进气增压控制系统

1、项目四项目四 汽油机燃料供给系统汽油机燃料供给系统 任务任务5 5 进气增压控制系统进气增压控制系统 复习旧课：复习旧课： 1、电子控制燃油喷射系统的常见故障？、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？、几种最常见故障的诊断程序？ 导入新课：导入新课： 任务任务5 进气增压控制系统进气增压控制系统 05aa3 1、增压是提高功率的有效途径 )加大气缸总排量加大气缸总排量.， 即增加气缸数，增大气缸即增加气缸数，增大气缸 直径和行程；直径和行程； )提高转速；提高转速； )提高平均有效压力；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提高发动

2、机进气量，从而提高发动机的功率 和扭矩，让车子更有劲。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发动机增压后增长的功率与增压前的功率之比 3、增压比 v增压后空气压力与增压前的空气压力之比增压后空气压力与增压前的空气压力之比 v增压发动机按照增压发动机按照增压比的大小增压比的大小可以分为：可以分为： v低增压，低增压，.， v中增压，中增压，.， v高增压，高增压，.， 05aa3 4、增压的优、缺点 优点：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

3、比质量和外形尺寸。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。提高热效率，降低燃油消耗率。 )减少排气污染和噪声。减少排气污染和噪声。 )降低发动机的单位功率造价。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。对补偿高原功率损失十分有利。 缺点：缺点： )增压发动机的机械负荷和热负荷都较高。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。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。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。适用

4、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 ) 机械增压系统机械增压系统 ) 气波增压系统气波增压系统 ) 废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 ) 复合增压系统复合增压系统 05aa3 ) 机械增压系统机械增压系统 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，所以机械增效率越低，产生的噪声越大，燃油

5、消耗率增加，所以机械增 压器仅适用于小功率柴油机。压器仅适用于小功率柴油机。 05aa3 2) 气波增压系统气波增压系统 发动机曲轴驱动一个特发动机曲轴驱动一个特 殊的转子，在转子中高殊的转子，在转子中高 压废气直接与空气接触，压废气直接与空气接触， 利用高压废气的脉冲气利用高压废气的脉冲气 波迫使空气压缩，提高波迫使空气压缩，提高 进气压力。它比涡轮增进气压力。它比涡轮增 压低速性能好，结构简压低速性能好，结构简 单，加工方便，对材料单，加工方便，对材料 与工艺要求不高，加速与工艺要求不高，加速 性好，工况范围大，但性好，工况范围大，但 尺寸大，比较笨重，噪尺寸大，比较笨重，噪 声大。声大。

6、 05aa3 3) 废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 增压器与发动机无任何机增压器与发动机无任何机 械联系，压气机由内燃机械联系，压气机由内燃机 废气驱动的涡轮来带动。废气驱动的涡轮来带动。 在增压压力较高时，为了在增压压力较高时，为了 降低增压空气进入发动机降低增压空气进入发动机 气缸的温度，需要增设空气缸的温度，需要增设空 气中间冷却器。该系统应气中间冷却器。该系统应 用广泛，一般增压压力可用广泛，一般增压压力可 达，达， 最高甚至达到最高甚至达到 。 05aa3 4) 复合增压系统复合增压系统 在某些发动机上废气涡轮增压与机械增压并用，是为了保证在某些发动机上废气涡轮增压与机械增压并用，

7、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，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。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。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，从而增压后进气温度提高，混合气可以适当变稀，从而 可以使可以使C

8、O和和HC的排放量有所降低。的排放量有所降低。 国产一汽奥迪国产一汽奥迪A6 1.8T、一汽宝来、一汽宝来1.8T 和上海帕萨和上海帕萨 特特1.8T等乘用车都采用了带废气涡轮增压器的增压等乘用车都采用了带废气涡轮增压器的增压 进气系统。进气系统。 二、废气涡轮增压器的基本结构及原理二、废气涡轮增压器的基本结构及原理 废气废气 涡轮涡轮 增压增压 器的器的 基本基本 结构结构 v主要部件有主要部件有涡轮增压器涡轮增压器、增压压力电磁阀增压压力电磁阀、膜片式膜片式 放气控制阀放气控制阀和和冷却器冷却器组成。涡轮增压器内有组成。涡轮增压器内有动力涡动力涡 轮轮和和增压涡轮增压涡轮，它们安装在同一根

