渦輪增壓器構(gòu)造及工作原理
發(fā)布日期:2017-08-28 09:57 來源:http://suitcaseofstyle.com 點(diǎn)擊:
渦輪增壓器構(gòu)造及工作原理
發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒作功來產(chǎn)生功率的,輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制,所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制,如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài),再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來增加燃料量,提高燃燒作功能力。在目前的技術(shù)條件下,渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。
構(gòu)造:渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機(jī)器,渦輪室進(jìn)氣口與排氣歧管相連,排氣口接在排氣管上;
增壓器進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連,排氣口接在進(jìn)氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi),二者同軸剛性聯(lián)接渦輪
渦輪部分是個(gè)向心式的徑流或混流裝置,由鑄造的渦輪葉輪、葉輪隔熱罩及渦輪殼組成,進(jìn)氣口位于渦輪殼的外直徑處。廢氣流進(jìn)渦輪,經(jīng)葉輪葉片,從渦輪殼直徑的中心部位流出。
n壓氣機(jī)
壓氣機(jī)部分是個(gè)離心式或徑向外流式裝置,由鑄造的壓氣機(jī)葉輪、后蓋板及壓氣機(jī)殼組成,進(jìn)氣口位于壓氣機(jī)殼直徑的中心部位處??諝庠趬簹鈾C(jī)內(nèi)向外流,經(jīng)葉輪叫片,從壓氣機(jī)殼的外直徑處流出。
n中間殼和轉(zhuǎn)子
渦輪增壓器卸去所連接的壓氣機(jī)殼和渦輪殼后剩下的部分稱為中間殼和轉(zhuǎn)子總成。中間殼(又稱軸承殼)以一個(gè)精心設(shè)計(jì)的軸承系統(tǒng)來支撐壓氣機(jī)和渦輪的輪輪系統(tǒng)。這一為高速運(yùn)轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的軸承系統(tǒng)不能象曲軸的軸承那樣承受重的載荷,而是必須精確地定位兩只葉輪的位置,使其盡可能靠近兩端殼子的輪廓型線。這種定位的關(guān)鍵是向中間殼油孔、軸承和軸之間的間隙注入潤(rùn)滑油。注入到間隙里的潤(rùn)滑油對(duì)提高渦輪增壓器的效率和延長(zhǎng)使用壽命是極其重要的。
原理:渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī),通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪,渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快,廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。
技術(shù):渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣歧管上,處在高溫,高壓和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀況下,其工作環(huán)境非常惡劣,工作要求又比較苛刻,因此對(duì)制造的材料和加工技術(shù)都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)的“浮式軸承”,它工作轉(zhuǎn)速可達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分以上,加上環(huán)境溫度可達(dá)六、七百度以上,決非一般軸承所能承受,由于軸承與機(jī)體內(nèi)壁間有油液做冷卻,又稱“全浮式軸承”。
缺點(diǎn):另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)增力的作用,但也有它的缺點(diǎn),其中最明顯的是,“滯后響應(yīng)”,即由于葉輪的慣性作用對(duì)油門驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩,即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒,使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對(duì)于要突然加速或超車的汽車而言,瞬間會(huì)有點(diǎn)提不上勁的感覺。
改進(jìn):但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情,它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣工作的,這些廢氣的能量如果不加以利用也會(huì)白白地浪費(fèi)掉。因此,自從渦輪增壓器面世以來,人們就經(jīng)常對(duì)它進(jìn)行技術(shù)改造,例如:提高加工精度,盡量減少渦輪與渦輪室內(nèi)壁的間隙,以便提高廢氣能量利用率;采用新型材料陶瓷,利用陶瓷的耐熱高,剛度強(qiáng),重量輕的優(yōu)點(diǎn),可以將渦輪增壓器做得更加緊湊,體積更少,而且能減少渦輪的“滯后響應(yīng)”時(shí)間。
在最近30年時(shí)間里,渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類型的汽車上,它彌補(bǔ)了一些自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的先天不足,會(huì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上,因此許多柴油機(jī)制造公司都采用這種增壓技術(shù)來改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率,藉以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的高性能化。