機械渦輪增壓器技術(shù)探析

郭俊+吳延霞

摘 要 文章提出了汽車增壓器的使用缺陷，并設計了其解決方案，如何延長增壓器軸承的使用壽命，從而使增壓器更耐用。同時介紹了渦輪增壓技術(shù)的原理，設想著把增壓器壽命提高技術(shù)與機械渦輪增壓技術(shù)結(jié)合起來應用到生活中。

關鍵詞 潤滑；供油；機械渦輪增壓器

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0147-01

1 問題的提出

隨著增壓技術(shù)的不斷成熟，增壓器的設計也越來越完善。但是它的使用壽命卻成了最大的挑戰(zhàn)，而增壓器壽命的長短取決于軸承的性能。軸承報廢，意味著需要更換增壓器了，這就給消費者增加了額外的支出。所以促使人們一般只使用單渦輪增壓器的汽車來控制消費。但隨著汽車技術(shù)不斷地提高，人們對汽車的使用要求也越高了，比如更強的動力，更好的經(jīng)濟性等。所以機械渦輪增壓技術(shù)隨之而生，而兩個增壓器的消費又讓車民吃不消，更換一套增壓器就得幾萬塊錢。如何延長軸承的壽命增加增壓器的使用時間成了關鍵問題。

2 增壓器補償供油設計

要想讓增壓器軸承使用壽命延長，良好的潤滑效果是關鍵。如果增壓器轉(zhuǎn)速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉(zhuǎn)速低，則需油量就小。基于這種條件，我們可以設計一個及時供油的方法，來迅速應對增壓器轉(zhuǎn)速變化大時缺油的情況。方法是在軸承上開幾個油孔，一個進油孔，一個出油孔間隔排列，這樣就會在軸承上形成一圈進出油孔。增加一些增壓器供油油路，與進油孔相連。而出油孔則可以連一條集成油路可以與增壓器供油管串聯(lián)。但需要注意的是這條集成油路需要裝一個單向閥，只允許軸承出油管的油量流向增壓器供油管路，后者不能流向前者。由于軸承孔進出的機油是比較快的，被污染的油量少，所以它排出來的機油仍可再次使用，當它隨增壓器油管中的油再次使用后排出。利用這種方法，當增壓器轉(zhuǎn)速急速升高時，我們可以通過兩條油路向軸承供油，一是增壓器供油管，二是從它的支路通向軸承進油孔的。只要這時提高增壓器油管的油壓，那么就會有更多的機油流向軸承，起到更好的潤滑效果。當增壓器轉(zhuǎn)速下降時，我們適當減小增壓器供油壓力，依然可以使軸承得到很好的潤滑效果，這樣軸承的使用壽命將會更長，即增壓器更耐用。通過增壓器供油補償?shù)姆椒梢越鉀Q由于增壓器轉(zhuǎn)速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術(shù)的展望

如果能克服增壓器使用壽命短的障礙，那么機械渦輪增壓技術(shù)定會得到廣泛應用，不會因為輕易更換增壓器而阻止人們使用這種技術(shù)，下面是機械渦輪增壓技術(shù)的原理。

機械增壓器靠發(fā)動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉(zhuǎn)。空氣通過空氣過濾器流到進氣管后，開始要通過機械增壓器，接下來就會通過渦輪增壓器，最終進入進氣歧管里面。如圖1所示，該圖是大眾汽車的一款發(fā)動機進氣增壓結(jié)構(gòu)示意圖，當發(fā)動機在怠速工況狀態(tài)下，節(jié)氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態(tài)，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發(fā)動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態(tài)，也就是說，機械增壓器不工作。此時此刻，機械增壓器前方的進氣旁通閥打開，空氣經(jīng)過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經(jīng)過機械增壓器；接下來就到了渦輪增壓器的位置，此時，渦輪增壓的進氣旁通閥同樣處于打開狀態(tài)，也就是說流入的空氣不經(jīng)過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發(fā)動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發(fā)動機在小負荷工況下低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態(tài)，接下來，ECU將打開機械增壓器的電磁離合器，與此同時，斷開機械增壓旁通閥，這樣就會使機械增壓器獨立運轉(zhuǎn)。這時發(fā)動機既可以達到優(yōu)越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不低于1500 r/min時，渦輪增壓器開始接通參與運作，也就是機械增壓器和渦輪增壓器一起運轉(zhuǎn)。如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉(zhuǎn)，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發(fā)動機運作，消耗發(fā)動機的能量，而當發(fā)動機達到中高轉(zhuǎn)速時，才能體現(xiàn)出渦輪增壓的優(yōu)勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協(xié)調(diào)配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現(xiàn)象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉(zhuǎn)速的情況下相互配合，在最大程度上取得了較好的增壓效果。

