技术交流,机械增压与涡轮增压!!-爱卡汽车网论坛

极品38 1.2W+ 爱卡币 3980 帖子加关注发私信本站元老注册 2008-01-08 来自广东省\|深圳市	发表于 2008-12-03 11:55 IP属地：未知 1楼查看 16.9W \| 回复 48 技术交流,机械增压与涡轮增压!! 这两天想高人请教了很多关于机械增压和涡轮增压的技术问题高人就是高人,在他的指点下,我弄明白了很多东西. 发点东西上来给大家分享一下我这两天的学习内容
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发表于 2008-12-03 11:55 IP属地：未知

2楼

机械增压器的工作原理
机械增压器是一种强制性容积置换泵，简称容积泵。它跟涡轮增压器一样，可以增加进气管内的空气压力和密度，往发动机内压入更多的空气，使发动机每个循环可以燃烧更多的燃油，从而提高发动机的升功率和平均有效压力，使汽车动力性、燃油经济性和排放都得到改善。
机械增压器本质上是一台罗茨鼓风机，有两个转子，每个转子都扭转一定的角度，例如60度以形成一个螺旋。这两个转子都由发动机曲轴通过皮带驱动，与废气系统不相干。机械增压器跟曲轴之间存在固定的传动比。这两个相向旋转的转子各有若干个突齿，在工作时互相啮合。扭曲的转子跟特殊设计的进口和出口几何形状相结合，有助减少压力波动，使空气流动平稳，工作时噪声较低。这种设计也使其效率比传统的罗茨鼓风机为高。这种带有螺旋式转子和轴向进口的机械增压器可达到14,000r/min的转速，从而缩小了体积。它可利用出口法兰直接通过螺栓连接到进气管上去。机械增压器通过它的置换体积和皮带传动比来跟发动机相匹配，同时能够在任何发动机转速下提供过量的空气流。

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发表于 2008-12-03 11:56 IP属地：未知

3楼

机械增压器在发动机的安装
机械增压器在汽油机上的安装情况跟涡轮增压器一样，也可以带中间冷却器。这台机械增压器有个特殊设计的旁通阀，它是由发动机节气门产生的真空度操纵。当发动机不需增压时，这个旁通阀就会使增压空气进行环流，以便节省能源。发动机进气系统跟安装机械增压器的底座连成一体。
由於每台发动机都有独特的安装要求，所以大多机械增压器都被设计成用於特定的发动机。

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发表于 2008-12-03 11:57 IP属地：未知

4楼

*机械增压和涡轮增压性能对比
* 高增压性能
      涡轮增压器在高工况下具有良好的高增压性能，这是机械增压器所不及的。
* 低速特性
   涡轮增压器的增压压力跟它的转速有密切的关系。在发动机低速範围内由于废气流量较小，涡轮增压器本身的转速较低，增压压力和增压空气流量不可能很高。这就使涡轮增压发动机的低速扭矩受到限制，必须采取谐波增压或变截面喷嘴技术应对。机械增压器的低速扭矩及汽车加速性能良好，较涡轮增压器优胜。
* 瞬时响应特性
      涡轮增压器中，一旦发动机的质量流量达到一定程度，就必须让部分流量通过放空阀旁通，使涡轮增压器的瞬时响应特性较差，发动机对加速要求的响应比较迟缓。而机械增压器没有这方面的问题，它的瞬时响应特性较好。
* 调节
      为了解决因涡轮机极大的流动阻力对发动机产生的排气背压，涡轮增压器必须有调节装置，该装置采用放空阀或可变截面喷嘴。采用放空阀会引起能量的额外损耗，降低发动机的效率和汽车的燃油经济性。机械增压器不需专门的调节装置，因为发动机转速确定时，其流量变动範围较小。机械增压器也可以布置旁通通道，在不需要增压的工况下，空气可以不经过增压器，直接从旁通通道吸入进气管，从而减少能量损耗，提高燃油经济性。
* 对催化转化器起燃特性的影响
      涡轮增压器插在发动机排气口和催化转化器之间，耗费了废气内能，使进入催化转化器的废气温度降低，延长催化转化器起燃时间，影响发动机起动和起动後暖机阶段有害物质的净化。机械增压器跟排气系统不相干，不会影响催化转化器的起燃特性。在欧洲第一和第二阶段排放法规的工况法排放测试循环中，发动机开始起动後有40秒钟怠速，在此期间排出的废气不予采集，上述问题不很突出。但是从欧洲第三阶段排放法规开始，取消了这40秒钟怠速，特别是汽油机，排放测试循环中起动和起动後暖机阶段从排气管采集到的碳氢化合物和一氧化碳大量增加，并形成整个测试循环废气排放量的大部分，故强调催化转化器起燃快。因此，在推行欧洲第三阶段排放法规时，机械增压器用于汽油机特别有利。

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发表于 2008-12-03 11:58 IP属地：未知

