汽油機上的渦輪增壓器

《汽油機上的渦輪增壓器》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、汽油機上的渦輪增壓器參加競賽的跑車或方程式賽車一般在發(fā)動機上裝有渦輪增壓器，以使汽車迸發(fā)出更大的功率。發(fā)動機是靠燃料在氣缸內(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)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動機的運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)動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。構(gòu)造渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機器，渦輪室進氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；增壓器進氣口與空

2、氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上。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。原理渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當(dāng)發(fā)動機轉(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)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。技術(shù)渦輪增壓器安裝在發(fā)動機的進排氣歧管上，處在

3、高溫，高壓和高速運轉(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轉(zhuǎn)的“浮式軸承”，它工作轉(zhuǎn)速可達10萬轉(zhuǎn)／分以上，加上環(huán)境溫度可達六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機體內(nèi)壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。缺點另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動機增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時間也要1.7秒，使發(fā)動機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速

4、或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。改進但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發(fā)動機的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會白白地浪費掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經(jīng)常對它進行技術(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，重量輕的優(yōu)點，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)”時間。在最近30年時間里，渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類型的汽車上，它彌補了一些自然吸氣式發(fā)動機的先天不足，會發(fā)

5、動機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，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術(shù)來改進發(fā)動機的輸出功率，藉以實現(xiàn)轎車的高性能化。提高壓縮比是提高發(fā)動機功率的措施之一。而提高壓縮比有兩種途徑，一種是采用高頂活塞及改變曲軸行程或者改變?nèi)紵倚螤?，這是牽一動百的舉措，花費較大；另一是增加進氣量的方法，采用強制性方式加大空氣灌輸量，就是渦輪增壓器的方法，這是一種不改變發(fā)動機基本結(jié)構(gòu)，花費較少的做法。在“渦輪增壓器”一文，已經(jīng)簡單介紹了它的構(gòu)造、原理等方面的知識，現(xiàn)在再談一談它的具體形式。差別以前廢氣渦輪增壓器

6、多用在柴油發(fā)動機上，例如載重汽車和大客車上的柴油發(fā)動機?，F(xiàn)在不少轎車汽油機上也使用廢氣渦輪增壓器。轎車用的廢氣渦輪增壓器都采用單入口渦輪外殼，也就是說只利用廢氣排氣的壓力能量，不需使用其它的輔助能量。由于轎車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速范圍大，因此廢氣渦輪增壓器必須要有調(diào)節(jié)裝置，以使發(fā)動機能在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得比較恒定的增壓壓力。另外，汽油機是點燃式點火，它的壓縮比是有一定范圍限制的，過高就會引發(fā)爆燃。因此，還要有爆燃檢測及控制機構(gòu)，隨時調(diào)整點火提前角。安裝轎車的廢氣渦輪增壓器一般安裝在排氣管附近，渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，

7、二者同軸剛性聯(lián)接，同步旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)目前的渦輪增壓器的調(diào)節(jié)裝置大都在排氣側(cè)進行調(diào)節(jié)，當(dāng)不需要增壓時，例如怠速或者有爆燃先兆時，一部分排氣會通過旁通閥泄出而不進入渦輪增壓器。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速每分鐘達到1800轉(zhuǎn)時，電磁閥就會關(guān)閉旁通閥讓排氣流指向渦輪一側(cè)，使渦輪轉(zhuǎn)動。另外還有一種設(shè)計，就是調(diào)節(jié)渦輪葉片的角度，通過阻力的改變來調(diào)節(jié)渦輪的轉(zhuǎn)速，從而改變增壓量。冷卻對空氣進行冷卻可以使空氣收縮增大密度，在同等容積下塞進更多空氣，還可以防止爆燃。因此轎車的渦輪增壓器都安裝有中間冷卻器，這種中間冷卻器一般用空氣冷卻，安裝在發(fā)動機散熱器前面

8、、旁邊或者單獨一個位置，利用汽車迎面氣流或者自身風(fēng)扇冷卻。關(guān)鍵渦輪增壓器的關(guān)鍵零件是軸承。這種根據(jù)潤滑形式命名的軸承被稱為“全浮式軸承”，工作轉(zhuǎn)速極高，工作環(huán)境惡劣。因此，保證潤滑是非常重要的事情。如果因油壓低導(dǎo)致機油供給緩慢，就會損壞軸承從而導(dǎo)致渦輪增壓器失效。在正常的發(fā)動機啟動是不會發(fā)生此類故障的，但如果發(fā)動機更換機油和機油過