1、發動機工作原理-增壓器一.增壓器工作原理 發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的。對于動力性能一定的發動機，要提高發動機的功率一般只能通過噴入更多的燃料。但是燃料燃燒過程又必需有相應的空氣量。所以發動機功率的提高受到進氣量的直接影響。 增壓器就是裝在發動機上的專用增壓裝置，其工作原理是通過增壓裝置壓縮進入氣缸的空氣，以提高進入氣缸中的充氣密度，增加進氣量，這樣就可以噴入較多的燃料進行燃燒，發動機就能發出更大的功率。 在目前的技術條件下，增壓器是惟一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。 優勢與代價使發動機在總質量和體積基本不變的條件下，輸出功率得到大幅度的提高。可以降低單

2、位功率的造價，提高材料利用率。排氣可以在渦輪中進一步膨脹，排氣噪聲降低。有利于高原功率恢復。增壓后，缸溫和壓力提高，可使滯燃期短，有利于降低壓力升高率和燃燒噪聲。一般采用較大的過量空氣系數，HC、CO和PM降低。技術適用性廣，高低速的二、四沖程各缸徑均可增壓強化。機械負荷及熱負荷大，影響可靠性和耐久性。低速排氣能量不足，可能會使發動機低速轉矩受影響。加速響應性差。進一步強化受中冷器影響。發動機增壓器按其增壓方式可分為以下四類:機械增壓渦輪增壓氣波增壓復合增壓，同時采用上述兩種形式的增壓 機械增壓是利用發動機輸出軸直接驅動機械增壓裝置，這樣會使整機的機械效率下降。在增壓器發展史的早期曾較多采用機

3、械增壓。 氣波增壓等由于受發動機轉速和工況影響非常大，一般不能保證所有工況下增壓效果都較好，所以現在使用的也較少。 復合增壓由于結構過于復雜，在一般發動機也很少采用。 二. 增壓器的分類 渦輪增壓利用發動機排出的廢氣能量驅動渦輪，再由渦輪帶動壓氣機。其優點在于: 正是由于其突出的優勢，現在發動機大多采用渦輪增壓。 發動機重量和體積增加很少情況下，發動機不需作重大改變很容易提高功率20%50%。由于不象機械增壓時壓比受到限制，故近來高增壓的趨勢越來越明顯。高增壓時功率提高甚至可大于100%。由于廢氣能量的收回發動機經濟性會明顯的提高一般由于廢氣能量的回收能提高經濟性3%一4%，再加上相對地減少了

4、機械損失及散熱損失，提高了發動機機械效率和熱效率，使發動機渦輪增壓后油耗率降低5%一10%。渦輪增壓發動機對海拔高度的變化有較高的適應力，在高原地區工作時比不增壓發動機功率下降要少的多，故渦輪增壓除了用來提高發動機功率，外還可用作高原發動機恢復功率。渦輪增壓后排氣噪聲相對減少，排氣煙度及排氣中 有害成分也減少，故對減少污染是有利的。 柴油機渦輪增壓技術在20世紀中葉就開始大規模應用了，而車用汽油機采用渦輪增壓技術將面臨一些障礙，主要是：1、汽油機增壓易發生爆燃；2、汽油機增壓熱負荷大；3、汽油機與增壓器匹配困難。 隨著汽油機電子控制技術的發展，汽油機增壓后易爆燃的問題通過對點火正時的控制得到了

5、解決；同時對汽油機和增壓系統進行強化之后，汽油機增壓熱負荷大的問題也得到了緩解；采用燃油噴射技術后匹配困難的問題也得到了解決。所以現在很多汽油機也開始采用渦輪增壓技術，如奧迪A6的，帕薩特，寶來等等 。三、發動機渦輪增壓技術1、渦輪增壓器的結構（動畫演示：廢氣渦輪增壓.flv）2、渦輪增壓器系統工作原理圖3、渦輪增壓器的選配 增壓器的選配可以按以下計算過程來進行（一般以扭矩點來選配）： 至此可以得到符合增壓要求的增壓器的壓比，可以此為依據去選擇最為合適的增壓器 。內燃機的增壓改造壓縮比與過量空氣系數 降低壓縮比；加大過量空氣系數。供油系統 增加供油量；減小噴油提前角（T增）。配氣相位 加大氣門

