柴油发动机进气增压控制

柴油发动机进气增压控制机械增压系统

这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。

柴油发动机进气增压控制气波增压系统

利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。

柴油发动机进气增压控制废气涡轮增压系统

这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。

一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。

柴油发动机进气增压控制复合增压系统

即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。

这种装置在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，大众的1.4 TSI发动机（这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1 500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）采用了了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。

柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、增压器涡轮废气进口截面大小等措施，实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。

在柴油发动机燃烧过程中，需要组织涡流以改善燃油的雾化，促使油束和空气的迅速混合。但涡流在各种转速和负荷是不变的，即全部采用旋流起到产生的空气涡流。随着世界各国排放法规越来越严，燃油消耗量Ft趋降低，这就要求最大限度地挖掘发动机的潜能。经多年的研究发现，在某一工况下，发动机存在一个最佳涡流比，而并不是越大越好。另外，不同工况下，发动机对进气涡流的要求也不同。对直喷式柴油发动机来说，高负荷工况时，发动机的循环供油量大，喷油压力高(柱塞泵)，燃油雾化较好，需要的气量也大，要求进气流动损失较小，同时涡流可稍弱。在车用发动机大部分时间运行的中低负荷工况下，循环供油量小，燃烧喷射压力低，因而雾化差，需要的气量也较少，所以可以牺牲一部分进气量，以获得较强的进气涡流，促使油雾与空气的混合，改善燃烧过程，提高燃烧效率。这一对矛盾是无法调和的，因此不但要使发动机产生进气涡流，而且要使涡流的强度随不同的发动机工况可调。

可变进气涡流机构总的设计原则是不应降低流量系数，能较大范围地改变涡流比，尽量少改动汽缸盖，使用可靠。下面介绍几种可变涡流机构。

(1)导气屏式

导气屏是使进气在汽缸内绕其轴线旋转。这种旋转运动是由进气门上导气屏的阻流和导流作用、汽缸壁的导流作用，以及进气道方向与导气屏方位角密切配合而综合形成的。

(2)双层气道式

在进气道内布置有水平隔板，关闭上层气道进口的板式阀，只有下层气道开启时，进气速度提高，产生强涡流。若打开板式阀，则恢复到弱涡流状态。这种方式使产生强涡流时的流量系数大幅度降低。

(3)副气道方式

除了原来强涡流气道(主气道)外，还设置了控制涡流的副气道，使其上方以一定的角度与主气道相连。若打开副气道入口处的板式阀，涡流变弱，同时进气量也增加，流量系数提高；若板式阀关闭，则恢复到原先无副气道的强涡流状态，在保证良好流量系数的前提下获得了强涡流。

这种结构的另一个特点是：当涡流转换阀位于中间任意位置时，可获得相应的任意中间涡流比。其缺点是汽缸盖改变大。

(4)带涡流控制阀的螺旋气道

在进气道内安装一个隔板，从进气道上部凸出到下部，将气道分为螺旋气道和旁通气道。当部分负荷要求较高的涡流比时，旁通气道关闭；当全负荷要求较高的充量系数时，旁通气道打开。这种型式气道的缺点是气道内隔板固定困难，而且由于旁通阀的存在，降低了流量系数和充量系数。

(5)可调涡流式

进气道内设有挡块，将进气道分为螺旋气道和直气道。在两气道进气门处设置一涡流转换阀，在螺旋气道里设置节流阀。高负荷时用直气道，中负荷时用螺旋气道，低负荷时使用节流阀。 2100433B

机械控制增压器是一种用于内燃机的强制进气装置。与涡轮增压器相比，最大的区别就在于空气压缩机的驱动方式，涡轮增压器利用引擎废气推动之，而机械控制增压器则利用发动机曲轴产生的扭矩。但是，机械控制增压器的设计初衷与涡轮增压器大体相同，都是透过空气压缩机为发动机吸入更多空气，辅以加大燃油的供给量，提高发动机的输出功率。

机械增压是指针对自然进气引擎在高转速区域会出现进气效率低落的问题，从最基本的关键点着手，也就是想办法提升进气歧管内的空气压力，以克服气门干涉阻力，虽然进气歧管、气门、凸轮轴的尺寸不变，但由于进气压力增加的结果，让每次气门开启时间内能挤入燃烧室的空气增加了，因此喷油量也能相对增加，让引擎的工作能量比增压之前更为强大。2100433B