轿车发动机增压系统及保养使用

轿车发动机增压系统及保养使用

霍志刚

摘要：通过对涡轮增压和机械增压结构和使用上的比较，了解当今同代轿车发动机对增压技术的运用和使用上的特点。

关键词：增压；涡轮；机械

中图分类号：U464.135 文献标识码：A

Pressurized System of the Modern Car Engine

Huo Zhigang

Abstract：Through boost pressure to turbine and machinery pressurized structure and use comprison that pay, nowadays understand modern car engine to pressurized technology application and characteristic of using going to.

Key words：Pressurization; turbine; machinery

发动机增压系统最初运用在航空发动机上，在当今的汽车发展中，被世界上知名的汽车制造公司移植到汽车发动机上。如大众、奥迪、奔驰、沃尔沃、绅宝、保时捷等轿车在增压技术上都得到体现，随着燃油喷射和计算机控制燃烧系统使用的增多，增压装置已经成为

汽油和柴油发动机的常用部件。增压系统大体上可以分为4类： 1，机械增压；这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。

2、气波增压；利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。

3、废气涡轮增压；这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和

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密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。

4、复合增压。即废气涡轮增压和机械增压并用，这种装置在大功率柴油机上采用比较多，其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。

轿车目前较多的是采用废气涡轮增压，有少部份采用机械增压。 在日常生活中，我们会经常看到一些轿车后端在排量后面跟着单独字母“T”或“K”。“T”代表涡轮增压（Turbocharger）；“K”是德语Kompressor的缩写，它的意思是机械增压（Supercharger）。

采用增压技术最显著的特点是使功率和扭矩得到较大的提高，可以增大约30%的动力输出，例如大众帕萨特1.8T，它在 1.8升排量发动机的基础上加装增压器，得到了最大110KW功率和210Nm扭矩，而没有装增压器的帕萨特1.8，它的最大功率为92Kw，扭矩则为160N m；随着计算机带来的精确控制，涡轮增压系统和机械系统使得小功率发动机也更有效率并能实现更高的功率。增压是提高发动机功率、降低燃油消耗，减少排气污染的有效途径之一，为保证发动机在不同转速及负荷等工况下都能得到最佳增压效果，现代轿车发动机都采用微机控制增压压力，同时又不会额外增加燃油消耗，当然在增压技术中，涡轮增压和机械增压是有区别的。

首先，涡轮增压是利用发动机排出的废气来驱动涡轮，压缩新鲜空气，经过压缩新鲜空气来提升发动机的进气效率，与自然吸气的发动机相比就好像发动机排气量增加了，从结构上来说，涡轮增压是利用“废气”来创造更多的动力，但“废气”是不会再进入发动机的，因为进气管和排气管都自成循环，只不过分别途径增压器的两端，增压器转子的两端一边是涡轮，另一边则是压气机，废气带动叶片旋转驱动压气机工作，使它向进气管更快、更大量地输送空气。涡轮增压

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器借助的是高速废气的动能，这部份能量在普通发动机上是白白浪费掉的。而机械增压主要靠发动机的曲轴带动涡轮转动来压缩空气，使用的是发动机自身的动力，机械增压一般没有涡轮增压提升的幅度大，从结构上来说，机械增压是先消耗部份动力再产生更多的动力，机械增压发动机开始转动时就能驱动涡轮压缩空气。