6、重疊角。進排氣系統 增大進氣管容積，減少進氣壓力波動。增壓空氣的冷卻 提高密度。4、汽油機增壓技術與柴油機增壓技術的異同（1）爆燃問題 汽油發動機不同于柴油發動機，它進入氣缸的不是空氣，而是汽油與空氣的混合氣，壓力過大容易出現爆燃。因此，使用渦輪增壓技術必須要處理好爆燃問題，這個問題最好的解決辦法就是加裝爆燃傳感器和對點火時間進行控制。一旦爆燃傳感器將爆燃信號傳送到ECU（電子控制單元）控制系統，ECU將點火定時稍推遲一點；當不產生爆燃的時候再恢復正常點火定時。（2）排氣溫度過高 汽油機比柴油機相比，由于空燃比較小，壓縮比和膨脹比小，從而導致排氣溫度過高，如柴油機排氣溫度一般為300700，而

7、汽油機排氣溫度為600 1000 。渦輪長期受到排氣的熱負荷，這對其壽命有很大的影響。所以在汽油機上安裝的渦輪增壓器的渦輪都需要有較好的耐高溫性能，如博格華納公司就開發耐1050 高溫的鑄剛渦輪，目前已經在奔馳S600和沃爾沃S60等汽車上使用。（4）增壓效率較低 目前汽油機普遍采用帶放氣閥式渦輪增壓器，通過放氣閥的開閉，得到不同轉速下所需的增壓度，這樣導致部分廢氣能量未能得到利用，所以效率較低。而柴油機 已經采用可變渦輪截面（VGT）增壓器，其通過渦輪截面的調節來滿足不同工況的需要，這樣沒有廢氣的浪費，效率較高。目前，之所以在汽油機上未采用VGT式增壓器的原因還是在于汽油機排氣溫度過高，開發

8、出耐高溫的VGT還較困難。目前，博格華納公司聯手保時捷公司成功研發出了用于保時捷911Turbo車用的VGT增壓器。（3）工況變化頻繁 由于汽油機的轉速比柴油機高，空氣流速快而且變化范圍大，汽油機運行的工況變化較為頻繁，這也對渦輪增壓器的動態響應有了更高的要求。為解決這類問題，博格華納公司正在開發一種所謂的薄壁渦輪殼，這種設計將顯著降低渦輪殼的重量，從而能夠提高動態響應。另外該設計也能夠降低渦輪殼的熱負荷，在發動機冷啟動時, 可以更快地激活催化轉換器, 從而極大地減少有害氣體的排放。機械增壓歷史久。低速轉矩和加速響應好。但噪聲和壽命存在問題。 制造工藝水平和材料科學進步。 小排量采用渦輪增壓難

9、度大。 對后處理系統無影響。第五節二沖程內燃機的換氣一、二沖程汽油機工作原理1-進氣孔 2-排氣孔 3-掃氣孔A圖、活塞向上運動，將三排孔都關閉，活塞上部開始壓縮 B圖、當活塞繼續上行時，活塞下方打開了進氣孔，可燃混合氣進入曲軸箱C圖、接近上止點時，火花塞點燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動活塞向下運動，進氣孔關閉，曲軸箱內的混合氣受到壓縮D圖、當活塞接近下止點時，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運動，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經進氣孔流入氣缸內，并掃除廢氣 換氣過程自由排氣階段（70-80）掃氣階段過后排氣或過后充氣階段四沖程與二沖程比較特點：1. 完成一個工作循環，二沖程發動機只需轉一轉，而四沖程發動機需要轉兩轉。當轉速相同時，二沖程發動機的作功次數較四沖程發動機多一倍。 由于沒有氣門或只有排氣門，使配氣機構較為簡單，簡化了發動機的結構。由于二沖程汽油機有換氣損失，故經濟性差，但由于結構簡單、重量輕、制造成本低等優點，輕便摩托車和微型汽車的小排量發動機廣泛采用。二沖程柴油機由于換氣時進入氣缸的是純空氣，沒有燃料損失，為某些汽車所采用。