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1、改装涡轮增压器过程参考增压器爱好者整理20162汽油发动机增压技术的研究过程截止到2015年底。国内配置涡轮增压器的车型已占1/3左右，因此增压器的魅力也不断的吸引着广大车友，整理者出于让广大车友在改装涡轮增压器过程中少走弯路的目的整理此文。然而，任何改装都要与具体发动机对应，那么本文就以东安465Q发动机为研究对象，对增压器和发动机进行了匹配计算，提出发动机进行涡轮增压的技术改造方案，确定了与发动机相匹配的增压器的设计参数范围，并进行了增压器选型，以及对改造的增压发动机进行了台架试验。其中为解决发动机增压后导致的爆震严重，热负荷高等不良现象，对发动机的点火系统，润滑冷却系统，进排气系统等进行
2、了改进。试验研究结果表明，匹配GTl2增压器后，发动机达到了预定的功率，扭矩和油耗等目标，且在运转的范围内没有出现过高的排气温度及爆发压力，增加的热负荷及机械负荷均在允许的范围内。与原非增压发动机相比，增压后发动机的扭矩增加了5004左右，油耗在常用的高转速范围降低了约158，动力性和经济性得到了明显提高。与国内同类机型相比增压后的发动机性能接近排量13升的四气门发动机，使该发动机具有强劲的市场竞争力。本文的理论研究与试验工作为该型发动机的实际应用奠定了坚实的基础。我公司1980年从铃木公司引进F8A发动机，经测绘设计，形成现今的DA462发动机，于当年点火成功，1983年小批量生产，1985
3、年大批量生产，1987年形成5万台的生产能力，至今已有26年的历史，年生产能力达到今40万台。累计销售200多万，微发市场占有率40以上。在此过程中我公司产品开发、技术创新能力取得长足进步，为了提高东安发动机的性能水平，先后独立开发了09升的DA462。IA型发动机和11升的DA465Q1A发动机。随着国家环保事业的发展，又开发了电控燃油喷射系统发动机，在满足排放法规的同时，性能也有所提高。为进一步提高发动机的性能水平，近期又开发了排量11升的四气门的DA468Q型发动机。请参看表11一组数据：表11各机型主要性能指标机型功率(Kw)扭矩(Nm)DA462(化油器)257515DA462-lA
4、(化油器)27259DA465Q(化油器133572DA465Q一1A(化油器)35582DA462(电喷)3l60DA462IA(电喷)3266DA465Q(电喷)35574DA465QlA(电喷)38.583DA468Q(四气门电喷)4584纵观东安发动机的歼发历程，始终有一思想贯穿其中，那就是提高发动机的性能，为了这一目的，在开发中我们采用了如下一些方法：(1)增加排量：加大行程、扩大缸径；(2)电喷系统准确的控制喷油与点火；(3)提高充气效率。理论上提高发动机功率与扭矩只有几个途径：(1)加大缸径与行程，增加排量；(2)提高发动机转速，向高速发动机发展；(3)提高发动机的充气效率，采用
5、四气门，或是增压。前两种方法我们都作过尝试，东安发动机再增加排量，就已超出微车的范围，要涉及匹配车型、市场等一系列问题；提高发动机转速，东安发动机的额定转速本来已经较高，有的高达6000转分，所以在不增加排量和转速的前提下提高发动机的性能，即提高发动机的升功率，只能采用第三种方法，四气门技术我们已经采用，而增压发动机在汽车行业已逐渐成熟，但对东安公司而言，此项目尚属空白。对于发动机来讲，采用增压技术，有诸多优点：(1)能提高发动机的升功率(2)降低比油耗和比重量 (3)减轻排气污染(4)减小发动机所占的空间，适合较小车型(5)降低成本其中降低成本是符合目前东安公司实际的主要优点，详述如下：首先
