渦輪(lun)增壓器(qi)結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)
渦輪(lun)增壓器(qi)結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)
渦輪(lun)增壓器(qi)實際(ji)上是壹種(zhong)空(kong)氣(qi)壓縮機(ji)，通(tong)過(guo)壓縮空(kong)氣(qi)來增加進(jin)氣(qi)量(liang)。它是利(li)用(yong)發動機(ji)排(pai)出的(de)廢氣慣(guan)性(xing)沖(chong)力(li)來推動渦輪(lun)室(shi)內(nei)的(de)渦輪(lun)，渦輪(lun)又(you)帶動同軸(zhou)的(de)葉輪，葉輪壓送由(you)空(kong)氣(qi)濾清器(qi)管道送來的(de)空(kong)氣(qi)，使(shi)之(zhi)增壓進(jin)入(ru)氣(qi)缸(gang)。當(dang)發動機(ji)轉(zhuan)速增大，廢氣排(pai)出速度(du)與(yu)渦輪(lun)轉(zhuan)速也同步增加，葉輪就(jiu)壓縮更多的(de)空(kong)氣(qi)進(jin)入(ru)氣(qi)缸(gang)，空(kong)氣(qi)的(de)壓力(li)和密度(du)增大可以(yi)燃燒(shao)更多的(de)燃(ran)料，相(xiang)應增加燃(ran)料(liao)量(liang)和調整發動機(ji)的(de)轉(zhuan)速，就(jiu)可以(yi)增加發動機(ji)的(de)輸出功率了。
發展情況
渦輪(lun)增壓器(qi)已經(jing)普(pu)及(ji)到(dao)許多類型的(de)汽(qi)車上，它彌(mi)補了壹(yi)些(xie)自(zi)然(ran)吸(xi)氣(qi)式(shi)發動機(ji)的(de)先(xian)天不(bu)足，使(shi)發動機(ji)在(zai)不(bu)改(gai)變(bian)排氣量(liang)的(de)情(qing)況下可以(yi)提高(gao)輸出功率30%以(yi)上。因此(ci)許多汽(qi)車制(zhi)造(zao)公(gong)司都采用(yong)這(zhe)種(zhong)增壓技術(shu)來改(gai)進(jin)發動機(ji)的(de)輸出功率，藉以(yi)實現轎(jiao)車的(de)高(gao)性(xing)能化。
優(you)點
渦輪(lun)增壓器(qi)有(you)四個(ge)主要優(you)點:
1、提高(gao)發動機(ji)升(sheng)功率。在發動機(ji)排(pai)量不(bu)變的(de)情(qing)況下可以(yi)通過(guo)增加進(jin)氣(qi)密度(du)，讓(rang)發動機(ji)可以(yi)多噴油(you)，從(cong)而提高(gao)發動機(ji)的(de)功(gong)率，加裝(zhuang)增壓器(qi)後的(de)發動機(ji)的(de)功(gong)率及扭矩要增大20%~30%。反之在(zai)同樣(yang)的(de)功(gong)率輸出的(de)要求(qiu)下可以(yi)降低發動機(ji)的(de)缸(gang)徑(jing)，縮(suo)小(xiao)發動機(ji)的(de)體(ti)積(ji)和(he)重(zhong)量。
2、改(gai)善(shan)發動機(ji)的(de)排(pai)放(fang)。渦輪(lun)增壓器(qi)發動機(ji)通(tong)過(guo)改(gai)善(shan)發動機(ji)的(de)燃(ran)燒(shao)效率，減少(shao)發動機(ji)廢氣中(zhong)顆粒(li)物和(he)氮氧化(hua)物(wu)等(deng)有(you)害成(cheng)分(fen)的(de)排(pai)量。是(shi)柴油(you)發動機(ji)達(da)到(dao)歐二(er)以(yi)上排放(fang)標準(zhun)*的(de)配(pei)置(zhi)。
