機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

1.8L機(jī)械增壓(zēnɡyā)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)介紹

精品資料內(nèi)容1、背景2、二種增壓系統(tǒng)比較3、機(jī)械增壓器結(jié)構(gòu)和工作原理4、機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)布置5、附件輪系的設(shè)計(jì)6、與基礎(chǔ)(jīchǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配7、試驗(yàn)結(jié)果8、小結(jié)精品資料背景隨著我國(guó)和其他國(guó)家的汽車(chē)燃油消費(fèi)稅法很快實(shí)施，大排量的汽車(chē)燃油消費(fèi)稅將上調(diào)，燃油稅法鼓勵(lì)發(fā)動(dòng)機(jī)向小排量方向發(fā)展，為了給用戶(hù)提供享有最大免稅優(yōu)勢(shì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)又保持并達(dá)到大排量發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性要求，那么在現(xiàn)有自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行技術(shù)改造，采用增壓技術(shù)是值得考慮的一個(gè)重要途徑。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)常用(chánɡyònɡ)的兩種增壓方式：機(jī)械增壓和渦輪增壓。由于渦輪增壓器的遲滯效應(yīng)，導(dǎo)致車(chē)輛加速性能較差，往往會(huì)影響到車(chē)輛駕駛性能，而機(jī)械增壓器則有著良好的瞬時(shí)響應(yīng)特性，又因其性能可靠，在低速部分負(fù)荷區(qū)域油耗較低，越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的重視。機(jī)械增壓器是一種強(qiáng)制性容積置換泵，簡(jiǎn)稱(chēng)容積泵。它通過(guò)附件皮帶來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器工作?？梢栽黾舆M(jìn)氣管內(nèi)的空氣壓力和密度，往發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壓入更多的空氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)循環(huán)可以燃燒更多的燃油，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率和平均有效壓力，使汽車(chē)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放都得到改善。在乘用車(chē)用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，小排量發(fā)動(dòng)機(jī)采用各種不同增壓方式來(lái)提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性是今后汽油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，渦輪增壓系統(tǒng)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配在國(guó)內(nèi)已經(jīng)積累大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，機(jī)械增壓系統(tǒng)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)匹配有其特殊性，這種增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)外已大批量使用，國(guó)內(nèi)機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在乘用車(chē)上很少使用，也幾乎沒(méi)有機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化的資料和文章來(lái)探討而被忽視。精品資料兩種增壓系統(tǒng)的比較1、高增壓性能

渦輪增壓器在高工況下具有良好的高增壓性能，這是機(jī)械增壓器所不及的，而我公司1.8L機(jī)械增壓器壓比不超過(guò)2.0。2、低速特性渦輪增壓器的增壓壓力跟它的轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系。在發(fā)動(dòng)機(jī)低速範(fàn)圍內(nèi)由于廢氣流量較小，渦輪增壓器本身的轉(zhuǎn)速較低，增壓壓力和增壓空氣流量不可能很高。這就使渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩受到限制，必須采取諧波增壓或變截面噴嘴技術(shù)應(yīng)對(duì)。機(jī)械增壓器的低速扭矩及汽車(chē)加速性能良好，較渦輪增壓器優(yōu)勝。3、對(duì)催化轉(zhuǎn)化器起燃特性的影響渦輪增壓器插在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口和催化轉(zhuǎn)化器之間，耗費(fèi)了廢氣內(nèi)能，使進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化器的廢氣溫度降低，延長(zhǎng)催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間，影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和起動(dòng)後暖機(jī)階段有害物質(zhì)的凈化。