6、看一下性能指标相同，小排量发动机配置增压系统和大排量不增压发动机的开发和生产成本。为了使比较结果直观，在此以东安发动机开发现状为例。目前的增压发动机是在DA465Q基础上开发的，预计标定性能指标最低为：额定功率：50 kw 扭矩：110Nm如果不搞增压，那么要达到相同性能指标的发动机，其排量必须在13升左右。而这种发动机是东安公司当前没有的，也就意味着必须重新开发。那么随之带来的是高昂的开发费用和建设生产线的巨大投入，初步预计将达到45亿元。也就是说为达到同样的性能，开发增压发动机要节省投入4亿元。在这种相互矛盾的现实条件下，最好的选择就是在现批量生产的小排量发动机上采用增压技术。以实现小排量
7、汽车(发动机)有强的动力性、好的经济性。发动机是以燃料燃烧产生的热能中的一部分转化为机械能而对外做功的，直观表现就是输出的功率(扭矩)。这个扭矩是驱动汽车运动、驱动各种附属装置(空调、动力转向、灯、电动门窗、音响以及其他用电设备等)的唯一动力源。而燃料的热能转化为机械能的效率即发动机的热效率，对于同样的汽油机基本是一定值。而同一种燃料，例如汽油的低热值是固定的，因此燃烧发出的热能是与燃料量成正比的。而燃料量又是与发动机进气量成固定比例的。无论发动机保持理论空燃比还是加浓的混合气，空燃比相对一定工况是一个常量。最终可以看出，发动机输出的动力决定于每一循环进气量的多少。但是排量一定时，例如DA46
8、5Q为097升，进气量就为定值。如果希望这一机型动力性进一步提高，而基本结构如气缸盖等保持原样(仍为单缸2气门等，可以完全利用现有的生产线)，用O97升这一小排量达到结构基本相当的12升发动机的动力性，那么只有一条切实可行的途径采用增压技术，使吸入气缸的空气预先得到压缩，密度增大，进气量大幅度增加。还有一点也很重要，就是小排量发动机配置增压系统比大排量发动机节省安装空间，可满足东安发动机目前的适配车型(如哈飞“民意”、昌河“北斗星”等)不做大的改动而配置大马力发动机的需求。为此类车型提高市场竞争力，从而拓展东安发动机的生存空间提供了孥实的保障。总而言之，发动机增压是在不增大发动机在整车的安装空
9、间、不投入巨资开发生产大排量发动机而达到提高发动机动力性指标的最主要途径，因此东安公司开发增压发动机势在必行。12汽油机增压技术在国内外发展状况国外涡轮增压技术在发动机中的应用已有80多年的发展历史，但汽油机采用涡轮增压技术比柴油机晚得多。早在20年代赛车就开始采用机械增压，后来逐渐过渡到涡轮增压。尽管美国GM公司早在1962年就有增压汽油机问世，可是由于汽油机存在爆震和运行范围窄等难题，使汽油机涡轮增压技术的应用受到了很大的限制。70年代以来，世界上许多大公司和研究机构开展了车用汽油机增压的研究工作，并取得了突破性进展，使汽油机增压技术不仅仅局限于赛车和高原功率的恢复等特殊领域。特别是随着排
10、放法规同益严格，为满足排放的要求，不得不在性能上做出妥协，发动机的功率下降，使涡轮增压技术得到更为广泛的应用。如采用废气再循环(EGR)技术、三元催化装置后，满足了排放法规的要求，但发动机的功率会下降20左右，而采用涡轮增压可以弥补这一损失。采用EGR和三元催化并增压的发动机和相同功率的非增压发动机相比，增压汽油机的排放得到了改善。正是由于汽油机增压能大幅度提高发动机功率，同时有效改善油耗和排放指标，因此越来越得到广泛的重视和运用。自80年代中期，国外汽油机增压技术发展迅猛，随着中冷器技术、多气门技术、复合增压技术、稀薄燃烧技术、可变气门正时技术的发展、电子控制技术和增压技术在发动机上共同的应