从理论上来看，似乎涡轮增压更好些，但从实际使用中涡轮增加也有一些固有的问题，它要“废气”是够大时，才能有效的驱动涡轮，发动机转速较高时才起效果，也就是涡轮增压有迟滞的问题，当踩下油门时会感觉到车身先是有短暂停顿，然后动力会迅速提高一大截，速度便紧跟上去，一般人觉得会不大适应，但它却是涡轮增压发动机不能避免的，这使发动机动力输出不平顺，同时在增加器开始工作时，燥声比较明显，平顺性较差，对驾驶舒适性和安全性不利，其原因主要是涡轮转子的质量和直径引起的，轻盈的转子响应自然灵敏，踩下油门，涡轮的转速就很快跟上。大直径的涡轮对油门的响应不灵敏，只在高转速还有明显的效果，小直径涡轮由于灵敏，在低转速区域就能获得较高的增压，而在高转速区则性能欠佳。由于以上原因，小轿车的转子大都采用轻量的材质，并且直径较小。而机械增压当发动机转速低时，增压效果较小，当转速增加时，增压效果会愈发显著，但它不会像涡轮增压那样出现非常明显的功率爆发，没有滞后或超前，动力输出更为流畅，平顺性舒适性相对于涡轮增压来说要好。机械增压系统结构简单，但机械增压需要传动齿轮来提高转速，增压器的转速和增压效果受曲轴转速的限制。

其次，由于发动机废气温度很高加上高速旋转的叶片压缩空气导致被压缩的新鲜空气温度也很高，进气效率因此而降低了一部份，涡轮增压由于靠发动机排出的废气来驱动涡轮，增压器与发动机无任何机械联系。所以，在废气涡轮增压系统中一般还需加中冷器来给高温的空气降温，以提高进气效率，同时降低发动机的热负荷和排气温度，目前国内轿车采用的有奥迪A6和大众1.8T发动机，国产华晨骏捷1.8升将采用独立研发的涡轮增压发动机，使用涡轮增压可以有效减轻发动机的重量，从而达到提高汽车的加速性能和行驶速度及动力输出，降低油耗。四缸1.8T的马力沉重的V8一样，对中、小型运动轿车来说更适合。装有增压系统的发动机，由于承受的压力比普通发动机要大，其配气机构和曲柄连杆机构上的零部件都须加大其强度，已避免因冲击带来的变形影响，但须要说明的是马力虽可以做到一样，

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扭矩却相差悬殊，V8发动机档踩下油门时，动力随即上升，并且平稳，而涡轮增压会有明显的滞后而突然发力，所以这也是为何涡轮增压无法取代采用大排量，自然吸气轿车的原因。另外 ，涡轮增压发 动机的保养维修费用较高，特别是叶轮，在增压发动机工作时，其性能发挥到极致，但在这种高的转速下，也会增加其磨损的程度。

目前采用废气涡轮增压的主要车型有：宝来、帕萨特、甲壳虫、沃尔沃S80×C90、奥迪、保时捷Turbo等；采用机械增压的车型主要是奔驰公司的奔驰C200K，C230K等。机械增压主要有三种型式：①罗兹式；②双螺旋式；③离心式。

涡轮增压和机械增压技术的比较 机械增压 涡轮增压 罗兹式 双螺旋式 离心式 响应性 3000rpm 快 非常快 3000rpm 动力损耗 非常低 高 高 高 产生热量 适中 非常高 适中 适中 可靠性 好 很好 非常好 很好 增压能力 很高 低 低 适中 为了克服机械增压高转速功率输出有限，涡轮增压低转速时的滞后，平顺性较差的不足，2005年大众公司把“双增压”系统用于民用车上，高尔夫1.4TSI这种实际上是在机械增压的基础上发展而来，结合机械增压和涡轮增压，兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部份的增压压力， 这些压力也用来驱动涡轮增压器，因此涡轮增压器的启动更平顺，响应速度更快，在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力，其总增压值达到2.5bar（如果涡轮地压器单独工作时，只能产生1.3bar的增压压力）随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低，在转速超过3500rpm时，由涡轮 增压 器提供所有的增压压力 ，此时机械增压器在电滋离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗动机功率。

保养使用方面：

采用增压技术的发动机，特别是涡轮增压发动机，在增压器工作时，通常都会在600℃左右的高温中，其增压器转子同时还要以832~1040r/min速度旋转，这样高速、高温的工作环境、决定了它在使用和保养上有明显区别于其他车型的地方。

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