汽油机上的涡轮增压器


以前涡轮增压器大都用在柴油发动机上,现在一些汽油发动机也采用涡轮增压器。因为汽油和柴油的燃烧方式不一样,因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。“涡轮增压器之二”一文已经略提过,这里再阐述一下汽油机涡轮增压器。

汽油发动机不同于柴油发动机,它进入气缸的不是空气,而是汽油与空气的混合气,压力过大容易爆燃。因此,安装涡轮增压器必须要解决爆燃问题,这里涉及两个相关问题,一个是高温控制,另一个是点火时间控制。因为强制增压后,汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加,使爆燃倾向增大;另外,汽油机排气温度比柴油机高,而且不宜采用增大气门重叠角(进、气排门同时开启的时间)的方式来加强排气的降温,降低压缩比又会造成燃烧不充分;还有汽油机的转速比柴油机高,空气流量变化大,很容易造成涡轮增压器反应滞后。因此,针对汽油机使用涡轮增压器可能出现的一系列问题要一一做改进,才能使汽油机也用上废气涡轮增压器。

中冷器的作用

涡轮增压器吸进的空气经压缩温度会增高,空气在流动过程中与进气管壁摩擦还会进一步升温,这样不仅影响充气效率,还容易产生爆燃。因此要装置降低进气温度的设备,这就是中间冷却器。

它安装在涡轮增压器出口与进气管之间,对进入气缸的空气进行冷却。中间冷却器就象散热器,用风冷却或者水冷却,空气的热量通过它而逸散到大气中去。据测试,性能良好的中间冷却器不但可以使发动机压缩比能保持一定比值而不会产生爆燃,同时降低了温度也可提高进气压力,进一步提高发动机的有效功率。
(1)电磁阀、(2)气缸燃烧室、(3)中冷器、(4)空气滤清器、(5)叶轮、(6)涡轮、(7)排气旁通阀

叶轮的作用

由于汽油发动机转速范围宽,空气流量变化大,因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲面超薄壁叶轮片,一般有12~30片叶,呈放射线状曲线排列,叶片厚度只有0.5毫米以下,采用铝材用特殊铸造法制作。叶片形状的优劣直接影响到到涡轮增压发动机的性能。因为叶轮形状角度越合理,质量越轻,叶轮的启动就越灵敏,涡轮增压器的天生缺陷“反应滞后”也就越小。

爆燃传感器的作用

除了降低温度来减少爆燃的可能外,还要采用爆燃传感器,它的作用就是在产生爆燃之时,传感器感到不正常的振动会立即将信息反馈至发动机ECU(电子控制单元)控制系统,将点火定时稍推迟一点,如果不产生爆燃再恢复正常点火定时。

总的来说,由于轿车汽油机的转速比柴油机高,空气流速快而且变化范围大,因此它的涡轮增压器有更高的要求。现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统,在电子控制技术及新材料的配合下,涡轮增压器在汽油机上的应用也会日益普遍。

车汇通
2002年2月6日

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