11、用，使汽油机正日益获得新生。如日本三菱公司采用缸内直喷稀薄燃烧技术、增压技术和复合动力系统将汽油发动机改进为低压缩高膨胀循环，使汽油机的热效率大大提高，尾气排放也大大降低，甚至达到部分零排放的要求。尽管我国研究汽油机增压起步并不晚，早在60年代国内就有不少单位陆续开展了研究工作，并在CA一10B和D626110012机型上取得成功。80年代末，清华、西安交大等几家高等院校和内燃机厂也相继对492Q汽油机进行增压研究，然而由于没有很好的解决发动机增压后爆震和热负荷的难题，真正定型生产的还没有。现已有引进产品陆续装车使用，如一汽奥迪轿车和安徽奇瑞轿车的电喷废气涡轮增压汽油机等，但从某种意义上而言，
12、汽油机增压技术目前在我国还处于起步阶段。然而随着引进车型增多，新技术的消化。和国际间的竞争合作，将会推动我国汽油机增压技术的迅速发展。13发动机增压的目的和作用现代各种动力装置对动力性能的要求越来越高，因此就要求发动机不断提高其强化程度。说明发动机强化程度的主要动力指标是升功率NL，可用下式表示：在一定的冲程系数t时，升功率可有两种方式提高，提高平均有效压力Pe或提高标定转速n 。提高转速n 的幅度不大，因为会受到多种因素的限制，包括燃烧恶化，容积效率和机械效率的急剧降低，使用可靠性降低，工作寿命减短以及发动机振动和噪声加大等。一般发动机的转速大多在50006000rrain,相应的活塞平均速
13、度Cm为1220ms。提高升功率的第二个途径是提高平均有效压力Pe 。所幸的是，提高Pe 时发动机机械负荷及热负荷不成比例增加，因此允许只作大幅度提高，甚至可成倍增加。式中，Hu及L0是常数，而对于非增压四冲程汽油机n1=O.24O.33；nV=0.78O.85；nm=O.80O.90。三个效率的提高是有限的，于是非增压柴油机的强化主要是靠减小a来实现的，但是过分减小口会导致发动机热应力提高，燃烧过程恶化，冷却系带走的热量增加，还会使发动机的指示效率下降。所谓增压，就是借助于装在发动机上的专用增压装置，预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度。增压的作用是，在气缸容积一定的情况下，充
14、气密度越大，新鲜空气的绝对量越大，就可以喷入较多的燃料进行燃烧，发动机就能发出更大的功率、增压后发动机功率的增长程度常以增压度K表示：由公式可以看出，增压度的大小取决于充气密度的提高程度，而s=Ps/RTs ，故充气密度的提高，除了提高进气压力以外，还可以降低进气温度。于是为了增强增压效果，特别是在高增压情况下需要采用进气冷却措施，中冷除了可以提高充气密度以外还可以相应降低排气温度。并对降低发动机热负荷也是有利的。关于增压程度的划分目前尚无统一的规定，但通常以增压压力划分。一般划分的范围为：低增压Ps0.35MPa(Pe 2.OMPa)14发动机增压方式发动机增压按其增压方式可分为四类：(1)
15、不用专门增压装置的增压，包括惯性增压、动力增压、谐波增压等；(2)机械增压，即利用机械传动的增压器进行增压；(3)发动机废气能量驱动增压器，分废气涡轮增压和气波增压两种；(4)复合增压，将废气涡轮增压器和机械增压器串联或并联在一起的双重增压系统，兼顾高低速大小负荷的增压效果。机械增压：早期较多采用离心式压气机，近来发展了各种转子式、叶片式增压器。Ps一般不超过O17MPa，否则压气机消耗功率过大，使整机的机械效率下降，导致燃油消耗率ge增加过多。由于机械增压时，排气背压远远低于涡轮增压，所以机械增压发动机的加速性优于涡轮增压，且发动机的泵气损失小。在增压器发展史上，早期多采用机械增压，后来被新发展起来的涡轮增压取代，近来因为汽油机的转速范围越来越宽，涡轮增压器与其匹配存在一定的困难，再加上小轿车对加速性的要求也越来越高，涡轮增压器已难于胜任，于是又重新启用机械增压。而且目前小汽油机转速高达50006000rmin，新发展的机械增压器转速也只有1000rmin左右，只需传动比为2左右的皮带传动即可，同时小发动机的增压度不高，PsO1
