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第七章 汽车发动机增压 第一节 概述 第二节 机械增压 第三节 涡轮增压 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。 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： 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。 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）。 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。 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