进气增压控制系统

项目四汽油机燃料供给系统 任务5进气增压控制系统 复习旧课 1 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 导入新课 任务5进气增压控制系统 05aa3 1 增压是提高功率的有效途径 加大气缸总排量 即增加气缸数 增大气缸直径 和行程 提高转速 提高平均有效压力 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矩 让车子更有劲 05aa3 2 增压度 发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比 3 增压比 增压后空气压力 与增压前的空气压力 之比增压发动机按照增压比的大小可以分为 低增压 中增压 高增压 05aa3 4 增压的优 缺点 优点 在保证输出功率 不变的情况下 可以使气缸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外形尺寸 提高热效率 降低燃油消耗率 减少排气污染和噪声 降低发动机的单位功率造价 对补偿高原功率损失十分有利 缺点 增压发动机的机械负荷和热负荷都较高 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 车用汽油机应用增压技术较困难 适用的小型涡轮增压器发展晚并且效率偏低 05aa3 5 增压系统的分类 机械增压系统 气波增压系统 废气涡轮增压系统 复合增压系统 05aa3 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 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 所以机械增压器仅适用于小功率柴油机 05aa3 2 气波增压系统 发动机曲轴驱动一个特殊的转子 在转子中高压废气直接与空气接触 利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩 提高进气压力 它比涡轮增压低速性能好 结构简单 加工方便 对材料与工艺要求不高 加速性好 工况范围大 但尺寸大 比较笨重 噪声大 05aa3 3 废气涡轮增压系统 增压器与发动机无任何机械联系 压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动 在增压压力较高时 为了降低增压空气进入发动机气缸的温度 需要增设空气中间冷却器 该系统应用广泛 一般增压压力可达 最高甚至达到 05aa3 4 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 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 增压后进气温度提高 混合气可以适当变稀 从而可以使CO和HC的排放量有所降低 国产一汽奥迪A61 8T 一汽宝来1 8T和上海帕萨特1 8T等乘用车都采用了带废气涡轮增压器的增压进气系统 二 废气涡轮增压器的基本结构及原理 废气涡轮增压器的基本结构 主要部件有涡轮增压器 增压压力电磁阀 膜片式放气控制阀和冷却器组成 涡轮增压器内有动力涡轮和增压涡轮 它们安装在同一根轴上 工作情况 奥迪1 8T涡轮增压器 废气涡轮增压原理图 工作原理 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 增压压力的控制 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 工作过程 当VSV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 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油持续角 否则燃烧过程拉长 经济性变差 排气温度升高 热负荷增加 改变配气相位 合理地加大气门重叠角 以增加扫气空气 冷却受热零件 降低热负荷 提高充气效率 改善涡轮的工作条件 为使充气效率提高 可增大进 排气门的升程 为避免气门碰撞活塞 活塞顶部可挖凹坑 改进进气门和气门座的结构和材质 提高其耐磨性 05aa3 减小压缩比 增大过量空气系数 为了降低最高爆发压力 压缩比可适当降低 增加过量空气系数 降低热负荷和改善经济性 进 排气系统 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 三个气缸的排气期必须合理岔开 05aa3 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 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 柴油机的循环平均温度可降低 增压比为 时 供气量能比不用中冷器时提高 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水冷和空气冷却两种 05aa3 四 增压发动机性能 低速扭矩特性变化 低速扭矩性能差 加速性能变差 改善了经济性 降低了排气污染和噪声 起动 制动困难 05aa3 爆燃汽油机增压后 可燃混合气进气终点的温度 压力P 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 功率增加最大幅度约为 经济性没有明显改善 五 汽油机增压的困难 混合气的调节汽油机采用定质变量调节 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 05aa3 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 热负荷高 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 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 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40 甚至更多 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 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 而且还会提高进气温度 维修费用高 如更换涡轮增压器 奥迪A61 8T为20000元 宝来1 8T为16500元 帕萨特1 8T为13000元 七 涡轮增压电控系统的检修 检查进气室和真空管路有无漏气 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 视情维修或更换损坏的元件 八 增压器常见故障原因分析 1 增压发动机功率下降的原因 旁通阀门关闭不严 空气进口阻力损失过大 增压器叶轮 壳体和流道脏污 动力涡轮壳