3、提供(gong)高(gao)原補償(chang)的(de)功(gong)能。部分(fen)高(gao)海(hai)拔地區(qu)，海(hai)拔越(yue)高(gao)，空(kong)氣(qi)越(yue)稀(xi)薄，帶(dai)渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)發動機(ji)就(jiu)可以(yi)克服因高(gao)原空(kong)氣(qi)稀(xi)薄導(dao)致(zhi)的(de)發動機(ji)的(de)功(gong)率下降。
4、提高(gao)燃油經(jing)濟(ji)性(xing)，降低油耗(hao)。由(you)於帶渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)發動機(ji)燃(ran)燒(shao)性(xing)能更好(hao)，可以(yi)節省(sheng)燃油(you)3%-5%。
缺點
渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)缺(que)點是(shi)滯後(hou)，即(ji)由(you)於葉輪的(de)慣(guan)性(xing)作用(yong)對(dui)油門驟時(shi)變(bian)化(hua)反應遲(chi)緩，使(shi)發動機(ji)延(yan)遲(chi)增加或(huo)減(jian)少(shao)輸出功率，這對(dui)於要突(tu)然(ran)加速或超(chao)車的(de)汽(qi)車而(er)言，瞬間會有(you)點提不(bu)上勁(jin)的(de)感(gan)覺。
原(yuan)理
結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)
首(shou)先(xian)說說渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)大(da)概(gai)結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)，廢氣渦輪(lun)增壓器(qi)主要由(you)泵(beng)輪(lun)和(he)渦輪(lun)組(zu)成(cheng)，當(dang)然(ran)還有(you)其他壹些(xie)控制(zhi)元(yuan)件(jian)。泵(beng)輪(lun)和(he)渦輪(lun)由(you)壹根軸(zhou)相連(lian)，也就(jiu)是轉子(zi)，發動機(ji)排(pai)出的(de)廢氣驅(qu)動泵(beng)輪(lun)，泵(beng)輪(lun)帶(dai)動(dong)渦輪(lun)旋(xuan)轉，渦輪(lun)轉(zhuan)動後給(gei)進(jin)氣(qi)系(xi)統(tong)增壓。增壓器(qi)安(an)裝在發動機(ji)的(de)排(pai)氣壹(yi)側，所(suo)以(yi)增壓器(qi)的(de)工(gong)作溫度(du)很高(gao)，而且增壓器(qi)在工(gong)作時(shi)轉子(zi)的(de)轉(zhuan)速非常高(gao)，可達(da)到(dao)每分鐘(zhong)十幾(ji)萬(wan)轉(zhuan)，如(ru)此(ci)高(gao)的(de)轉(zhuan)速和溫度(du)使(shi)得常見(jian)的(de)機(ji)械滾針(zhen)或滾珠(zhu)軸(zhou)承(cheng)無法(fa)為(wei)轉子(zi)工(gong)作，因此(ci)渦輪(lun)增壓器(qi)普遍(bian)采用(yong)全(quan)浮(fu)動軸(zhou)承(cheng)，由(you)機(ji)油(you)來進(jin)行(xing)潤滑(hua)，還有(you)冷卻(que)液(ye)為增壓器(qi)進(jin)行(xing)冷卻(que)。以(yi)前，渦輪(lun)增壓器(qi)大都用(yong)在(zai)柴油發動機(ji)上，因為(wei)汽(qi)油和(he)柴(chai)油(you)的(de)燃(ran)燒(shao)方式(shi)不(bu)壹樣(yang)，因此(ci)發動機(ji)采用(yong)渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)形(xing)式也(ye)有(you)所(suo)區(qu)別。
