【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件下，采用渦輪端帶排氣放氣閥的增壓器，可大大改善增壓發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩特性及低、中速時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性。 就拿汽油機(jī)工作原理來(lái)說(shuō)，每向氣缸里面提供 1 公斤的汽油，大約需要?dú)飧孜?15 公斤的空氣，才能保證汽油充分燃燒。然而這 15 公斤的空氣，其體積將是非常大的，光靠氣缸在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程產(chǎn)生的真空度，不容易將這么大體積的空氣完全吸入。因此，提高發(fā)動(dòng)機(jī)吸入氣體的能力，也就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率就顯得尤為重要。 渦輪增壓工作示意圖 江西理工大學(xué) 2021屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 渦輪增壓 發(fā)動(dòng)機(jī)是依靠 渦輪增壓 器來(lái)加大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的一種發(fā)動(dòng)機(jī) ， 渦 輪增壓 器實(shí)際上就是一個(gè)空氣壓縮機(jī)。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣作為動(dòng)力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪 (位于排氣道內(nèi) )，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪位于進(jìn)氣道內(nèi)，葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來(lái)的新鮮空氣，再送入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量就相應(yīng)地得到增加，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。 渦輪增壓器的優(yōu)缺點(diǎn) ? 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)： 1. 在發(fā)動(dòng)機(jī)不需要重大變化的情況下，使功率上升 20%～ 50%，高增壓超過(guò)100%； 2. 回收一部分廢氣能量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性提高 3%～ 4%； 3. 在 高原地區(qū)，可恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率； 4. 排氣噪聲相對(duì)減少，對(duì)減少排氣污染有利； 5. 增大轉(zhuǎn)矩，提高汽車裝載質(zhì)量。 ? 渦輪增壓的缺點(diǎn)： 1. 購(gòu)車價(jià)格相對(duì)較高且后期保養(yǎng)，維修費(fèi)用高； 2. 發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命較自然吸氣要短； 3. 對(duì)車主日常使用有更高要求 。 比如：冷車要充分預(yù)熱，停車時(shí)要怠速冷卻再熄火，因此帶來(lái)諸多不便； 4. 耗費(fèi)機(jī)油。要說(shuō)明的是并非 “ 燒 ” 機(jī)油，而是渦輪的工作特點(diǎn)和渦輪需機(jī)油冷卻所致。 江西理工大學(xué) 2021屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第三章 渦輪增壓器 改裝 渦輪增壓器的選擇 由于時(shí)下市售車為了顧及運(yùn)轉(zhuǎn)精度、油耗、耐用性等多方面考量，在渦輪容量、增壓值或者 A/R 值 （ A 是 Aera“區(qū)域”的簡(jiǎn)寫(xiě)，指的是渦輪排氣側(cè)入口處最窄的橫切面積， R 值是 Radius“半徑”的縮寫(xiě)，指的是入口處最窄的橫切面積的中心點(diǎn)到渦輪本體中心點(diǎn)的距離，兩者的比例就是 A/R 值。）方面通常都會(huì)采用較保守的設(shè)定，所以就改裝的觀點(diǎn)來(lái)看，原廠 渦輪增壓器 當(dāng)然還有再升級(jí)的空間。而在進(jìn)行 渦輪增壓器 加裝或升級(jí)的時(shí)候，很多人都會(huì)感到困惑，到底是要選擇能夠發(fā)揮大功率的 渦輪增壓器 ，還是要選擇擅長(zhǎng)反應(yīng)低轉(zhuǎn)速就能發(fā)揮的扭力型 渦輪增壓器 呢 ? 事實(shí)上，內(nèi)部容量大小，不過(guò)是配合各式渦輪有所不同的特性來(lái)設(shè)計(jì)的，而發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)然也有自己的 特性，單凸和雙凸就各有長(zhǎng)處。選擇渦輪時(shí)也要考量其發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，此外排氣量也非常重要。