罗兹式压气机的转子有两叶的,也有三叶的。通常两叶转子为直线型(图5),而三叶转子为螺旋形。三叶螺旋形转子有较低的工作噪声和较好的增压器特性。在相互啮合的转子之间以及转子与壳体之间都有很小的间隙,并在转子表面涂敷树脂,以保持转子之间以及转子与壳体间有较好的气密性。转子一般用铝合金制造。
罗兹式压气机的工作原理如图7所示。当转子旋转时,空气从压气机人口吸入。在转子叶片的推动下空气被加速,然后从压气机出口压出。出口与人口的压力比可达1. 8。
罗兹式压气机结构简单、工作可靠、寿命长,供气量与转速成正比。
机械式增压器一般由发动机曲轴来驱动。车用发动机的工作转速范围为几千r/min,而增压器的工作转速为几万~十几万r/min。
增压发动机的进气压力,即增压程度与增压器的转速有关,当增压器转速高时,进气压力也高,反之增压器转速低时进气压力也低。这种特性不利于
增压发动机的低速转矩特性。因此,为了改善发动机的低速性能,通过发动机曲轴驱动增压器时,在二者之间设置增速器以根据不同的发动机转速调整最适合的增压器工作转速,保证发动机的低速特性;同时在发动机高速时,降低增压器的转速,以免发动机过增压。为此,常采用离合器来控制。
图5表示安装在传动带轮中的一种电磁离合器结构。电控单元根据发动机工况的需要,发出接通或切断电磁离合器电源的指令,以控制增压器的工作。当接通电源时,电磁线圈通电,主动板吸引从动摩擦片,使离合器处于接合状态,增压器工作。当切断电源时,电磁线圈断电,主动板与从动摩擦片分开,增压器停止转动。
5.螺旋式
机械增压器
螺旋式
机械增压器如图9所示,除了三叶式外还有四叶式和公螺旋为四叶而母螺旋为六叶。目前使用较多的是四叶式,从增压的平稳性和稳定性来讲,叶片越多越好,但成本也就越高。由于螺旋增压后的气流温度较低,可以减小中空冷却器体积或者不使用中空冷却器。
图10是目前使用最多的一种螺旋式增压器,由于该罗兹式增压器为容积式(Positivedisplacement)空气泵,当了气门打开时,增压器转子每转压人相同体积的空气进入进气支管。例如有些发动机在发动机转速4000r/min时,即增压器转速10400r/min时,其最大增压压力达80kPa。
驱动
机械增压器时发动机所损失的动力,或此种拖曳(Drag)现象,称为附加损耗(Parasitic loss)。为减少此种损耗,有以下两种设计。
(1)设置电磁离合器(Magnetic clutch):电磁离合器由电脑控制分离与接合。当轻负荷时,离合器分离。
(2)设置增压控制阀(Boost control valve或称旁通阀Bypass valve);当节气门部分打开时,进气支管有真空,控制阀打开,部分增压气体回到增压器的空气人口处,以改善发动机性能及油耗。控制阀可利用真空或节气门连杆控制,怠速节气门全关时,控制阀全开;而节气门全开时,控制阀则关闭。
螺旋式
机械增压器在奔驰、通用、奥迪车系中都有配置,图10为奥迪A4、 A6、 Q7排量3. 0L、 V6气缸排列,气缸呈90°夹角,采用双中冷器,并且在Q7上还采用两种调校方式,以分别取代原来的4. 2L和3. 6L自然进气汽油发动机。其中245kW高功率版3. 0TFSI发动机在2900~5300r/min区间内能产生440N - m的转矩,最大功率在5500~6500r/min时输出。在
机械增压技术和燃油缸内直喷技术的共同辅佐下,奥迪Q73.OTFSI quattro配合8挡Tiptronic手自一体式变速器,从。加速到l00km/h只需6. 9s。
与原来的4-2L FSI发动机相比,尽管排量缩小近三成,但从。加速到100km/h的时间却提升了0. 5 s,
机械增压技术对发动机性能的提升作用是很明显的。
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