4 結(jié)論與期望

在機械渦輪增壓系統(tǒng)里面，其發(fā)動機要具備兩套增壓系統(tǒng)，第一套是依賴機械增壓器里面的壓氣機壓縮進氣，而第二套是依賴渦輪壓縮進氣。這兩套增壓系統(tǒng)的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發(fā)動機接觸的電磁離合器的接通或斷開，操縱進排氣旁通閥的接通或斷開。這樣才能使機械增壓器與渦輪增壓器協(xié)調(diào)配合使用，達到更好的效果。

目前只有很少的汽車公司或汽車改裝廠涉及到這種技術(shù)，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術(shù)，與機械渦輪增壓技術(shù)相結(jié)合并運用到實際中，那么將對民用型的中端汽車的使用性能、經(jīng)濟性能，動力性能給予一定的提高，這會促使更多的消費者來體驗這種系統(tǒng)的車。那么隨著顧客對這種系統(tǒng)使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統(tǒng)將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內(nèi)燃機增壓技術(shù)[M].上海：同濟大學出版社，1993：24-269.

[3]朱會田，彭生輝，戴啟清.車用汽油機廢氣渦輪增壓存在障礙及對策[J].小型內(nèi)燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內(nèi)燃機原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.endprint

摘 要 文章提出了汽車增壓器的使用缺陷，并設計了其解決方案，如何延長增壓器軸承的使用壽命，從而使增壓器更耐用。同時介紹了渦輪增壓技術(shù)的原理，設想著把增壓器壽命提高技術(shù)與機械渦輪增壓技術(shù)結(jié)合起來應用到生活中。

關鍵詞 潤滑；供油；機械渦輪增壓器

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0147-01

1 問題的提出

隨著增壓技術(shù)的不斷成熟，增壓器的設計也越來越完善。但是它的使用壽命卻成了最大的挑戰(zhàn)，而增壓器壽命的長短取決于軸承的性能。軸承報廢，意味著需要更換增壓器了，這就給消費者增加了額外的支出。所以促使人們一般只使用單渦輪增壓器的汽車來控制消費。但隨著汽車技術(shù)不斷地提高，人們對汽車的使用要求也越高了，比如更強的動力，更好的經(jīng)濟性等。所以機械渦輪增壓技術(shù)隨之而生，而兩個增壓器的消費又讓車民吃不消，更換一套增壓器就得幾萬塊錢。如何延長軸承的壽命增加增壓器的使用時間成了關鍵問題。

2 增壓器補償供油設計

要想讓增壓器軸承使用壽命延長，良好的潤滑效果是關鍵。如果增壓器轉(zhuǎn)速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉(zhuǎn)速低，則需油量就小。基于這種條件，我們可以設計一個及時供油的方法，來迅速應對增壓器轉(zhuǎn)速變化大時缺油的情況。方法是在軸承上開幾個油孔，一個進油孔，一個出油孔間隔排列，這樣就會在軸承上形成一圈進出油孔。增加一些增壓器供油油路，與進油孔相連。而出油孔則可以連一條集成油路可以與增壓器供油管串聯(lián)。但需要注意的是這條集成油路需要裝一個單向閥，只允許軸承出油管的油量流向增壓器供油管路，后者不能流向前者。由于軸承孔進出的機油是比較快的，被污染的油量少，所以它排出來的機油仍可再次使用，當它隨增壓器油管中的油再次使用后排出。利用這種方法，當增壓器轉(zhuǎn)速急速升高時，我們可以通過兩條油路向軸承供油，一是增壓器供油管，二是從它的支路通向軸承進油孔的。只要這時提高增壓器油管的油壓，那么就會有更多的機油流向軸承，起到更好的潤滑效果。當增壓器轉(zhuǎn)速下降時，我們適當減小增壓器供油壓力，依然可以使軸承得到很好的潤滑效果，這樣軸承的使用壽命將會更長，即增壓器更耐用。通過增壓器供油補償?shù)姆椒梢越鉀Q由于增壓器轉(zhuǎn)速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術(shù)的展望

如果能克服增壓器使用壽命短的障礙，那么機械渦輪增壓技術(shù)定會得到廣泛應用，不會因為輕易更換增壓器而阻止人們使用這種技術(shù)，下面是機械渦輪增壓技術(shù)的原理。