機(jī)械增壓器跟排氣系統(tǒng)不相干，不會(huì)影響催化轉(zhuǎn)化器的起燃特性。從歐洲(ōuzhōu)第三階段排放法規(guī)開(kāi)始，取消了這40秒鐘怠速，特別是汽油機(jī)，排放測(cè)試循環(huán)中起動(dòng)和起動(dòng)後暖機(jī)階段從排氣管采集到的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸即罅吭黾樱⑿纬烧麄€(gè)測(cè)試循環(huán)廢氣排放量的大部分，故強(qiáng)調(diào)催化轉(zhuǎn)化器起燃快。因此，在推行歐洲(ōuzhōu)第三階段排放法規(guī)時(shí)，機(jī)械增壓器用于汽油機(jī)特別有利。

精品資料4、瞬時(shí)響應(yīng)特性雖然渦輪增壓系統(tǒng)可以提供更高的有效壓力(yālì)，但它加速性能差、熱負(fù)荷問(wèn)題嚴(yán)重以及可靠性差。而機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)：瞬時(shí)增壓響應(yīng)突出，提高了駕駛性能，增壓器直接由曲軸驅(qū)動(dòng)和引擎的動(dòng)作同步,直覺(jué)上油門(mén)反應(yīng)快，無(wú)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的滯后、不穩(wěn)定的弱點(diǎn)，幾乎是一離開(kāi)怠速便開(kāi)始有線(xiàn)性、實(shí)時(shí)的增壓,尤其是車(chē)輛在發(fā)動(dòng)機(jī)的中低速時(shí)，操縱駕駛時(shí)動(dòng)力強(qiáng)勁的感覺(jué)就如裝上大排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，提供獨(dú)一無(wú)二的駕駛樂(lè)趣。下圖是1.8L排量的兩種增壓發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)增壓響應(yīng)特性比較（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分鐘），其中1.8T—代表1.8L排量渦輪增壓(Turbocharger)發(fā)動(dòng)機(jī)，1.8S—代表1.8L排量機(jī)械增壓(Supercharger)發(fā)動(dòng)機(jī)。精品資料從圖上可看出：壓氣機(jī)出口壓力要達(dá)到同樣壓力150kPa，機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)僅用了1秒時(shí)間，而渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)用了4秒時(shí)間。表明機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)(shùnshí)增壓響應(yīng)性非常突出。試驗(yàn)研究還進(jìn)一步證明：轉(zhuǎn)速越低，機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)特性越明顯。5、燃油油耗率兩種增壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油油耗率也是非常重要的問(wèn)題，通常認(rèn)為機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)油耗高很多，理由是機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸帶動(dòng)增壓器需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，而渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是利用廢氣能量驅(qū)動(dòng)渦輪做功，但試驗(yàn)結(jié)果并不是這樣。從下面試驗(yàn)圖比較兩種增壓系統(tǒng)的功率損失，并從理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明兩種發(fā)動(dòng)機(jī)油耗是在同一水平上。對(duì)高效的機(jī)械增壓器來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸皮帶輪通過(guò)皮帶來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器工作，增壓器獲得的輸入功率并非全部被消耗掉，因?yàn)闄C(jī)械增壓系統(tǒng)能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣比排氣保持正壓，從而推動(dòng)活塞做功，使發(fā)動(dòng)機(jī)又重新獲得一部分功率，對(duì)此過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，可以最小化機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。以1.8L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和1.8L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)曲線(xiàn)為例，當(dāng)使用機(jī)械增壓時(shí)，進(jìn)氣歧管壓力總是大于排氣歧管的背壓，這個(gè)正的壓差可使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得正的功率，見(jiàn)圖2；當(dāng)使用渦輪增壓時(shí)，在大部分時(shí)間里進(jìn)氣歧管壓力總是小于排氣歧管的背壓，這個(gè)壓差使發(fā)動(dòng)機(jī)失去功率，見(jiàn)圖。通過(guò)降低機(jī)械增壓器的輸入功率，優(yōu)化增壓器工作效率，能有效的改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。精品資料機(jī)械(jīxiè)增壓的正壓做功區(qū)域圖渦輪增壓器的負(fù)壓做功(zuògōng)區(qū)域圖精品資料6、機(jī)械增壓更適合非直噴汽油機(jī)。6.1機(jī)械增壓適用于非直噴汽油機(jī)，渦輪增壓適用于柴油機(jī)和直噴汽油機(jī)