汽(qi)油發動機(ji)不(bu)同於柴油(you)發動機(ji)，它(ta)進(jin)入(ru)氣(qi)缸(gang)的(de)不(bu)是空(kong)氣(qi)，而是汽(qi)油與(yu)空(kong)氣(qi)的(de)混合(he)氣(qi)，壓力(li)過(guo)大容(rong)易(yi)爆(bao)燃。因此(ci)，安(an)裝渦輪(lun)增壓器(qi)必須(xu)要避免爆(bao)燃，這(zhe)裏(li)涉及兩(liang)個相(xiang)關(guan)問題，壹個是高(gao)溫控制(zhi)，另(ling)壹(yi)個是點(dian)火時(shi)間控制(zhi)。
強(qiang)制(zhi)性(xing)增壓後，汽(qi)油機(ji)壓縮和(he)燃(ran)燒(shao)時的(de)溫度(du)和(he)壓力(li)都會增加，爆(bao)燃傾(qing)向(xiang)增加。另(ling)外(wai)，汽(qi)油機(ji)排(pai)氣溫度(du)比(bi)柴(chai)油機(ji)高(gao)，而且不(bu)宜采用(yong)增大氣(qi)門(men)重(zhong)疊(die)角(進(jin)、氣(qi)排(pai)門同時開啟(qi)的(de)時(shi)間)方式(shi)來加強排(pai)氣(qi)的(de)降溫，降低壓縮比(bi)又(you)會造成(cheng)燃(ran)燒(shao)不(bu)充(chong)分。還(hai)有(you)，汽(qi)油機(ji)的(de)轉(zhuan)速比(bi)柴(chai)油機(ji)高(gao)，空(kong)氣(qi)流量變(bian)化(hua)大，很容(rong)易造(zao)成(cheng)渦輪(lun)增壓器(qi)反應滯後。針(zhen)對汽(qi)油機(ji)使(shi)用(yong)渦輪(lun)增壓器(qi)出現的(de)壹(yi)系列問題，工(gong)程(cheng)師有(you)針(zhen)對性(xing)地壹(yi)壹做了改(gai)進(jin)，使(shi)汽(qi)油機(ji)也(ye)能用(yong)上廢氣渦輪(lun)增壓器(qi)。
中冷器(qi)
溫度(du)增高(gao)，這樣(yang)不(bu)僅影響(xiang)充(chong)氣效(xiao)率，還容(rong)易(yi)產生爆(bao)燃。因此(ci)要裝(zhuang)置(zhi)降低進(jin)氣(qi)溫度(du)的(de)設(she)備，這(zhe)就(jiu)是中間冷卻(que)器(qi)。它安(an)裝在渦輪(lun)增壓器(qi)出口(kou)與(yu)進(jin)氣(qi)管之(zhi)間，對進(jin)入(ru)氣(qi)缸(gang)的(de)空(kong)氣(qi)進(jin)行(xing)冷卻(que)。中(zhong)間冷卻(que)器(qi)就(jiu)象散熱器(qi)，用(yong)風冷卻(que)或(huo)者水冷卻(que)，空(kong)氣(qi)的(de)熱量通過(guo)冷卻(que)而(er)逸散到(dao)大氣(qi)中去(qu)。據測試(shi)，性(xing)能良(liang)好(hao)的(de)中(zhong)間冷卻(que)器(qi)不(bu)但(dan)可以(yi)使(shi)發動機(ji)壓縮比(bi)能(neng)保(bao)持(chi)壹(yi)定值(zhi)而不(bu)會產生爆(bao)燃，同時降低溫度(du)也(ye)可提高(gao)進(jin)氣(qi)壓力(li)，進(jin)壹(yi)步提高(gao)發動機(ji)的(de)有(you)效功(gong)率。
葉輪
由(you)於汽(qi)油發動機(ji)轉(zhuan)速範圍(wei)寬(kuan)，空(kong)氣(qi)流量變(bian)化(hua)大，因此(ci)渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)壓縮葉輪外(wai)形是(shi)復(fu)雜(za)的(de)三元曲面超(chao)薄壁(bi)葉輪片(pian)，壹(yi)般有(you)12~30片(pian)葉，呈放(fang)射(she)線(xian)狀(zhuang)曲線排(pai)列，葉片(pian)厚(hou)度(du)在(zai)0.5毫(hao)米(mi)以(yi)下，采用(yong)鋁(lv)材用(yong)特(te)殊鑄(zhu)造法(fa)制(zhi)作(zuo)。