摘要：汽油機(jī)增壓，雖然在增壓原理上與柴油機(jī)增壓基本相同，但在技術(shù)上要比柴油機(jī)增壓困難得多。主要由于汽油機(jī)增壓后爆震的傾向增大，熱負(fù)荷增高，且增壓系統(tǒng)較為復(fù)雜。過(guò)去除高強(qiáng)化汽油機(jī)的賽車和高原行駛車輛采用增壓技術(shù)外，一般汽油機(jī)很少應(yīng)用。20世紀(jì)70年代后，世界各地特別在發(fā)達(dá)國(guó)家，城市污染與噪聲已成公害，再加上石油危機(jī)，這就促使汽油機(jī)增壓技術(shù)得到較快的發(fā)展。本文主要講述了增壓?jiǎn)栴}及其解決方案。著重論述了存在的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題：排溫過(guò)高、爆燃、熱負(fù)荷等。
關(guān)鍵詞：渦輪增壓? 爆燃? 熱負(fù)荷? 增壓中冷?
一、 汽油機(jī)增壓技術(shù)的難點(diǎn)
（一）爆燃傾向增大
爆燃是氣缸內(nèi)未燃部分混合氣在火焰前鋒到來(lái)之前自行燃燒，在氣缸內(nèi)形成無(wú)方向的爆炸燃燒。因爆燃發(fā)生時(shí)，缸內(nèi)的壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動(dòng)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，故又稱為敲缸或爆震。增壓使壓縮終了混合氣的溫度和壓力趨于升高，致使爆燃的傾向增大。汽油機(jī)由于受爆燃限制，壓縮比ε較低，因而造成燃燒膨脹不充分，致使排氣溫度較高。
（二）熱負(fù)荷加重
汽油機(jī)混合氣的濃度范圍窄，燃燒時(shí)的過(guò)量空氣少，造成單位數(shù)量混合氣的發(fā)熱量大，又因?yàn)槠蜋C(jī)不能利用加大掃氣來(lái)冷卻受熱零件，因此使得汽油機(jī)在增壓后的熱負(fù)荷偏高。
（三）混合氣的控制
??? 汽油機(jī)采用變量調(diào)節(jié)，化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行增壓時(shí)氣體流經(jīng)化油器喉口的壓力是變化的，不僅難于精確供應(yīng)一定濃度的混合氣，還增加了一些如增壓方案的選擇、化油器的密封、加速響應(yīng)性能等新問(wèn)題。電控汽油噴射技術(shù)的應(yīng)用，為增壓技術(shù)在汽油機(jī)中的應(yīng)用掃除了一大障礙。
（四）汽油機(jī)與增壓器匹配困難
與柴油機(jī)相比，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍寬，從低速到高速混合氣質(zhì)量變化大。當(dāng)節(jié)氣門突然開(kāi)打時(shí)，增壓器相應(yīng)滯后；增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度高，易造成增壓器損壞；并出現(xiàn)低速時(shí)增壓壓力不足，高速時(shí)增壓壓力過(guò)高及壽命降低的情況。
二、 汽油機(jī)渦輪增壓的主要技術(shù)措施
（一）汽油機(jī)增壓爆燃的技術(shù)措施
? 1、降低壓縮比ε
降低壓縮比可以降低壓縮中了混合氣的溫度Ta，控制爆燃的發(fā)生，正是增壓后解決爆燃的常用方法。實(shí)踐證明：在使用辛烷值為90的汽油時(shí)，汽油機(jī)的壓縮比從8.6降到7.0，廢氣渦輪增壓后的最大功率Pemax可增加60﹪，一般增加40%―50%。其次，也可以在缸體一側(cè)安裝保證傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震情況，由ECU適時(shí)地根據(jù)爆燃強(qiáng)度調(diào)整點(diǎn)火定時(shí)，是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火始終工作在最佳的點(diǎn)火時(shí)刻。
? 2、增壓中冷
增壓后增壓器出口溫度（即進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣溫度）Tk自然吸氣式的相比要高很多。增壓中冷就是在增壓器出口與進(jìn)氣管之間加裝中間冷卻器，對(duì)進(jìn)入氣缸的空氣進(jìn)行冷卻，可以有效地降低壓氣機(jī)后氣體的溫度，增加混合氣的濃度，這是廢氣渦輪增壓發(fā)展的一個(gè)方向。采用增壓中冷技術(shù)可使汽油機(jī)在高速高負(fù)荷工況下得到較好的經(jīng)濟(jì)性和功率輸出，降低熱負(fù)荷，延長(zhǎng)零部件的使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)中間冷卻技術(shù)的類型根據(jù)所采用的冷卻介質(zhì)的不同分為兩種，一種是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)冷卻水對(duì)中冷器進(jìn)行冷卻，即水－空中冷系統(tǒng)。另一種是利用外界空氣冷卻，即空－空中冷系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，熱傳導(dǎo)效率高，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用空氣冷卻式中冷器?？眨罩欣湎到y(tǒng)由中冷器,進(jìn)出氣連接管路組成，其中中冷器是其核心部件。
