内燃机与增压器的匹配设计(4)

内燃机与增压器的匹配设计

汽油机涡轮增压的特点

（1）车用汽油机的速度和功率范围宽广，工况变化频繁，扭矩储备要大，这些在采用 废

气涡轮增压后，不采取特殊措施，会限制它的推广。

（2）汽油机的 α 比较小，所以工作温度比柴油机高，增压后尤为突出。而且汽油机

空 燃比由于工作循环的性质决定，仍需限制在较浓的狭窄范围内，又不能用较大的气门 重

叠角使较多的扫气空气来降低燃烧室零件和排气的温度。

（3）对增压汽油机来说，进入汽缸的混合气，因受压气机压缩的影响，其温度一般要 比

非增压高 30-600 °C 左右， 这就为加速混合气的焰前反应创造了有利条件。 又由于增 压

汽油机的热负荷高，燃烧室和气缸的壁面温度较高，对新鲜充量的热辐射和热传导 都将增

加，这也会导致焰前反应的增加，促使正常燃烧速度增加，但对未燃混合气的 压爆作用也

增强。

（4）汽油机增压易发生爆燃。增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高，致使爆 燃

的倾向增大。汽油机由于受爆燃限制，压缩比较低，因而造成膨胀不充分，致使排 气温度

较高，热效率下降。

（5）汽油机增压热负荷大。汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系数 a=0.85-1.1)， 燃

烧时的过量空气少，造成单位数量混合气的发热量大。同时，汽油机又不能通过提 高气门

重叠角加大扫气来冷却受热零件(如气门、燃烧室等)，造成汽油机在增压后的 热负荷偏高。

汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。

（6）汽油机与增压器匹配困难。与柴油机相比，汽油机的转速范围宽，从低速到高速 混

合气质量流量变化大。 当节气门突然开大时， 增压器响应滞后造成动力响应的滞后。 汽

油机增压后发动机排气温度高，易造成增压器损坏，并出现低速时增压压力不足， 高速时

增压压力过高及寿命降低的情况

汽油机废气涡轮增压的障碍

废气涡轮增压技术和废气涡轮增压器在柴油车上已经得到大量的使用和装配，是 柴油车发

展的一种必然趋势。但是在提高汽油机动力性、经济性和排放性的同时，车 用汽油机废气

涡轮增压技术存在不少问题和障碍，这些问题和障碍限制了废气涡轮增 压技术在汽油机上

的应用。

涡轮增压器的分类及新技术

废气涡轮增压器

是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用

于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废

气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油

机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率30%～50%，降低比油耗5%左右，有利于

改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。

复合式废气涡轮增压器

废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡

轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的

能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