渦輪增壓的根本特點(diǎn)是，它所能處理的質(zhì)量流量跨度範(fàn)圍比較小，當(dāng)質(zhì)量流量增幅達(dá)到一定程度，就必須讓部分流量通過(guò)放空閥旁通。這給發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程帶來(lái)一些不利的因素。恰恰在質(zhì)量流量的跨度範(fàn)圍這一點(diǎn)上，柴油機(jī)跟汽油機(jī)有很大的差別。柴油機(jī)因?yàn)橐揽孔冑|(zhì)調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)扭矩，沒(méi)有節(jié)氣門(mén)，每個(gè)循環(huán)吸入的空氣量相差不大，其質(zhì)量流量的差異主要由轉(zhuǎn)速變動(dòng)造成，所以柴油機(jī)的質(zhì)量流量跨度範(fàn)圍只有6.5:1左右。相比之下，傳統(tǒng)的汽油機(jī)（指缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)GDI以外的汽油機(jī)）依靠變量調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)扭矩，通過(guò)節(jié)氣門(mén)調(diào)節(jié)空氣流量，隨負(fù)荷的變動(dòng)，每個(gè)循環(huán)吸入的空氣量相差很大，加上汽油機(jī)轉(zhuǎn)速的變動(dòng)範(fàn)圍比柴油機(jī)大得多，所以汽油機(jī)的質(zhì)量流量跨度範(fàn)圍可達(dá)75:1，接近于柴油機(jī)這個(gè)指標(biāo)的12倍。這導(dǎo)致渦輪增壓汽油機(jī)的瞬時(shí)工況較差。而采用機(jī)械增壓就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。

缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)在低工況下的節(jié)氣門(mén)是全開(kāi)，這跟柴油機(jī)差不多；只是在高工況下節(jié)氣門(mén)開(kāi)度才會(huì)隨負(fù)荷變動(dòng)而變動(dòng)。所以GDI的質(zhì)量流量跨度範(fàn)圍跟柴油機(jī)比較接近，也比較適合采用渦輪增壓。6.2機(jī)械增壓器有利于降低汽油機(jī)排放

汽油機(jī)起動(dòng)和起動(dòng)後暖機(jī)階段的混合氣需要特別加濃，造成大量的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸寂欧?。如前所述，迅速提高催化轉(zhuǎn)化器的溫度，對(duì)于汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)(qūdònɡ)的轎車(chē)滿(mǎn)足歐洲第三階段排放法規(guī)的要求具有特別重要的意義。渦輪增壓器會(huì)降低排氣溫度，使催化轉(zhuǎn)化器的溫度不能迅速升高，影響它的轉(zhuǎn)化凈化效率。如果采用機(jī)械增壓器，就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。另外兩者過(guò)渡工況不一樣，對(duì)排放的影響也不一樣。精品資料機(jī)械增壓器結(jié)構(gòu)和工作原理

機(jī)械增壓器本質(zhì)上是高度工程化的羅茨式鼓風(fēng)機(jī)，它沒(méi)有內(nèi)部壓縮。兩個(gè)三葉片轉(zhuǎn)子都扭轉(zhuǎn)了60度，這兩個(gè)轉(zhuǎn)子都由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)，與廢氣系統(tǒng)不相干。機(jī)械增壓器跟曲軸之間存在固定的傳動(dòng)比。這兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子各有若干個(gè)突齒，在工作時(shí)互相嚙合。扭曲的轉(zhuǎn)子跟特殊設(shè)計(jì)的進(jìn)口和出口幾何形狀相結(jié)合，有助減少壓力波動(dòng)，使空氣流動(dòng)平穩(wěn)，工作時(shí)噪聲較低。這種設(shè)計(jì)也使其效率比傳統(tǒng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為高。這種設(shè)計(jì)也使其效率比傳統(tǒng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為高。這種帶有螺旋式轉(zhuǎn)子和軸向進(jìn)口的機(jī)械增壓器可達(dá)到16,000r/min的轉(zhuǎn)速，從而縮小了體積。加上獨(dú)有的SSI減振單元(dānyuán)設(shè)計(jì)，以降低噪聲和改進(jìn)空氣處理效率。轉(zhuǎn)子上的涂層是EATON申請(qǐng)專(zhuān)利的APC（耐磨粉末涂層），以加強(qiáng)嚙合，降低泄漏，提高效率（效率接近65%）。扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子同時(shí)也使空氣流可以軸向流動(dòng)，方便了增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置。下圖是顯示增壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的爆炸圖：精品資料爆炸(bàozhà)圖組裝(zǔzhuānɡ)圖工作示意圖精品資料機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)布置機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通常有兩種布置：節(jié)氣門(mén)上游型和節(jié)氣門(mén)下游型布置結(jié)構(gòu)。兩種布置各有其優(yōu)缺點(diǎn)：節(jié)氣門(mén)上游型（見(jiàn)下圖）布置特點(diǎn)：節(jié)氣門(mén)體放在增壓器進(jìn)氣口前和空氣濾清器之后，這種布置最大的好處是旁通閥可用一種自調(diào)節(jié)機(jī)械操縱真空膜片式旁通閥（旁通閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)將在第4章詳細(xì)介紹），這種旁通閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，成本上的優(yōu)勢(shì)非常明顯。另外旁通閥開(kāi)啟特性不需要ECU單元控制真空電磁閥來(lái)操縱，簡(jiǎn)化了電控標(biāo)定軟件程序和硬件設(shè)備，缺點(diǎn)是節(jié)氣門(mén)體離發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管比較遠(yuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)比節(jié)氣門(mén)的響應(yīng)速度略有滯后，瞬態(tài)增壓響應(yīng)性略差一些。相反地，節(jié)氣門(mén)下游型布置特點(diǎn)：節(jié)氣門(mén)體直接放在進(jìn)氣歧管之前和增壓器之后，這種布置最大的好處是節(jié)氣門(mén)體離發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管很近，瞬態(tài)增壓響應(yīng)性要好一些，缺點(diǎn)是，節(jié)氣門(mén)體后的真空度因?yàn)樵鰤浩魇冀K工作(gōngzuò)而不穩(wěn)定，旁通閥開(kāi)啟操縱無(wú)穩(wěn)定的真空來(lái)源，必須要用電機(jī)驅(qū)動(dòng)旁通閥片，類(lèi)似于增加一個(gè)電子節(jié)氣門(mén)體，這樣ECU控制單元的軟件程序復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加得很高。綜合各方面因素，1.8L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)選用了節(jié)氣門(mén)上游型布置。精品資料節(jié)氣門(mén)上游(shàngyóu)型布置精品資料節(jié)氣門(mén)上游(shàngyóu)型布置精品資料精品資料附件(fùjiàn)輪系的設(shè)計(jì)精品資料與基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配

機(jī)械增壓汽油機(jī)熱力學(xué)開(kāi)發(fā)主要以扭矩、功率輸出最大化，以及降低油耗為目標(biāo)。通常影響(yǐngxiǎng)因數(shù)有：傳動(dòng)比、進(jìn)/排氣道、進(jìn)/排氣歧管、壓縮比、配氣相位、殘余廢氣系數(shù)等。這些影響(yǐngxiǎng)因素的合理匹配直接決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放等性能。

6.1傳動(dòng)比計(jì)算為基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配合適的增壓器主要是傳動(dòng)比的選擇，而傳動(dòng)比的選擇主要考慮兩個(gè)方面：使得發(fā)動(dòng)機(jī)常用工況落在增壓器的高效率區(qū)域內(nèi)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的極限轉(zhuǎn)速通過(guò)傳動(dòng)比換算后不超過(guò)增壓器的極限轉(zhuǎn)速；另外發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)增壓器傳動(dòng)比選擇還需要考慮皮帶的可靠性和壽命。下圖是1.8L機(jī)械增壓器的全特性圖。主要包括質(zhì)量流量（或體積流量）、等熵效率和功率消耗。確定發(fā)動(dòng)機(jī)常用工況轉(zhuǎn)速后，可以先通過(guò)簡(jiǎn)單模型計(jì)算獲得增壓器一些特性參數(shù)，對(duì)應(yīng)于全特性圖可以確定常用工況轉(zhuǎn)速是否落在增壓器高效率區(qū)域；然后通過(guò)全模型設(shè)定傳動(dòng)比，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果是否與簡(jiǎn)單模型的結(jié)果相符合。如下圖所示，在常用轉(zhuǎn)速工況內(nèi)，增壓器效率都比較高，已經(jīng)超過(guò)了50%。