葉片(pian)形(xing)狀(zhuang)的(de)優(you)劣直(zhi)接(jie)影響(xiang)到(dao)到(dao)渦輪(lun)增壓發動機(ji)的(de)性(xing)能。葉輪形(xing)狀(zhuang)角度(du)越(yue)合(he)理(li)，質(zhi)量越(yue)輕(qing)，葉輪的(de)啟(qi)動就(jiu)越(yue)靈(ling)敏(min)，渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)天(tian)生缺(que)陷(xian)"反應滯後"也(ye)就(jiu)越(yue)小(xiao)。
爆(bao)燃傳(chuan)感(gan)器(qi)
除了(le)降低溫度(du)來減少爆(bao)燃的(de)可能(neng)外，還要采用(yong)爆(bao)燃傳(chuan)感(gan)器(qi)，它的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)是在產生爆(bao)燃之(zhi)時(shi)，傳感(gan)器(qi)感(gan)到(dao)不(bu)正常的(de)振(zhen)動會(hui)立(li)即(ji)將(jiang)信(xin)息反饋至發動機(ji)ECU(電子(zi)控(kong)制(zhi)單(dan)元)控制(zhi)系(xi)統(tong)，將(jiang)點(dian)火定時(shi)稍推遲(chi)壹點(dian)，不(bu)產生爆(bao)燃的(de)時(shi)候再恢(hui)復(fu)正常點火定時(shi)。
由(you)於轎(jiao)車汽(qi)油機(ji)的(de)轉(zhuan)速比(bi)柴(chai)油機(ji)高(gao)，空(kong)氣(qi)流速快而(er)且變化(hua)範圍(wei)大，因此(ci)它的(de)渦輪(lun)增壓器(qi)有(you)更高(gao)的(de)要求(qiu)。現代(dai)轎(jiao)車發動機(ji)已(yi)普遍采用(yong)電子(zi)噴射(she)系(xi)統(tong)，在電子(zi)控(kong)制(zhi)技術(shu)及(ji)新材料(liao)的(de)配(pei)合(he)下，渦輪(lun)增壓器(qi)在汽(qi)油機(ji)上的(de)應用(yong)也(ye)會日(ri)益普(pu)遍。
轎(jiao)車用(yong)的(de)廢氣渦輪(lun)增壓器(qi)都采用(yong)單(dan)入口(kou)渦輪(lun)外(wai)殼(ke)，也(ye)就(jiu)是說只(zhi)利(li)用(yong)廢氣排(pai)氣的(de)壓力(li)能量(liang)，不(bu)需(xu)使(shi)用(yong)其它的(de)輔助(zhu)能量。由(you)於轎(jiao)車發動機(ji)的(de)轉(zhuan)速範圍(wei)大，因此(ci)廢氣渦輪(lun)增壓器(qi)必須(xu)要有(you)調節裝置(zhi)，以(yi)使(shi)發動機(ji)能(neng)在壹定轉(zhuan)速範圍(wei)內獲(huo)得比(bi)較(jiao)恒(heng)定的(de)增壓壓力(li)。另外(wai)，汽(qi)油機(ji)是(shi)點燃式(shi)點(dian)火，它(ta)的(de)壓縮比(bi)是(shi)有(you)壹定範圍(wei)限制(zhi)的(de)，過(guo)高(gao)就(jiu)會引發爆(bao)燃。因此(ci)，還要有(you)爆(bao)燃檢(jian)測(ce)及控(kong)制(zhi)機(ji)構(gou)，隨時調整點火提前角。
轎(jiao)車的(de)廢氣渦輪(lun)增壓器(qi)壹般(ban)安(an)裝在排(pai)氣管附近，渦輪(lun)和(he)葉輪分(fen)別裝(zhuang)在(zai)渦輪(lun)室(shi)和(he)增壓器(qi)內，二(er)者同軸(zhou)剛(gang)性(xing)聯接(jie)，同步旋(xuan)轉(zhuan)。
