機械渦輪增壓器技術探析

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的原理，設想著把增壓器壽命提高技術與機械渦輪增壓技術結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，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，更好的經濟性等。所以機械渦輪增壓技術隨之而生，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。如果增壓器轉速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉速低，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。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的方法可以解決由于增壓器轉速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術的展望

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，下面是機械渦輪增壓技術的原理。

機械增壓器靠發動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉?？諝馔ㄟ^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動機進氣增壓結構示意圖，當發動機在怠速工況狀態下，節氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態，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，空氣經過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經過機械增壓器；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，也就是說流入的空氣不經過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發動機在小負荷工況下低轉速運轉時，發動機轉速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態，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。這時發動機既可以達到優越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發動機的轉速不低于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。如果發動機的轉速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發動機達到一定轉速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發動機運作，消耗發動機的能量，而當發動機達到中高轉速時，才能體現出渦輪增壓的優勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協調配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發動機低速轉動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉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 結論與期望

在機械渦輪增壓系統里面，其發動機要具備兩套增壓系統，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。這兩套增壓系統的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發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調配合使用，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，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術，與機械渦輪增壓技術相結合并運用到實際中，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的車。那么隨著顧客對這種系統使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內燃機增壓技術[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].小型內燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內燃機原理[M].北京：機械工業出版社，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的原理，設想著把增壓器壽命提高技術與機械渦輪增壓技術結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，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，更好的經濟性等。所以機械渦輪增壓技術隨之而生，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。如果增壓器轉速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉速低，則需油量就小?；谶@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。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的方法可以解決由于增壓器轉速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術的展望

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，下面是機械渦輪增壓技術的原理。

機械增壓器靠發動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉?？諝馔ㄟ^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動機進氣增壓結構示意圖，當發動機在怠速工況狀態下，節氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態，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，空氣經過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經過機械增壓器；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，也就是說流入的空氣不經過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發動機在小負荷工況下低轉速運轉時，發動機轉速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態，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。這時發動機既可以達到優越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發動機的轉速不低于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。如果發動機的轉速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發動機達到一定轉速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發動機運作，消耗發動機的能量，而當發動機達到中高轉速時，才能體現出渦輪增壓的優勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協調配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發動機低速轉動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉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 結論與期望

在機械渦輪增壓系統里面，其發動機要具備兩套增壓系統，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。這兩套增壓系統的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發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調配合使用，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，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術，與機械渦輪增壓技術相結合并運用到實際中，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的車。那么隨著顧客對這種系統使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內燃機增壓技術[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].小型內燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內燃機原理[M].北京：機械工業出版社，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的原理，設想著把增壓器壽命提高技術與機械渦輪增壓技術結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，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，更好的經濟性等。所以機械渦輪增壓技術隨之而生，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。如果增壓器轉速高，那么增壓器軸承需油量就大，如果增壓器轉速低，則需油量就小?；谶@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。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的方法可以解決由于增壓器轉速差引起的缺油狀況。

3 機械渦輪增壓器技術的展望

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，下面是機械渦輪增壓技術的原理。

機械增壓器靠發動機曲軸帶動工作，渦輪增壓器由廢氣能量帶動運轉?？諝馔ㄟ^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動機進氣增壓結構示意圖，當發動機在怠速工況狀態下，節氣閥開度傳感器能夠檢測到這種狀態，機械增壓器和電磁離合器處于分離，這時發動機和機械增壓器之間的動力處于斷開狀態，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，空氣經過進氣旁通閥直接流入進氣管道里面，而不再經過機械增壓器；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，也就是說流入的空氣不經過渦輪增壓器，而是直接被吸入進氣歧管中。這說明發動機在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的。

當發動機在小負荷工況下低轉速運轉時，發動機轉速傳感器就會自動感知到目前機器所處的狀態，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。這時發動機既可以達到優越的油門相位，又可以提升扭矩輸出。此時，如果發動機的轉速不低于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。如果發動機的轉速高于3500 r/min，這時電磁離合器會自動關閉，機械增壓器停止運轉，只剩下渦輪增壓器單獨工作。當發動機達到一定轉速時，機械增壓器將會暫時停止工作，讓發動機運作，消耗發動機的能量，而當發動機達到中高轉速時，才能體現出渦輪增壓的優勢，所以這時要斷開機械增壓器。這樣兩種增壓器相互協調配合使用的方法可以避免渦輪遲滯現象，讓渦輪有足夠的加速時間，同時增加了發動機低速轉動時的扭矩。通過以上兩種增壓的方法，在不同轉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 結論與期望

在機械渦輪增壓系統里面，其發動機要具備兩套增壓系統，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。這兩套增壓系統的工況是由ECU決定的。在這里ECU要操縱機械增壓器與發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調配合使用，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，如果我們能逐步的完善對增壓器軸承的使用壽命技術，與機械渦輪增壓技術相結合并運用到實際中，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的車。那么隨著顧客對這種系統使用的信息反饋，相信機械渦輪雙增壓系統將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]宗立軍.汽油機渦輪增壓技術研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[2]宋守信.內燃機增壓技術[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].小型內燃機與摩托車，2002（4）.

[4]蔣德明.內燃機原理[M].北京：機械工業出版社，1986.endprint