一、增压系统概述
所谓增压就是将空气预先压缩然后再供人气缸,是提高空气密度、增加进气量的一项技
术。由于进气量增加,可相应地增加循环供油量,从而增加发动机的升功率。同时,增压不仅可以改善燃油经济性,而且还作为控制排放的有效技术措施之一而得到广泛应用。实践证明,在小型汽车发动机上采用涡轮增压或机械增压后,当汽车以正常的经济车速行驶时,不仅可以获得良好的燃油经济性,而且还可以有效地降低有害排放物的比排放(单位功率小时的排放量)。同时,由于发动机功率增加,还可改善车辆的加速性。
在内燃机增压的同时再采用增压空气中间冷却,则可进一步发挥增压的效果。目前汽油机和柴油机采用增压中冷,将会使有害排放大幅度下降,因此,增压中冷已成为满足更高排放要求十分有效的措施。
内燃机进行增压有各种不同的目的,已不局限于提高内燃机的功率,因此,增压发动机所占有的份额逐年有所增加。特别是环境保护法规对内燃机有害排放的限制越来越严格和各国高速公路网陆续建成,进一步推动了增压内燃机的发展。
增压压力ρb是一个重要的参数,一般它是指内燃机进气管空气压力。根据我国内燃机的有关标准,按增压压力可将内燃机的增压度分为:
低增压 ρb≤0. 15MPa
中增压 0. 15MPa<ρb≤0. 25MPa
高增压 0. 25 MPa<ρb≤0. 3 5 MPa
超高增压 ρb >0. 35MPa
1.增压系统特性
(1)一般吸气式发动机,利用节气门上下方的压力差(Pressure differential)使空气进人气缸中。当节气门关闭怠速时,进气支管真空约73kPa;而节气门全开时,进气支管真空为零,节气门上下方的压力几乎一样。
(2)但增压发动机就不同,在相同转速且有增压作用时,会有更多的混合气进入气缸,以产生更大的动力。将额外的混合气压入气缸中,称为强制进气(Forced induction),可提高容积效率,比一般吸气式发动机的动力最大可提升35%~60%。
(3)不需要增压压力(Boost Pressure)时,发动机作用与一般吸气式发动机几乎完全相同。故可采用较小排气量发动机,在一般行驶时,可达到省油的目的;而在重负荷时,能有大功率发动机的输出。
(4)增压发动机的性能指标相当于排量比它更高一级的自然吸气发动机,如名爵1. 8T对比福克斯1.8,最大功率要高出30%,最大转矩更是高出33%。如果仅从动力数据上来讲,1.8升增压发动机与2. 4升自然吸气发动机相当;2. 0升增压发动机与2. 5升自然吸气发动机相当。因此,在实现同样动力输出的前提下可以将发动机的体积做得更小些,从而可以减轻重量、获得较佳的起步和加速性能。
(5)从图1所示的涡轮增压发动机转矩曲线可以看出,增压发动机的最大转矩在2000r/min就输出了,并可以一直保持到4500r/min左右。而自然吸气发动机的最大转矩一般都要在3500r/min以上才会出现,而且马上就会开始下降。