當(dang)不(bu)需(xu)要增壓時，例(li)如(ru)怠速或者有(you)爆(bao)燃先(xian)兆時(shi)，壹(yi)部分(fen)排(pai)氣(qi)會通過(guo)旁通(tong)閥(fa)泄(xie)出而不(bu)進(jin)入(ru)渦輪(lun)增壓器(qi)。當(dang)發動機(ji)轉(zhuan)速每分鐘(zhong)達(da)到(dao)2000轉時(shi)，電磁(ci)閥就(jiu)會關(guan)閉旁(pang)通(tong)閥(fa)讓排氣(qi)流指向渦輪(lun)壹(yi)側，使(shi)渦輪(lun)轉(zhuan)動。另外(wai)還有(you)壹種(zhong)設(she)計(ji)，就(jiu)是調節渦輪(lun)葉片(pian)的(de)角(jiao)度(du)，通(tong)過(guo)阻力(li)的(de)改(gai)變(bian)來調節渦輪(lun)的(de)轉(zhuan)速，從而(er)改(gai)變(bian)增壓量。
對(dui)空(kong)氣(qi)進(jin)行(xing)冷卻(que)可以(yi)使(shi)空(kong)氣(qi)收(shou)縮增大密度(du)，在(zai)同等(deng)容積(ji)下塞(sai)進(jin)更多空(kong)氣(qi)，還可以(yi)防(fang)止(zhi)爆(bao)燃。因此(ci)轎(jiao)車的(de)渦輪(lun)增壓器(qi)都安(an)裝有(you)中間冷卻(que)器(qi)，這種(zhong)中(zhong)間冷卻(que)器(qi)壹般(ban)用(yong)空(kong)氣(qi)冷卻(que)，安(an)裝在發動機(ji)散(san)熱器(qi)前面、旁(pang)邊或(huo)者單(dan)*個位置(zhi)，利(li)用(yong)汽(qi)車迎(ying)面(mian)氣(qi)流或者自(zi)身風扇(shan)冷卻(que)。
渦輪(lun)增壓器(qi)的(de)關(guan)鍵零(ling)件是軸(zhou)承(cheng)。這種(zhong)根據潤滑(hua)形式(shi)命(ming)名(ming)的(de)軸(zhou)承(cheng)被(bei)稱為"全(quan)浮(fu)式軸(zhou)承(cheng)"，工(gong)作轉(zhuan)速*，工(gong)作環(huan)境惡劣(lie)。因此(ci)，保(bao)證(zheng)潤滑(hua)是非常重要的(de)事(shi)情。如(ru)果因油(you)壓低導(dao)致(zhi)機(ji)油(you)供(gong)給(gei)緩慢(man)，就(jiu)會損(sun)壞軸(zhou)承(cheng)從而(er)導(dao)致(zhi)渦輪(lun)增壓器(qi)失效(xiao)。在正常的(de)發動機(ji)啟(qi)動是不(bu)會發生此(ci)類故障(zhang)的(de)，但(dan)如果(guo)發動機(ji)更換(huan)機(ji)油(you)和機(ji)油(you)過(guo)濾器(qi)後*次啟動，就(jiu)會產生機(ji)油(you)供(gong)給(gei)緩慢(man)現象，使(shi)軸(zhou)承(cheng)缺乏(fa)機(ji)油(you)潤滑(hua)。在這(zhe)種(zhong)情(qing)況下，啟(qi)動(dong)後(hou)要怠速運(yun)轉3分(fen)鐘(zhong)左(zuo)右(you)，不(bu)可直(zhi)接(jie)將(jiang)轉(zhuan)速提升(sheng)到(dao)渦輪(lun)增壓器(qi)啟動(dong)轉速。同樣(yang)，在高(gao)速及上坡後也不(bu)要使(shi)發動機(ji)立(li)即(ji)停止(zhi)，要使(shi)發動機(ji)繼續(xu)怠速運(yun)行(xing)1分鐘左(zuo)右(you)，使(shi)仍(reng)繼續(xu)空(kong)轉(zhuan)的(de)渦輪(lun)增壓器(qi)軸(zhou)承(cheng)不(bu)會缺油。因此(ci)，使(shi)用(yong)渦輪(lun)增壓器(qi)汽(qi)車的(de)司機(ji)，壹(yi)定要遵循廠家的(de)指示操作，還(hai)要十(shi)分註(zhu)意(yi)機(ji)油(you)的(de)質(zhi)量，不(bu)宜將(jiang)渦輪(lun)增壓器(qi)汽(qi)車視同壹般汽(qi)車進(jin)行(xing)操作。
渦輪(lun)增壓器(qi)結(jie)構(gou)原(yuan)理(li)