舉例來(lái)說(shuō)，大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)上裝置扭力型的小容量渦輪，雖然它有低轉(zhuǎn)反應(yīng)佳的優(yōu)點(diǎn)， 渦輪增壓器 非?？炀统霈F(xiàn)效果，但容量也很快就塞滿了，轉(zhuǎn)眼間轉(zhuǎn)速已達(dá)到最高點(diǎn)了，壓力亦很難增加上去，因此到了排廢氣能量較大的高轉(zhuǎn)區(qū)域，增壓已經(jīng)達(dá)到極限，無(wú)法進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣量，這時(shí)要它再將功率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速向上提升實(shí)在非常勉強(qiáng)。當(dāng)然也無(wú)法期待能夠輸出高功率，這便是小型渦輪的不利點(diǎn)。相反地，若是想讓渦輪到高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生大功率才開(kāi)始發(fā)揮作用，則加大渦輪本體 的體積是提升增壓風(fēng)量最快的方法。不過(guò)，渦輪的容量越大，雖能夠?qū)⒃蕉嗟目諝馑腿肫變?nèi)，但是驅(qū)動(dòng)渦輪所需的動(dòng)力也必須相對(duì)增大。也就是說(shuō)，要驅(qū)動(dòng)容量越大的渦輪并使其完全發(fā)揮增壓效果，發(fā)動(dòng)機(jī)本身也就必須具有越大的排量。而如果在小排量的車上使用大型渦輪的話，在發(fā)動(dòng)機(jī)排放廢氣量較小時(shí)的低轉(zhuǎn)速區(qū)域，渦輪本身的旋轉(zhuǎn)速率相對(duì)地?zé)o法提高，增壓值亦很難提升上去。所以只要葉片的轉(zhuǎn)速降下去，便很難快速再加速上來(lái)，這也就形成渦輪最嚴(yán)重的缺點(diǎn) 渦輪 遲滯 。 所以如果是發(fā)動(dòng)機(jī)在同樣增壓值的情況下，分別使用一大一小不同容量的渦輪時(shí)，就動(dòng)力 輸出來(lái)看，使用大渦輪的發(fā)動(dòng)機(jī)，在功率方面比較有利，但是在增壓反應(yīng)以及整體運(yùn)轉(zhuǎn)特性這邊，大渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)必然無(wú)法和小渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)相抗衡。所以如果能同時(shí)擁有功率大，反應(yīng)快是許多性能狂的夢(mèng)想。因此，便有廠家推出江西理工大學(xué) 2021屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 采用進(jìn)氣側(cè)大配合排氣側(cè)小的混種型 渦輪增壓器 ，十分受到歡迎。其優(yōu)點(diǎn)在于具有反應(yīng)極快，高轉(zhuǎn)功率輸出良好，可兼顧全轉(zhuǎn)速域的表現(xiàn)。以 HKS 2530 為例，其便是由 A/R80 的驅(qū)動(dòng)輪再組合 A/R60 的壓縮輪。不過(guò)，這種搭配如果太過(guò)極端的話，很容易發(fā)生排氣壓力過(guò)大，甚至是熔毀葉片的情形。解決的方法除了使用運(yùn)作靈敏的排氣泄壓閥 、大口徑 渦輪排氣管 之外，最徹底的還是運(yùn)用高強(qiáng)度的鈦合金排氣葉片，當(dāng)然，其輕量化的特質(zhì)順道對(duì) 渦輪反應(yīng)的增進(jìn)也有不小益處 。 渦輪增壓器的 安裝 流程 a) 在安裝替換的渦輪增壓器時(shí) ,必須確保在空氣濾清器 ,壓氣機(jī)進(jìn)氣管及排氣管中無(wú)外來(lái)物體 ,因?yàn)榧词故巧俚幕蜍浀奈矬w也會(huì)造成渦輪增壓器葉輪的嚴(yán)重?fù)p壞 . b) 謹(jǐn)防雜物及碎屑片進(jìn)入渦輪增壓器的進(jìn)口中 . c) 為安裝方便起見(jiàn) ,對(duì)新的和替換的渦輪增壓器 ,會(huì)故意不擰緊螺栓 ,可能會(huì)有個(gè)別螺栓松脫 .如果渦輪增壓器上的螺栓都是擰緊的 ,所有的鎖緊墊片都是翹邊鎖緊的 ,并確保壓氣機(jī)殼和渦輪殼的 相對(duì)位置無(wú)誤。 a) 壓氣機(jī)殼和渦輪殼的螺栓和 V 型箍的螺母 ,直到兩端殼體可以沿中間殼周向轉(zhuǎn)動(dòng)為止 （若把殼子擰得太松，會(huì)使葉片碰殼，造成葉輪損壞，擰緊螺栓不得大于一圈半）。 b) 臨時(shí)用語(yǔ)兩個(gè)螺栓把滑輪增壓器固定在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管出呂的法蘭上。 c) 轉(zhuǎn)動(dòng)中間殼體，使渦輪增壓器的潤(rùn)滑油進(jìn)出油孔的密封墊片能同發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油管道相接，潤(rùn)滑油出油孔（大孔）必須朝下，孔的中心線偏離垂直方向不得大于 35 度。略微擰緊至少兩個(gè)螺栓或 V 型箍（視不同情況），以把中間殼固定在渦輪殼上。 d) 轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣機(jī)殼體，直到壓氣機(jī)出口對(duì)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管或者中冷器的連接管為止，略微擰緊至少兩個(gè)螺栓或 V 型箍，以把壓氣機(jī)殼固定在中間殼上。 