9、轴上。，它们安装在同一根轴上。 工作情况工作情况 奥迪奥迪1.8T涡轮增压器涡轮增压器 废气涡轮增压原理图废气涡轮增压原理图 工工 作作 原原 理理 利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮增压机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。器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。 增压压力的控制增压压力的控制 v为了保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳为了保证发动机在不同转速及工况下都得

10、到最佳 增压值，防止发动机爆震和限制热负荷，对涡轮增压值，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。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。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。 v执行器内有膜片将之分执行器内有膜片将之分 隔成左右两个腔，膜片左隔成左右两个腔，膜片左 侧受进气增压压力的作用，侧受进气增压压力的作用， 膜片右侧装有弹簧。膜片膜片右侧装有弹簧。膜片 与废气阀通过一根推杆连与废气阀通过一根推杆连

11、 接。接。 v当压缩轮侧进气增压压当压缩轮侧进气增压压 力增加到足以克服执行器力增加到足以克服执行器 内的弹簧力时，推杆推动内的弹簧力时，推杆推动 废气阀开启。一部分废气废气阀开启。一部分废气 绕过涡轮经排气歧管直接绕过涡轮经排气歧管直接 排放出去，增压压力也随排放出去，增压压力也随 之下降。之下降。 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 工工 作作 过过 程程 当当VSV开启，执行器内的受压空气经开启，执行器内的受压空气经VSV逸出到压缩轮侧的逸出到压缩轮侧的 进气管内，此时执行器内的受压气体压力进气管内，此时执行器内的受压气体压力PaPb，执行器，执行器

12、 内的膜片受压变形减小，废气阀开度也相应减小，废气绕过内的膜片受压变形减小，废气阀开度也相应减小，废气绕过 涡轮的旁通量减少，增压压力上升。涡轮的旁通量减少，增压压力上升。 当当VSV关闭时，受压缩轮增压的气体直接作用在执行器的膜关闭时，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。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，调整供油系增大供油量，调整供油系 增大循环供油量，但必须保证

13、不增加供油持续角。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，否则燃烧过程拉长，经济性变差，排气温度升高， 热负荷增加。热负荷增加。 . 改变配气相位改变配气相位 )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，改善涡轮热零件，降低热负荷，提高充气效率，改善涡轮 的的 工作条件。工作条件。 )为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为为使充气效率提高，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。避免气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。 )改进进气门和气门

14、座的结构和材质，提高其耐磨性。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。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。增加过量空气系数，降低热负荷和改善经济性。 . 进、排气系统进、排气系统 脉冲系统中，为了使扫气期间各缸排气不致互脉冲系统中，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。四冲程机排气管所连各缸排气必须不相重叠。四冲程机

15、 一根排气管所连接气缸数目一般不超过三个，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。三个气缸的排气期必须合理岔开。 05aa3 . 冷却增压空气冷却增压空气 增压空气冷却，一方面可提高进入气缸的空气密度，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。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试验表明，增压空气温度每降低，柴油机的，柴油机的 循环平均温度可降低循环平均温度可降低，增压比为，增压比为 .时，供气量能比不用中冷器时提高时，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，发动

16、机的动力性和经济性都会得 到改善。到改善。 冷却增压空气的方法有冷却增压空气的方法有水冷水冷和和空气冷却空气冷却两种。两种。 05aa3 四、增压发动机性能四、增压发动机性能 .低速扭矩特性变化（低速扭矩性能差）低速扭矩特性变化（低速扭矩性能差） .加速性能变差加速性能变差 .改善了经济性改善了经济性 .降低了排气污染和噪声降低了排气污染和噪声 .起动、制动困难起动、制动困难 05aa3 .爆燃爆燃 汽油机增压后，可燃混合气进气终点的温度、压力汽油机增压后，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。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

17、应措施如降低压缩比、进气中冷以及推迟点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。最大幅度约为，经济性没有明显改善。 五、汽油机增压的困难五、汽油机增压的困难 .混合气的调节混合气的调节 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流经化油器喉口的压力是变化的

18、，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。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。置，使得汽油机的增压器比柴油机的成本高得多。 .热负荷高热负荷高 汽油机燃烧温度高，膨胀比小，过量空气系数小，汽油机燃烧

19、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、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、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。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六、增压与非增压发动机优缺点比较 v一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功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，可增加大约率与未装增压器的相比，可增加大约40%甚至更甚至更 多。这意味着一台小排量的发动机经增压后，可多。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。以产生同较大排量发动机相同的功率。 v发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生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，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。而且还会提高进气温度。 v维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪维修费用高，如更换涡轮增压器：奥迪A6 1.8