? 3、其他措施
??? 如采用高辛烷值的汽油，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆性；減小點(diǎn)火提前角；采用雙火花塞點(diǎn)火及向汽缸噴水等都可以降低汽油機(jī)在增壓后發(fā)生爆燃的傾向。
（二）汽油機(jī)增壓熱負(fù)荷高的技術(shù)措施
采用排氣放氣閥控制增壓壓力的方案可簡(jiǎn)單有效地限制熱負(fù)荷，在有些發(fā)動(dòng)機(jī)上，排氣旁通閥的開(kāi)閉由安控單元控制的電磁閥操縱。電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，由預(yù)存的增壓壓力脈譜圖確定目標(biāo)增壓壓力，并與增壓壓力傳感器檢測(cè)到的實(shí)際增壓壓力進(jìn)行比較，然后根據(jù)其差值來(lái)改變控制閥的開(kāi)啟時(shí)間，進(jìn)而改變排氣旁通閥的開(kāi)度，控制排氣旁通量，借以精確地調(diào)節(jié)增壓壓力以限制發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。其次，電控廢氣再循環(huán)、增壓中冷技術(shù)對(duì)降低熱負(fù)荷也是有效的。
（三）汽油機(jī)與增壓器匹配的技術(shù)措施
汽油機(jī)要與增壓器良好匹配需要解決幾個(gè)問(wèn)題：
? 1、需要對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制
車用汽油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍較寬，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣質(zhì)量流量的變化范圍也較寬，這就要求增壓器具有較寬的流量范圍，以適應(yīng)車用汽油機(jī)的要求。車用汽油機(jī)增壓要求在部分符合和部分轉(zhuǎn)速工況具有良好的轉(zhuǎn)矩特性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，要求汽油機(jī)在匹配渦輪增壓器時(shí)其基本匹配點(diǎn)必須選擇在部分工況，然而這會(huì)導(dǎo)致額定工況時(shí)增壓壓力過(guò)高。因此，要使車用汽油機(jī)在渦輪增壓后能在常用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持一定的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，避免效率壓縮而導(dǎo)致重啟溫度過(guò)高，而且又能使其在額定增壓壓力下不至于過(guò)高而引起爆燃，因此需要對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制。如采用進(jìn)氣減壓閥和排氣放氣閥、變截面渦輪、雙渦輪增壓器等。
? 2、渦輪增壓器響應(yīng)之后的對(duì)策
非增壓汽油機(jī)的加速性較好，增壓后，當(dāng)節(jié)氣門位置突然變化時(shí)，要求混合氣濃度迅速變化，但增壓器供氣往往跟不上，從而增壓汽油機(jī)的“反應(yīng)滯后”現(xiàn)象比增壓柴油機(jī)更為嚴(yán)重。一般可采用脈沖渦輪增壓、增壓器前置方案；帶旁通閥的控制系統(tǒng)，減小進(jìn)排氣管長(zhǎng)度及容積、提高壓縮比及可變點(diǎn)火正時(shí)等措施，來(lái)減少“反應(yīng)滯后”現(xiàn)象。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》/吳建華 主編.機(jī)械工業(yè)出版社,2005.7
[2] 《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》/張志沛 主編.人民交通出版社,2007.8
[3] 《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》/王建昕 帥石金 主編.清華大學(xué)出版社,2011.3
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