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1、渦輪增壓器介紹主要內(nèi)容:一、渦輪增壓器的功能二、渦輪增壓器工作原理和結(jié)構(gòu)三、渦輪增壓新技術(shù)四、渦輪增壓器的主要供應(yīng)商介紹五、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)六、失效模式及原因分析一、渦輪增壓器的功能渦輪增壓器是現(xiàn)有技術(shù)下唯一能使發(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。渦輪增壓器一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)。渦輪增壓技術(shù)就是采用專(zhuān)門(mén)的壓氣機(jī)將氣體在進(jìn)入氣缸前預(yù)先進(jìn)行壓縮,提高進(jìn)入氣缸的氣體密度,減小氣體的體積,這樣,在單位體積里,氣體的質(zhì)量就大大增加了,這樣就可以再有限的汽缸容積內(nèi)噴入更多的燃油進(jìn)行燃燒,從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。二、渦
2、輪增壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)針對(duì)自然進(jìn)氣(NA)引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問(wèn)題,從最基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手,也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力,以克服氣門(mén)干涉阻力,雖然進(jìn)氣歧管、氣門(mén)、凸輪軸的尺寸不變,但由于進(jìn)氣壓力增加的結(jié)果,讓每次氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了,因此噴油量也能相對(duì)增加,讓引擎的工作能量比增壓之前更為強(qiáng)大,這就是增壓(Charge)的基本原理。增壓器主要有三種:機(jī)械增壓器,渦輪增壓器,氣波增壓器?,F(xiàn)今運(yùn)用在汽車(chē)的增壓系統(tǒng)有兩大主流:機(jī)械增壓(SuperCharge)、渦輪增(TurboCharge)。機(jī)
3、械增壓器采用皮帶與引擎曲軸皮帶盤(pán)連接,利用引擎轉(zhuǎn)速來(lái)帶動(dòng)機(jī)械增壓器內(nèi)部葉片,以產(chǎn)生增壓空氣送入引擎進(jìn)氣歧管內(nèi),整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單,工作溫度界于70℃-100℃,不同于渦輪增壓器靠引擎排放的廢氣驅(qū)動(dòng),必須接觸400℃-900℃的高溫廢氣。由于機(jī)械增壓器采用皮帶驅(qū)動(dòng)的特性,因此增壓器內(nèi)部葉片轉(zhuǎn)速與引擎轉(zhuǎn)速是完全同步的。渦輪增壓的工作原理渦輪增壓由廢氣推動(dòng)的渦輪機(jī)、壓縮進(jìn)入汽缸空氣的壓縮機(jī)以及中間部分組成。渦輪增壓器利用發(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)同軸的壓縮機(jī)的葉輪,壓縮機(jī)葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣,使
4、之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快(當(dāng)加速的時(shí)候),廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快,壓縮機(jī)的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,這樣就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。一般能使發(fā)動(dòng)機(jī)增加輸出功率在10%到40%左右。壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)如下。空濾后的新鮮空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)葉輪的壓縮后從出氣后排出進(jìn)入中冷器和進(jìn)氣歧管。渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)如下。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高壓燃?xì)鈴臏u輪進(jìn)氣口進(jìn)入,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),然后低壓燃?xì)鈴臏u輪排氣口排出進(jìn)入整車(chē)尾氣處理系統(tǒng)。旁通閥機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用:1.
5、冷卻來(lái)自渦輪工作的熱量2.向軸承系統(tǒng)提供潤(rùn)滑油3.為轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡提供潤(rùn)滑油增壓器轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡:渦輪與軸總成、壓氣機(jī)葉輪應(yīng)進(jìn)行單件動(dòng)平衡。動(dòng)平衡的目的:1.延長(zhǎng)軸承的壽命。2.減少振動(dòng)。3.減少噪聲。4.減少功率損失。5.減少轉(zhuǎn)子的負(fù)荷。1、可變?cè)鰤簻u輪葉片幾何技術(shù)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),由于排氣的流量較小,不容易推動(dòng)渦輪葉片。這時(shí)可變渦輪幾何系統(tǒng)中裝在和渦輪葉片平行位置并且圍繞它的那幾片可變導(dǎo)流板的角度就會(huì)變小(如左圖)。這樣可以使氣流通過(guò)的空間縮小,加大流速,更容易推動(dòng)葉片。在轉(zhuǎn)速高的時(shí)候氣體流量充足,這個(gè)時(shí)候可變導(dǎo)流板的角度會(huì)變大(如
6、右圖),讓渦輪獲得最大增壓值。三.渦輪增壓新技術(shù):2、渦輪增壓中冷技術(shù)渦輪增壓可以提高空氣的密度,空氣密度的提高必然會(huì)使空氣溫度也同時(shí)增高,發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器的出風(fēng)口溫度也會(huì)隨著壓力增大而升高,溫度提高反過(guò)來(lái)會(huì)限制空氣密度的提高,要進(jìn)一步提高空氣密度就要降低增壓空氣的溫度。中間冷卻技術(shù)不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù),過(guò)熱無(wú)效果白費(fèi)工夫,過(guò)冷在進(jìn)氣管中形成冷凝水會(huì)弄巧成拙。因此要將中冷器和渦輪增壓器進(jìn)行精確的匹配,使得壓縮空氣達(dá)到要求的冷卻溫度。中冷將給增壓發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)以下好處:1.排放物:A由于燃燒溫度低,減少了NOx的排放。B由于燃燒完全,降低
7、了CO的排放。2.發(fā)動(dòng)機(jī):A較低的熱負(fù)荷。B較低的氣缸壓力。C更大的功率。D低的燃油消耗率。3、雙渦輪增壓技術(shù)在討論雙渦輪增壓技術(shù)前,我們先了解一個(gè)渦輪增壓遇到的不利現(xiàn)象——“遲滯現(xiàn)象”。當(dāng)駕駛員踩油門(mén)踏板,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。由于渦輪機(jī)和壓縮機(jī)有慣性,不能及時(shí)跟上這個(gè)速度的變化,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為“遲滯現(xiàn)象”。“遲滯現(xiàn)象”使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你越急加速,就會(huì)感覺(jué)發(fā)動(dòng)機(jī)越使不上勁。使用雙渦輪增壓,就是采用2個(gè)相互獨(dú)立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在2個(gè)渦輪增壓器的共同作用時(shí),進(jìn)氣效率大幅提升,增壓效果更加顯著,動(dòng)力
8、性得到很大提升。另一方面,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),只有一個(gè)低速渦輪工作,這時(shí)較少的排氣即可驅(qū)動(dòng)這只渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升以后,高速渦輪工作繼續(xù)進(jìn)入高增壓值的狀態(tài),提供一個(gè)連貫的強(qiáng)勁動(dòng)力。這樣雙渦輪增壓技術(shù)在提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的