汽車渦輪增壓技術(shù)在現(xiàn)代車上的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-11-30 18:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 縮更多的空氣進(jìn)入汽缸來(lái)增加燃料量，從而提高燃燒做功能力。因此在目前的技術(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。 我們平常所說(shuō)的渦輪增壓裝置其實(shí)就是一種 空氣壓縮機(jī) ，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，一般來(lái)說(shuō)，渦輪增壓都是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)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(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入 汽缸 。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)入汽缸，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。 渦輪增壓器連接在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管。氣缸內(nèi)排出的尾氣帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，與燃?xì)廨啓C(jī)類似。渦輪通過(guò)軸與安裝在空氣過(guò)濾器與吸氣管之間的壓縮機(jī)相連。壓縮機(jī)把空氣壓縮到氣缸中。 在連接渦輪的軸另一端，壓縮機(jī)講空氣抽到氣缸中。壓縮機(jī)是一種離心泵，它在葉片的中心位置吸入空氣，并在旋轉(zhuǎn)時(shí) 無(wú)錫南洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）稿紙 9 將空氣甩到外面 。 （見(jiàn)圖 四 ） 下面我們?cè)賮?lái)看看渦輪器在汽車中的連接方式 首先是渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連 ，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上，最后渦輪和 葉輪 分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。這樣一個(gè)整體的渦輪增壓裝置就做好，你的發(fā)動(dòng)機(jī)就好像被 “ 超頻 ” 了。（見(jiàn)圖 四 ） 圖 四 渦輪增壓器在汽車中的連接方式 綜上我總結(jié)到渦輪增壓系統(tǒng)的工作步驟如下 ① 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，推動(dòng)渦輪排氣端的渦輪葉輪，并使之旋轉(zhuǎn)。由此便能帶動(dòng)與之相連的另一側(cè)的壓氣機(jī)葉輪也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。 ② 壓氣機(jī)葉輪把空氣從進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制吸進(jìn)，并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮后，再進(jìn)入管徑越來(lái)越小的壓縮通道作二次壓縮，這些經(jīng)壓縮的空氣被注入汽缸內(nèi)燃燒。 無(wú)錫南洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）稿紙 10 ③ 有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有中 冷器，以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度，防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震。 ④ 被壓縮 (并被冷卻后 )的空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸，參與燃燒做功。 ⑤ 燃燒后的廢氣從排氣管排出，進(jìn)入渦輪，再重復(fù)以上 ① 的動(dòng)作。 （見(jiàn)圖 五 ） 圖 五 渦輪增壓工作 原理圖 三、 淺談廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng) 如果磨坊水位降低，則水流不足以轉(zhuǎn)動(dòng)水輪。如仍要碾米，則水流必須變細(xì)。對(duì) 于磨坊主，水流非常重要。同理，對(duì)于渦輪增壓器來(lái)說(shuō)，排氣能量同樣重要。 廢氣渦輪增壓器主要是由渦輪和壓氣機(jī)兩部分組成，渦輪 無(wú)錫南洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）稿紙 11 與壓氣機(jī)的葉輪安裝 在同一軸上；渦輪的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連，出氣口與排氣消聲器相連；壓氣機(jī)的進(jìn)氣口前段裝有空氣濾清器，出氣口則經(jīng)中冷器與進(jìn)氣管相連。中冷器全稱為中間冷卻器，其功用是使增壓后的空氣進(jìn)入氣缸前進(jìn)行中間冷卻，以降低進(jìn)氣溫度。這是因?yàn)榭諝饨?jīng)增壓后溫度會(huì)升高，空氣的密度并不能隨其壓力成正比增加，適當(dāng)對(duì)增壓后的空氣進(jìn)行冷卻，可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。常用廢氣渦 輪增壓系統(tǒng)如圖六所示。 圖六 廢氣渦輪增壓器安裝位置 發(fā)動(dòng)機(jī)工作 時(shí)，由排氣管排出的高溫、高壓廢氣流經(jīng)增壓 無(wú)錫南洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）稿紙 12 器的渦輪殼，在廢氣進(jìn)入渦輪殼時(shí)利用廢氣通道截面的變化（由大到小）來(lái)提高廢氣的流速，使高速流動(dòng)的廢氣按一定方向沖擊渦輪，并帶動(dòng)壓氣機(jī) 葉輪一起旋轉(zhuǎn)，增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高，每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)甚至數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)。經(jīng)空氣濾清器濾清后的空氣被吸入壓氣機(jī)殼，旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪將進(jìn)入壓氣機(jī)殼的空氣甩向葉輪邊緣出氣口，使空氣的壓力和流速升高，并利用壓氣機(jī)出氣口處通道截面的變化（由小到大）進(jìn)一步提高空氣壓力 ，增壓后的空氣經(jīng)中冷器和進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸。（見(jiàn)圖七） 圖 七 廢氣渦輪增壓基本原理圖 增壓器的增壓壓力取決于其轉(zhuǎn)速，而在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷一定時(shí)，廢氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速與廢氣流經(jīng)渦輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)。因此，改變廢氣流經(jīng)渦輪的速度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓壓力的控制。 無(wú)錫南洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）稿紙 13 控制增壓壓力的方法主要有三種：旁通閥式、節(jié)流閥式和可調(diào)葉片式，旁通閥式增壓控制室利用旁通閥控制流經(jīng)渦輪的廢氣量；節(jié)流閥式增壓控制是利用 節(jié)流閥控制渦輪進(jìn)氣口流通截面；可調(diào)葉片式增壓控制是利用可調(diào)葉片控制渦輪受力有效截面。最終都是通過(guò)改變廢氣流 經(jīng)渦輪速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓壓力的控制。 (1)旁通閥式增壓壓力控制 渦輪增壓器有兩個(gè)難題 ： ① 在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高時(shí)渦輪轉(zhuǎn)速也很高壓縮空氣量超出需要 。 ② 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)渦輪又達(dá)不到所要求的轉(zhuǎn)速 。 空氣
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