新时期车用发动机增压技术的发展

刘博夫

（长沙理工大学 汽车与机械工程学院，长沙 410114）

新时期车用发动机增压技术的发展

刘博夫

（长沙理工大学 汽车与机械工程学院，长沙 410114）

鉴于发动机增压技术可大幅提升发动机的性能和节油性，本文对车用发动机增压技术的发展进行阐述，以正确把握发动机增压技术的发展趋势，促进我国自主研制车用发动机技术的发展。

机械增压 涡轮增压 增压器 发动机

1 我国增压技术的发展现状

我国从五十年代起开始研究涡轮增压，但推广应用较缓慢。经过近40年的发展变化，我国车用增压器产品的研制开发和生产规模都已达到了较高水平，特别是在向小型化发展上取得了较大进展。归纳起来，主要有以下三个方面。

1.1 柴油机增压技术

从80年代起，我国增压柴油机的品种和数量都有所增加。缸径95mm的多缸机有了增压机型，现在正逐步向小缸径领域发展；轻型车柴油机也有了增压机型产品，如南京依维柯轻型车的8140柴油机、东风汽车公司4BTAA增压中冷柴油机等。

1.2 汽油机增压技术

我国从70年代末开始研究汽油机增压技术，CA-10B和D2G6100-12发动机是第一批运用增压技术的汽油机。80年代末，一些名牌高校和发动机厂开始对492Q型号汽油机进行增压技术研究。然而，研究过程中出现了爆震和热负荷等问题，使得发动机增压度低，因而它的实际应用较少。

1.3 增压技术科研

近年开展了大量科研和开发工作，主要解决大容量、高性能车用中小型涡轮增压器的小型轻量化和增压系统的优化，高效率的后弯压气机叶轮已开始投入生产。此外，一些增压器厂、研究所及高等院校近年来在陶瓷涡轮、带排气阀的小型涡轮增压器、汽油机增压、混流涡轮及可变涡壳等方面进行了试验研究。

2 机械式增压技术概况

2.1 机械增压技术发展

车用发动机的机械增压在20世纪30年代兴起，但由于当时的机械式增压器体积大、噪声大、成本高、寿命短和效率低等原因，没有被汽车企业广泛应用。在以后的一段时期里，“机械增压”这个词渐渐被遗忘，而车用发动机的涡轮增压却在60年代得到了迅速发展。到了80年代初，机械增压技术又被重新重视。究其原因，主要有以下几点：

（1）制造水平的提高和生产材料的进步，大幅缩减了机械式增压器的体积，噪声也得到了大幅降低，同时提升了效率和使用寿命。

（2）汽车生产技术的提升要求发动机减小体积，提高功率，而机械增压更容易满足这些要求。

（3）机械增压器安装在发动机吸气端，在使用净化器或者颗粒过滤器时，机械增压器不受排气端的影响，而涡轮增压器会受到影响。

（4）机械增压器在发动机低扭矩时的性能和瞬时反应特性表现优于涡轮增压器。

2.2 机械增压的类型

2.2.1 螺旋式增压器

螺旋式增压器工作原理是螺旋压缩。这种增压器的特点是供气均匀、成本低、噪音小，如德国大众公司POLO G40轿车上搭载的G型增压器。

2.2.2 螺杆式增压器

螺杆式增压器具有体积小、机械损失小、便于安装在空间较为拥挤的发动机周围等优点，被认为是最有发展前途的机械式增压器之一，如德国Dorumunt工学院在1993年研发的螺杆式增压器。

2.2.3 旋转活塞式增压器

旋转活塞式增压器有许多类型，最早的一种是ROOTS式增压器，优点在于坚固耐用，但性能有所欠缺。第二种较为广泛的旋转活塞式增压器是KKK公司根据Felix Wankel教授的研究技术研制的Ro系列增压器。而最近崭露头角的旋转活塞式增压器是由PIERBURG公司研发生产的PIERBURG式增压器。这种增压器适用于功率达到250kW的汽油机和180kW的柴油机。

2.2.4 刮片是增压器

刮片式增压器是现代较为少用的增压器。虽然它的机械损失大、噪音大、效率较低，但它却是最早用于实践的增压器之一。

3 涡轮式增压技术概况

3.1 涡轮增压技术发展

20世纪50年代，涡轮增压技术初步运用到车用发动机领域；到60年代，对于汽油机涡轮增压技术的研究已初见成效。但是，由于汽油增压存在爆震、化油器的布置和运行范围狭窄等问题，致使涡轮增压技术的应用受到限制。直到70年代末期，涡轮增压技术才实现了飞跃。带阀门的可调节增压和燃油喷射技术的开发利用，促使涡轮增压技术更上一层楼。进入90年代，涡轮增压技术进一步成熟，如波涡轮增压、废气涡轮轮增压等技术研发和应用，使涡轮增压在车用发动机中得到迅速推广和使用。

近年来，涡轮增压技术逐渐成熟，其主动机增压技术不断向前发展。根据对我国汽车发展市场现状进行分析的结果，我国汽车生产量正在稳步提升。

5 结语

目前，在市场竞争和排放法规的推动下，人们对增压器产品的性能提出了更高的要求。为了解决涡轮增压响应滞后和低速扭矩性能差等问题，陶瓷涡轮等各种可调增压技术应运而生，从而促使涡轮增压技术不断走向新的发展高峰。我国车用发动机涡轮增压器经过发展已建立了良好的发展基础，但与国外先进国家相比仍有一定差距，今后还应继续坚持走高起点、大批量、专业化的发展道路。要表现在以下几方面。

3.1.1 汽油增压技术成熟发展

汽油增压器在车用发动机中的应用已经较为广泛，其在使用过程中产生的爆震等问题都得到了有效解决。国内使用的方法是降低压缩比，选用放气阀。而欧美等发达国家则采用汽油喷射技术和电控阀门，使发动机与增压器更易匹配。除了技术的发展之外，经过长期努力，汽油增压器的耐久性和可靠性也有了很大提高，使用寿命也有所增加。

3.1.2 陶瓷涡轮应用趋于成熟

80年代中期，涡轮增压器陶瓷涡轮转子正式进入投产时期。目前，陶瓷涡轮转子大部分安置在小型径流涡轮增压器内，即轿车内置发动机内。如今，对现有的陶瓷涡轮转子的研发依旧在继续，目的是为了提高可靠性。

3.2 涡轮增压类型

3.2.1 气波增压

气波增压也称惯性增压，即利用气体的惯性效应和波动效应实现增压。它适合应用于单缸发动机。

3.2.2 废气涡轮增压

废气涡轮增压器工作原理是利用发动机排出的废气产生的惯性冲力推动涡轮，使气体进入汽缸。进入气缸的空气越多，发动机的输出功率提升越大。

4 发展趋势

目前，汽油机增压在我国还处于起步阶段，而一汽引进的克菜斯勒增压汽油机的产量还很有限。但是，随着引进车型增多、新的排放法规实施、高原恢复功率的需要、电控汽油喷射技术的发展以及国际化的市场竞争，都将推动我国发

[1]倪宏杰.中国内然机发展指南[J].上海交通大学，2012，（1）：12-13.

The Development of Engine Pressurization Techno logy in the New Period

LIU Bofu
(School of automobile and mechanical engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114)

In view of the engine turbocharger technology can greatly improve the performance of the engine and oil, this paper on the car with the engine turbocharger technology development carries on the elaboration, to correctly grasp the engine turbocharger technology development trend, promote China independently developed the car engine technology development.

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