e) 把渦輪增壓器從發(fā)動(dòng)機(jī)卸下來(lái)，擰緊渦輪增壓器上所有的螺栓或 V 型箍上所有的螺母。擰緊螺栓時(shí)應(yīng)對(duì)角交替進(jìn)行，以防殼體單邊翹起。擰緊 V 型江西理工大學(xué) 2021屆專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 箍上的螺母時(shí)應(yīng)慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，所使有的扭矩要接近近似值。用軟質(zhì)錘輕輕地敲 V 型箍，以使它完全貼合。 。 如果殼體是用螺栓固定，而鎖緊墊片未翹邊鎖緊的話，則把鎖緊墊片的邊向上翻起靠在螺栓頭的平面上。在翻起墊片時(shí)要朝著使螺栓擰緊的方向。 V 型箍的螺母是自鎖的。 a) 如果是使用密封墊片的話，則把舊的密封墊片從排氣管連接法蘭處取下來(lái)，檢查法蘭面的銹蝕情以及平整度，然后換上新的密封墊片。 b) 檢查潤(rùn)滑油管道是否有扭折，阻塞，節(jié)流和其他的損壞現(xiàn)象。 c) 把渦輪增壓器安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上，需要時(shí)都換用新的墊片和 O 型圈，但暫不連接壓氣機(jī)進(jìn)氣管和潤(rùn)滑油進(jìn)油管。按規(guī)定的扭矩值擰緊連接渦輪增壓器與排氣管的螺栓和螺母，建議在螺栓和螺母的螺紋上涂以耐高溫的潤(rùn)滑劑。 d) 把清潔的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)灌入潤(rùn)滑油進(jìn)油孔，轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣機(jī)葉輪數(shù)次，使渦輪增壓器的軸承涂滿潤(rùn)滑油， 再向潤(rùn)滑油進(jìn)油孔灌入潤(rùn)滑油，并連接潤(rùn)滑油進(jìn)油管道。 e) 如果壓氣機(jī)葉輪不能用手自由地轉(zhuǎn)動(dòng)或者有磨擦和刮殼的感覺(jué)，要在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前查明原因。葉輪摩擦現(xiàn)象的原因之一是壓氣機(jī)殼或渦輪殼沒(méi)出息裝平。對(duì) T104 和 T04B 型渦輪增壓器，在磨合之前會(huì)稍稍有點(diǎn)阻尼，這種情況是正常的。用管子或軟管把空氣濾清器的出口和壓氣機(jī)進(jìn)口連接起來(lái)。 f) 檢查發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油位。 g) 如果潤(rùn)滑油濾清器被更換過(guò)，則應(yīng)先向?yàn)V清器灌滿潤(rùn)滑油。 5．啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) a) 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前，停止供應(yīng)燃油 10 至 15 秒盤(pán)車，或直到壓力表顯示油壓已江西理工大學(xué) 2021屆專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 建立起來(lái)為止。 b) 啟動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)，在加速前怠速動(dòng)轉(zhuǎn) 34 分鐘。 c) 檢查潤(rùn)滑油是否有泄漏。 渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的匹配 ? 為了適應(yīng)增壓的要求，內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膭?dòng)。 1. 壓縮比與過(guò)量空氣系數(shù) 為了降低爆發(fā)壓力，增壓內(nèi)燃機(jī)應(yīng)適當(dāng)降低壓縮比。增壓比越高，壓縮比降低幅度越大，但過(guò)高的降幅會(huì)惡化內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能，而且會(huì)引起冷起動(dòng)困難。對(duì)于汽油機(jī)而言，增壓更容易誘發(fā)爆燃，故降低壓縮比更是比較普通的選擇。為了降低內(nèi)燃機(jī)的熱負(fù)荷和改善經(jīng)濟(jì)性，增壓內(nèi)燃機(jī)可適當(dāng)加大過(guò)量空氣系數(shù)。如車用非增壓柴油機(jī)的過(guò)量空氣系數(shù)一般較小，增壓后一般將 其增大10％ 30％。 2. 供油系統(tǒng) 為了適應(yīng)增壓后功率增大的要求，需要增加每循環(huán)的供油量。對(duì)于增壓柴油機(jī)而言，為了使供油持續(xù)期近似不變，常采用以下方法：增大柱塞直徑、增加供油速率、提高噴油壓力、加大噴孔直徑等，這些措施也保證了燃油噴注在空氣密度提高的情況下有足夠的貫穿距離。 3. 配氣系統(tǒng) 利用增壓壓力比排氣壓力高的有利條件，應(yīng)合理地加大氣門(mén)疊開(kāi)角，以增加氣缸掃氣，從而降低內(nèi)燃機(jī)的熱負(fù)荷。 4. 進(jìn)排氣系統(tǒng) 進(jìn)排氣系統(tǒng)的沒(méi)計(jì)，要與增壓系統(tǒng)的要求相一致。如脈沖系統(tǒng)，為了使排氣期間各缸排氣不致于互相干擾，要