精品資料機(jī)械(jīxiè)增壓器全特性圖外特性(tèxìng)機(jī)械增壓器效率圖精品資料6.2、進(jìn)氣道和排氣道增壓發(fā)動(dòng)機(jī)由于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力大于大氣壓力，所以在進(jìn)氣量會(huì)比自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)增加很多，所以在氣道的選擇上與自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)有所區(qū)別：自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的選擇需要考慮高速時(shí)的進(jìn)氣量，保證高速時(shí)的功率；增壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的選擇則需要考慮增加缸內(nèi)流動(dòng)，保證空氣、燃油和殘余廢氣混合充分，增加燃燒速度，減少爆震傾向；另外，由于增壓機(jī)缸內(nèi)混合氣質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以考慮排氣道時(shí)，需要考慮排氣門(mén)座圈直徑，在排氣沖程時(shí)，能夠排出更多的廢氣，特別是低速時(shí)需要保證缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)保持在比較合適的水平；殘余廢氣系數(shù)如果比較大，不僅各循環(huán)燃燒壓力波動(dòng)比較大，燃燒不穩(wěn)定，而且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震傾向。6.3、進(jìn)氣歧管和排氣歧管：由于增壓作用僅僅使進(jìn)氣歧管內(nèi)混合氣密度增加，而氣流速度與非增壓汽油機(jī)變化不大，所以進(jìn)氣歧管的截面機(jī)無(wú)須大于非增壓汽油機(jī)所用截面積。因布置方面的原因，進(jìn)氣歧管是全新設(shè)計(jì)，最初試驗(yàn)把兩種長(zhǎng)度（100mm和200mm）的進(jìn)氣歧管放在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上測(cè)試(cèshì)，試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩和功率曲線(xiàn)幾乎重疊，試驗(yàn)和計(jì)算表明進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度和諧振腔容積對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出性能（功率、扭矩等）影響很小。另外，為了排氣系統(tǒng)噪音優(yōu)化的需要，排氣管截面積應(yīng)使氣體在排氣管中的流速控制在40-45m/s之間。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)精品資料機(jī)對(duì)排氣歧管設(shè)計(jì)要求與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似，基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管為典型螃蟹(pánɡxiè)型等長(zhǎng)度管道設(shè)計(jì)，根據(jù)CFD計(jì)算分析和評(píng)估，非常適合機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這一點(diǎn)與渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)不同，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)排氣歧管內(nèi)氣流脈動(dòng)效果考慮較多，對(duì)排氣歧管長(zhǎng)度、截面直徑、形狀等設(shè)計(jì)匹配也復(fù)雜很多。6.4、壓縮比選擇試驗(yàn)研究和對(duì)比計(jì)算表明，壓縮比增大，內(nèi)燃機(jī)指示效率提高，其功率扭矩都會(huì)增加（見(jiàn)圖7不同壓縮比扭矩對(duì)比圖），但壓縮比增大到一定程度后，指示效率上升越來(lái)越慢，因?yàn)檠h(huán)熱效率增長(zhǎng)速度減少時(shí)，在基本燃燒階段所放出的相對(duì)熱量減少，而在膨脹過(guò)程中后燃的燃料份額增大，汽缸中的最高溫度提高，熱分解及向汽缸壁傳熱的強(qiáng)度都增大，暴燃傾向加劇，這要求提高燃料的辛烷值，所以?xún)?nèi)燃機(jī)指示效率減慢，升功率隨壓縮比提高的增長(zhǎng)速度也減慢。隨著壓縮比的提高，汽缸中的最高壓力提高，機(jī)械損失增大，啟動(dòng)變得困難。也就是說(shuō)在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)增壓壓力提高時(shí)，壓縮比要減少。應(yīng)使壓縮比與增壓壓力合理匹配才能顯著增大發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率和升扭矩，同時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性也不會(huì)明顯惡化。機(jī)械增壓汽油機(jī)的壓縮比范圍在8.5—9.0合適。