目前,机械增压在当代的应用可谓是越来越广泛,通过对上一遍文章的了解,我们也大致已经对机械增压多多少少有所了解了,现在我们就继续来深入了解机械增压,关于机械增压的内部构造、机械增压有利汽油机的瞬时响应特性、机械增压的主要系统、机械增压的种类、离心式机械增压、螺旋式增压器、鲁兹增压器、增压机械、机械增压系统、机械增压器、机械增压器在发动机的安装。
机械增压
机械增压的内部构造
机械增压有利汽油机的瞬时响应特性
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范围只有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范围比柴油机大得多,所以汽油机的质量流量跨度范围可达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的质量流量跨度范围跟柴油机比较接近,也比较适合采用涡轮增压。
机械增压的主要系统
现今运用在汽车的增压系统有两大主流
机械增压(Super Charge)、涡轮增压(Turbo Charge)
本文讲解机械增压方式,并分析其优缺点。
机械增压器(Super Charge)之构造
机械增压的种类
机械增压共分为3类
离心式机械增压:
离心式机械增压这种机械增压与涡轮增压很像,只不过它不是用发动机的废气驱动,而是用发动机的皮带带动。它和涡轮增压增压原理相同,吸入空气靠离心力把空气加压,以达到压缩空气的目的。
基本式机械增压(Roots Superchargers):你经常能在60到70年代的肌肉车上看到看到这东西,它从发动机盖上的突非常明显,正如图中这辆野马跑车一样。这种机械增压将空气吸入增压器内部,有两个螺旋状叶片将空气压缩,之后送到进气歧管里。这种机械增压能提供强大的扭矩输出。它在加速比赛和街道竞赛中十分流行。
螺旋式增压器:
螺旋式增压器这个形式的增压器是基本型的派生出来的,而且也长得很像,但它们的吸气压缩方式却截然不同。当空气被吸入增压器时,被螺旋状叶片强压入进气歧管内。这种形式的增压器对于提升各个转速的马力都很有效。根据构造不同,机械增压曾经出现过许多种类型,包括:叶片式(Vane)、鲁兹(Roots)、温克尔(Wankle) 等型式。不过,现在较为常见的为前两种。
鲁兹增压器
鲁兹增压器有双叶、三叶转子两种型式,目前以双叶转子较普遍,其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子,转子之间保有极小的间隙而不直接接触。两转子借由螺旋齿轮连动,其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连接,转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器,在不需要增压时即放开离合器以停止增压。离合器的开合则由计算机控制以达到省油的目的。
而叶片式( 亦有称为涡流式) 的本体就是属于叶片式本体的一种。其运作方式主要是利用三个可根据不同离心力而改变转速的行星齿轮组带动进气叶片。透过齿轮组与叶片轴心的相互磨擦,提高轴心转速并进一步提高进气叶片的速度,以获得持续不断的增压反应。换句话说,就是发动机转速愈高,进气叶片的转速也能跟着提高。
增压机械
机械增压系统
机械增压器
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。
机械增压
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。由于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于特定的发动机。
本文我们为大家深入讲解机械增压的内部构造、机械增压有利汽油机的瞬时响应特性、机械增压的主要系统、机械增压的种类、离心式机械增压、螺旋式增压器、鲁兹增压器、增压机械、机械增压系统、机械增压器、机械增压器在发动机的安装。希望对有需要的读者有所帮助。
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