5楼

二次空气的产生
      为了净化汽油机起动和起动後暖机阶段排放的大量碳氢化合物和一氧化碳，藉以满足欧洲第三阶段排放法规，必须在起动和起动後暖机阶段向汽油机排气口注入二次空气，通常采用电动二次空气泵解决这个问题。如果采用机械增压器，它就可以兼作二次空气泵。只要通过电子控制将原本送往进气管的增压空气改成送往排气门後面就可以了。而在涡轮增压汽油机中，为了满足欧洲第三阶段排放法规，就不能省略电动二次空气泵。
* 燃油经济性
      一般来说，机械增压发动机的燃油经济性不及涡轮增压。但是，如果机械增压器采用旁通系统，其燃油经济性跟涡轮增压器不相伯仲。美国环境保护署（EPA）的数据表明，典型的美国汽车装了机械增压器之後，在高速公路上行驶时燃油经济性没有恶化，而在城市工况下每加仑汽油能够行驶的路程只减少了1.6公里，变动的幅度大致在1/25左右。如果在保持轿车动力性不变的前提下，在采用机械增压器的同时减少发动机排量，从总体来说必定能够提高燃油经济性。
* 噪声
      涡轮增压器对降低发动机排气噪声有一定贡献，在进气噪声则以机械增压器见优。当发动机不需增压时，机械增压器的旁通阀使增压空气进行环流，能够使进气噪声降低。此外，带有螺旋角的转子跟特殊设计的进口和出口几何形状相结合，也减少了压力波动，使进气气流流动平稳，工作时的噪声较低。进气管路系统与安装机械增压器的底座连成一体，这能够在减少辐射噪声方面起到重要作用。
* 机械传动
      涡轮增压器不需要机械传动，机械增压器需通过皮带传动增加设计和制造工作量。
* 润滑油结焦
      涡轮增压器如果装配不当，则会将润滑油带入进气管，引起结焦问题，特别在进气门附近；机械增压器没有这个问题。
* 成本和价格
      涡轮增压器的成本和价格比较昂贵。机械增压器对于小排量发动机具有价格优势，所以适用于小型轿车，在经济相对落後、城市交通比较拥堵的发展中国家尤其受欢迎。
* 工作可靠性
      涡轮增压器需要发动机提供机油以便润滑，还要解决散热的问题，今後也许会采用改进的陶瓷叶轮以及其它材料来弥补。机械增压器不需跟发动机的润滑系统连接，不需要冷却，免维护，工作可靠，而且寿命长。
* 材料
      涡轮增压器的涡轮机及其调节机构都承受很高的温度，特别对於打算采用变截面喷嘴涡轮机的情况，会带来一些材料的问题。因为必须采用的零部件，不仅能够承受汽油机很高的排气温度，而且要求保证在较高排气温度下的工作可靠和耐久。可是机械增压器没有这方面的要求。

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6楼

机械增压在汽油机的应用
* 机械增压有利汽油机的瞬时响应特性
      涡轮增压的根本特点是，它所能处理的质量流量跨度範围比较小，当质量流量增幅达到一定程度，就必须让部分流量通过放空阀旁通。这给发动机的工作过程带来一些不利的因素。恰恰在质量流量的跨度範围这一点上，柴油机跟汽油机有很大的差别。柴油机因为依靠变质调节的方式调节扭矩，没有节气门，每个循环吸入的空气量相差不大，其质量流量的差异主要由转速变动造成，所以柴油机的质量流量跨度範围只有6.5:1左右。相比之下，传统的汽油机（指缸内直喷式汽油机GDI以外的汽油机）依靠变量调节的方式调节扭矩，通过节气门调节空气流量，随?负荷的变动，每个循环吸入的空气量相差很大，加上汽油机转速的变动範围比柴油机大得多，所以汽油机的质量流量跨度範围可达75:1，接近于柴油机这个指标的12倍。这导致涡轮增压汽油机的瞬时工况较差。而采用机械增压就没有这个问题。
      缸内直喷式汽油机在低工况下的节气门是全开，这跟柴油机差不多；只是在高工况下节气门开度才会随负荷变动而变动。所以GDI的质量流量跨度範围跟柴油机比较接近，也比较适合采用涡轮增压。
* 机械增压器有利於降低汽油机排放
      汽油机起动和起动後暖机阶段的混合气需要特别加浓，造成大量的碳氢化合物和一氧化碳排放。如前所述，迅速提高催化转化器的温度，对于汽油机驱动的轿车满足欧洲第三阶段排放法规的要求具有特别重要的意义。涡轮增压器会降低排气温度，使催化转化器的温度不能迅速升高，影响它的转化净化效率。如果采用机械增压器，就没有这个问题。
* 机械增压器可以兼作二次空气泵
      同样是出於满足欧洲第三阶段排放法规要求的考虑，汽油机需要引入二次空气系统。机械增压器可以兼作二次空气泵，减少了发动机成本。
* 机械增压汽油机的成本
      为了提高汽油机的升功率，可以采用机械增压，也可以采用四气门。对机械增压的3.8L、两气门V6发动机跟非增压的4.0L四气门V8汽油机进行的比较表明，机械增压的汽车具有较好的功率和扭矩，而且总体成本也比非增压的四气门汽油机汽车低。这是因为四气门汽油机较为复杂，相关的工具费用也较高。
* 机械增压在汽油机的应用前景
      前面提到，汽油机适合於采用机械增压，柴油机适合采用涡轮增压。但是城市柴油公交车有别於一般柴油客车或货车，因为其平均车速低，基本上不会或很少达到最高车速，加上怠速时间长，起步、加速、减速频繁，发动机工况不断地交替变换，所以也适合采用机械增压。
      由於机械增压和涡轮增压的性能特点在许多方面是互补的，近年来在欧美国家的一些高档轿车和大功率的柴油车上，正在进行将这两种增压器装在同一辆车上的试验。

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路在心中 1.6W+ 爱卡币 6554 帖子加关注发私信本站元老注册 2008-10-14 来自海外\|大洋洲	发表于 2008-12-03 11:59 IP属地：未知 7楼坐沙发，来学习
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极品38 1.2W+ 爱卡币 3980 帖子加关注发私信本站元老注册 2008-01-08 来自广东省\|深圳市	发表于 2008-12-03 11:59 IP属地：未知 8楼附件点击查看原图 (44.42 KB)
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