精品資料不同(bùtónɡ)壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出對(duì)比圖精品資料6.5、氣門(mén)重疊角合適的氣門(mén)重疊角對(duì)于(duìyú)機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高有很重要的作用：氣門(mén)重疊角比較大，不僅會(huì)使廢氣發(fā)生倒流，進(jìn)入到進(jìn)氣道中，從而使得缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)超過(guò)穩(wěn)定燃燒的極限而造成燃燒不穩(wěn)定，甚至發(fā)生失火，而且會(huì)使機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高速大負(fù)荷時(shí)，由于進(jìn)氣管內(nèi)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排氣管內(nèi)的壓力，所以在進(jìn)排氣門(mén)同時(shí)打開(kāi)時(shí)，會(huì)使得新鮮混合氣被掃入排氣管中，而造成HC排放過(guò)高。氣門(mén)重疊角過(guò)小，掃氣不充分，內(nèi)部EGR過(guò)大，殘余廢氣系數(shù)過(guò)大，不僅各循環(huán)燃燒壓力波動(dòng)比較大，燃燒不穩(wěn)定，而且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震傾向。氣門(mén)重疊角的選擇需要考慮進(jìn)氣門(mén)處與排氣門(mén)處的壓力之比，特別是怠速時(shí)進(jìn)氣管內(nèi)的真空度。在進(jìn)行匹配計(jì)算時(shí)，需要考慮氣流速度方向，防止氣流發(fā)生倒流。如圖顯示，不同氣門(mén)重疊角高度對(duì)機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。精品資料6.7增壓機(jī)的中冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)汽油機(jī)增壓時(shí)，提高增壓壓力主要受到爆震和熱負(fù)荷的限制，而降低增壓空氣的溫度對(duì)減輕爆震和降低熱負(fù)荷具有較大作用，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用中冷器后對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性以及減輕爆震都是有利的，一般增壓空氣溫度每降低10℃，汽油機(jī)功率可增加2.5%，燃油經(jīng)濟(jì)性也有改善，采用中冷，使進(jìn)氣溫度降低，相應(yīng)氣缸內(nèi)壓縮溫度和最高燃燒溫度，排氣溫度都有所降低，這對(duì)改善汽油機(jī)的熱負(fù)荷也是有利的。增壓空氣的中冷效果取決于熱交換器的大小，冷卻介質(zhì)溫度以及冷卻介質(zhì)的流量等因素。中冷系統(tǒng)兩種典型的結(jié)構(gòu)型式：獨(dú)立循環(huán)水—空氣式中冷系統(tǒng)；空氣—空氣式中冷系統(tǒng)，由于布置原因，本文討論的這款增壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用空氣—空氣式中冷系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)械增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配計(jì)算，要求在發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)和最大扭矩點(diǎn)，中冷后的進(jìn)氣溫度不允許超過(guò)65℃；中冷器前后的最大進(jìn)氣壓降不超過(guò)8KPa；中冷器效率大于75%，以此(yǐcǐ)來(lái)定義中冷器的尺寸。6.7增壓機(jī)的旁通閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)在汽車(chē)用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，一般都在增壓機(jī)進(jìn)氣管路或排氣管路上采用了旁通閥，為防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)增壓，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不需增壓時(shí)，旁通閥就會(huì)使增壓空氣進(jìn)行環(huán)流，以便節(jié)省燃油。本文討論的這款機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其旁通閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常獨(dú)特：既不是常用的電磁閥控制真空膜片式旁通閥；也不是步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的旁通閥，而是一種自調(diào)節(jié)機(jī)械操縱真空膜片式旁通閥。這種旁通閥結(jié)構(gòu)，不需要增加任何電磁閥控制和電機(jī)控制裝置，直接從發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)體附近取真空，做到與增壓發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)。通過(guò)真空?qǐng)?zhí)行器里的膜片推動(dòng)拉桿來(lái)操縱旁通閥片精品資料開(kāi)度，其旁通閥片開(kāi)度與推桿的行程成比例，而推桿的行程完全由真空?qǐng)?zhí)行器的真空度決定。這種旁通閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，與前面的兩種旁通閥比較，成本上也具有很大優(yōu)勢(shì)。其旁通閥的主要參數(shù)如下：旁通閥開(kāi)啟真空度90mmHg，完全開(kāi)啟真空度250mmHg，而旁通閥完全關(guān)閉真空度76mmHg。另外旁通閥開(kāi)啟閥片與閥座間隙很小，旁通閥允許的泄漏量要求，在500mmHg真空壓力下，其允許的最大泄漏量為50cm3/min。這種旁通閥的開(kāi)啟曲線(xiàn)特性是通過(guò)仔細(xì)研究