機械增壓器靠發(fā)動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉(zhuǎn)。空氣通過空氣過濾器流到進氣管后，開始要通過機械增壓器，接下來就會通過渦輪增壓器，最終進入進氣歧管里面。如圖1所示，該圖是大眾汽車的一款發(fā)動機進氣增壓結(jié)構(gòu)示意圖，當發(fā)動機在怠速工況狀態(tài)下，節(jié)氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態(tài)，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發(fā)動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態(tài)，也就是說，機械增壓器不工作。此時此刻，機械增壓器前方的進氣旁通閥打開，空氣經(jīng)過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經(jīng)過機械增壓器；接下來就到了渦輪增壓器的位置，此時，渦輪增壓的進氣旁通閥同樣處于打開狀態(tài)，也就是說流入的空氣不經(jīng)過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發(fā)動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發(fā)動機在小負荷工況下低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態(tài)，接下來，ECU將打開機械增壓器的電磁離合器，與此同時，斷開機械增壓旁通閥，這樣就會使機械增壓器獨立運轉(zhuǎn)。這時發(fā)動機既可以達到優(yōu)越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不低于1500 r/min時，渦輪增壓器開始接通參與運作，也就是機械增壓器和渦輪增壓器一起運轉(zhuǎn)。如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉(zhuǎn)，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發(fā)動機運作，消耗發(fā)動機的能量，而當發(fā)動機達到中高轉(zhuǎn)速時，才能體現(xiàn)出渦輪增壓的優(yōu)勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協(xié)調(diào)配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現(xiàn)象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉(zhuǎn)速的情況下相互配合，在最大程度上取得了較好的增壓效果。

4 結(jié)論與期望

在機械渦輪增壓系統(tǒng)里面，其發(fā)動機要具備兩套增壓系統(tǒng)，第一套是依賴機械增壓器里面的壓氣機壓縮進氣，而第二套是依賴渦輪壓縮進氣。這兩套增壓系統(tǒng)的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發(fā)動機接觸的電磁離合器的接通或斷開，操縱進排氣旁通閥的接通或斷開。這樣才能使機械增壓器與渦輪增壓器協(xié)調(diào)配合使用，達到更好的效果。

目前只有很少的汽車公司或汽車改裝廠涉及到這種技術(shù)，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術(shù)，與機械渦輪增壓技術(shù)相結(jié)合并運用到實際中，那么將對民用型的中端汽車的使用性能、經(jīng)濟性能，動力性能給予一定的提高，這會促使更多的消費者來體驗這種系統(tǒng)的車。那么隨著顧客對這種系統(tǒng)使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統(tǒng)將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內(nèi)燃機增壓技術(shù)[M].上海：同濟大學出版社，1993：24-269.

[3]朱會田，彭生輝，戴啟清.車用汽油機廢氣渦輪增壓存在障礙及對策[J].小型內(nèi)燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內(nèi)燃機原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.endprint

摘 要 文章提出了汽車增壓器的使用缺陷，并設計了其解決方案，如何延長增壓器軸承的使用壽命，從而使增壓器更耐用。同時介紹了渦輪增壓技術(shù)的原理，設想著把增壓器壽命提高技術(shù)與機械渦輪增壓技術(shù)結(jié)合起來應用到生活中。

關鍵詞 潤滑；供油；機械渦輪增壓器

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0147-01

1 問題的提出

隨著增壓技術(shù)的不斷成熟，增壓器的設計也越來越完善。但是它的使用壽命卻成了最大的挑戰(zhàn)，而增壓器壽命的長短取決于軸承的性能。軸承報廢，意味著需要更換增壓器了，這就給消費者增加了額外的支出。所以促使人們一般只使用單渦輪增壓器的汽車來控制消費。但隨著汽車技術(shù)不斷地提高，人們對汽車的使用要求也越高了，比如更強的動力，更好的經(jīng)濟性等。所以機械渦輪增壓技術(shù)隨之而生，而兩個增壓器的消費又讓車民吃不消，更換一套增壓器就得幾萬塊錢。如何延長軸承的壽命增加增壓器的使用時間成了關鍵問題。

