避免发动机长时间的怠速。

当涡轮增压系统中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时,润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中,污染叶轮,并且增大润滑油消耗量。最长不易超过20分钟。

3.发动机停车之前,不要立即熄火。

涡轮增压器的转子轴是在高速、高温的环境下运转的,此时发动机突然停机,会由于失去机油润滑和冷却也没有了冷却水循环,导致涡轮增压器内部的热量无法散出。将留在增压器内部的机油烧成积炭。这样会加剧涡轮增压器的磨损,同时也会堵塞油道,造成慢性伤害。正确的操作要使涡轮增压器的温度和转速逐步地从最大值降下来(3~5分钟)后再熄火。目前一汽大众的速腾、迈腾和高尔夫A6的涡轮增压发动机均装备了单独的冷却液循环泵,当发动机熄火后循环泵会根据当前发动机温度自动工作0~480s,以冷却高温的涡轮增压器。因此上述车型是不必进行怠速后熄火操作的

4.严禁采用“加速-熄火-空档滑行”的操作方法。

如果高速运转的发动机行驶后很快熄火,猛然切断机油的循环和冷却循环,涡轮增压器的的涡轮轴和轴承会产生干摩擦,时间一长磨损过大会漏油,严重时还可能使涡轮增压器轴与轴承“咬死“的后果,致使涡轮增压器报废。

5.车辆保养时的机油和机油滤清器必须使用合格产品。

涡轮增压器和排气支管安装在一起,工作温度高达900-1000摄氏度。因此高品质机油润滑是必须满足的。油质下降、油品质量差都会加剧涡轮增压器的磨损。车辆可使用说明书认可的机油和机油滤清器,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,润滑油膜建立快,油膜强度高和稳定性好。

6.需要按时清洁或更换空气滤清器。

按时清洁和检测空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的增压器叶轮,灰尘颗粒或异物可能会打坏增压器叶片,造成转速不稳,轴套和密封件磨损加剧。改装进气组件等破坏空气滤清器的过滤效果的做法势必会成为涡轮增压器的杀手。

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