2 增壓器補償供油設計

要想讓增壓器軸承使用壽命延長，良好的潤滑效果是關鍵。如果增壓器轉(zhuǎn)速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉(zhuǎn)速低，則需油量就小。基于這種條件，我們可以設計一個及時供油的方法，來迅速應對增壓器轉(zhuǎn)速變化大時缺油的情況。方法是在軸承上開幾個油孔，一個進油孔，一個出油孔間隔排列，這樣就會在軸承上形成一圈進出油孔。增加一些增壓器供油油路，與進油孔相連。而出油孔則可以連一條集成油路可以與增壓器供油管串聯(lián)。但需要注意的是這條集成油路需要裝一個單向閥，只允許軸承出油管的油量流向增壓器供油管路，后者不能流向前者。由于軸承孔進出的機油是比較快的，被污染的油量少，所以它排出來的機油仍可再次使用，當它隨增壓器油管中的油再次使用后排出。利用這種方法，當增壓器轉(zhuǎn)速急速升高時，我們可以通過兩條油路向軸承供油，一是增壓器供油管，二是從它的支路通向軸承進油孔的。只要這時提高增壓器油管的油壓，那么就會有更多的機油流向軸承，起到更好的潤滑效果。當增壓器轉(zhuǎn)速下降時，我們適當減小增壓器供油壓力，依然可以使軸承得到很好的潤滑效果，這樣軸承的使用壽命將會更長，即增壓器更耐用。通過增壓器供油補償?shù)姆椒梢越鉀Q由于增壓器轉(zhuǎn)速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術(shù)的展望

如果能克服增壓器使用壽命短的障礙，那么機械渦輪增壓技術(shù)定會得到廣泛應用，不會因為輕易更換增壓器而阻止人們使用這種技術(shù)，下面是機械渦輪增壓技術(shù)的原理。

機械增壓器靠發(fā)動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉(zhuǎn)。空氣通過空氣過濾器流到進氣管后，開始要通過機械增壓器，接下來就會通過渦輪增壓器，最終進入進氣歧管里面。如圖1所示，該圖是大眾汽車的一款發(fā)動機進氣增壓結(jié)構(gòu)示意圖，當發(fā)動機在怠速工況狀態(tài)下，節(jié)氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態(tài)，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發(fā)動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態(tài)，也就是說，機械增壓器不工作。此時此刻，機械增壓器前方的進氣旁通閥打開，空氣經(jīng)過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經(jīng)過機械增壓器；接下來就到了渦輪增壓器的位置，此時，渦輪增壓的進氣旁通閥同樣處于打開狀態(tài)，也就是說流入的空氣不經(jīng)過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發(fā)動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發(fā)動機在小負荷工況下低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態(tài)，接下來，ECU將打開機械增壓器的電磁離合器，與此同時，斷開機械增壓旁通閥，這樣就會使機械增壓器獨立運轉(zhuǎn)。這時發(fā)動機既可以達到優(yōu)越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不低于1500 r/min時，渦輪增壓器開始接通參與運作，也就是機械增壓器和渦輪增壓器一起運轉(zhuǎn)。如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉(zhuǎn)，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發(fā)動機運作，消耗發(fā)動機的能量，而當發(fā)動機達到中高轉(zhuǎn)速時，才能體現(xiàn)出渦輪增壓的優(yōu)勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協(xié)調(diào)配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現(xiàn)象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉(zhuǎn)速的情況下相互配合，在最大程度上取得了較好的增壓效果。

4 結(jié)論與期望

在機械渦輪增壓系統(tǒng)里面，其發(fā)動機要具備兩套增壓系統(tǒng)，第一套是依賴機械增壓器里面的壓氣機壓縮進氣，而第二套是依賴渦輪壓縮進氣。這兩套增壓系統(tǒng)的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發(fā)動機接觸的電磁離合器的接通或斷開，操縱進排氣旁通閥的接通或斷開。這樣才能使機械增壓器與渦輪增壓器協(xié)調(diào)配合使用，達到更好的效果。

目前只有很少的汽車公司或汽車改裝廠涉及到這種技術(shù)，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術(shù)，與機械渦輪增壓技術(shù)相結(jié)合并運用到實際中，那么將對民用型的中端汽車的使用性能、經(jīng)濟性能，動力性能給予一定的提高，這會促使更多的消費者來體驗這種系統(tǒng)的車。那么隨著顧客對這種系統(tǒng)使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統(tǒng)將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內(nèi)燃機增壓技術(shù)[M].上海：同濟大學出版社，1993：24-269.

[3]朱會田，彭生輝，戴啟清.車用汽油機廢氣渦輪增壓存在障礙及對策[J].小型內(nèi)燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內(nèi)燃機原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.endprint