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廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)，要詳細(xì)一點的介紹

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-07-15

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渦輪增壓器發(fā)動機(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)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動機(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。原理渦輪增壓器實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)動機(jī)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(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動機(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)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機(jī)的輸出功率了。技術(shù) 渦輪增壓器安裝在發(fā)動機(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”。缺點另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動機(jī)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(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。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)動機(jī)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(fèi)掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經(jīng)常對它進(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，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(bǔ)了一些自然吸氣式發(fā)動機(jī)的先天不足，會發(fā)動機(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，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術(shù)來改進(jìn)發(fā)動機(jī)的輸出功率，藉以實現(xiàn)轎車的高性能化。圖解渦輪增壓器渦輪增壓器實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)動機(jī)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(jìn)入汽缸。當(dāng)發(fā)動機(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)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機(jī)的輸出功率。一般的內(nèi)燃機(jī)多采用“自然進(jìn)氣”方式工作，這種方式是利用活塞下行時汽缸內(nèi)部產(chǎn)生的真空度，借助于外界的大氣壓力，將混合氣壓入汽缸。然而，受到各種因素的影響使得汽缸的進(jìn)氣量很難達(dá)到100%，依實測數(shù)據(jù)，一般汽油機(jī)的容積率約在60%－70%之間。即使設(shè)計精良的發(fā)動機(jī)也只能達(dá)到80%左右。由于容積率每提高1%，發(fā)動機(jī)的輸出功率約能提高3%，于是人們發(fā)明了增壓器。增壓器最初是在柴油機(jī)上使用，分活塞式和離心式，*發(fā)動機(jī)輸出的動力來驅(qū)動。因為柴油機(jī)是噴油點火方式，被壓縮的是純空氣，不像汽油機(jī)那樣是在混合氣被壓縮過程中經(jīng)火花塞的高壓電火花點燃，所以為了提高功率，柴油機(jī)的壓縮比已經(jīng)很高，加上增加器后功率可提高30%~100%。但它要消耗發(fā)動機(jī)的部分輸出功率，這對于汽車、摩托車使用的輕型汽油機(jī)來說就有些得不償失，于是設(shè)計師們想到了利用廢氣來驅(qū)動增壓器的方法，這就是排氣渦輪增壓器。渦輪增壓器由裝在同一根增壓器軸上的渦輪機(jī)葉輪和壓氣機(jī)葉輪組成，增壓器軸支承在增壓器殼體內(nèi)的軸承上，渦輪機(jī)葉輪和壓氣機(jī)葉輪上都有很多葉片，從汽缸排出的廢氣直接進(jìn)入渦輪機(jī)，并推動葉輪和增壓器軸旋轉(zhuǎn)，因為壓氣機(jī)葉輪固定在增壓器軸的另一端，所以壓氣機(jī)葉輪隨軸也一起旋轉(zhuǎn)。壓氣機(jī)的葉輪安裝在進(jìn)氣管道內(nèi)，當(dāng)壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時，空氣被吸入進(jìn)氣管道，經(jīng)壓氣機(jī)壓縮之后送入進(jìn)氣管。大多數(shù)增壓發(fā)動機(jī)是氣道燃油噴射式發(fā)動機(jī)，噴入進(jìn)氣道內(nèi)的燃油與壓縮空氣混合形成密度較大的空氣燃油混合氣。由于進(jìn)入汽缸的混合氣量增多，因此發(fā)動機(jī)功率增加。渦輪增壓葉輪以超過100 000r/min的高速度旋轉(zhuǎn)，因此葉輪的平衡及軸承潤滑是非常重要的。在增壓器開始對進(jìn)氣管內(nèi)的空氣加壓之前，增壓器軸必須達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速，有些渦輪增壓器在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1 250r/min時開始壓縮空氣，而在2 250r/min時達(dá)到最大增壓壓力。一、增壓壓力的控制如果渦輪增壓器的增壓壓力不加限制，那么過高的進(jìn)氣管壓力及過高的燃燒壓力可能使發(fā)動機(jī)零件損壞，為此很多渦輪增壓器都裝有放氣膜盒。從膜盒到渦輪機(jī)殼體上的放氣閥用連動桿連接，膜片彈簧壓住放氣閥使其關(guān)閉，進(jìn)氣管內(nèi)的增壓壓力作用到放氣膜片上。當(dāng)進(jìn)氣管內(nèi)的增壓壓力達(dá)到最大安全極限時，增壓壓力推壓放氣膜片并打開放氣閥，使部分廢氣不經(jīng)過渦輪機(jī)葉輪，從而限制了渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速及增壓壓力。在某些發(fā)動機(jī)上，作用在放氣膜片上的增壓壓力由電腦*縱，通過PCM使電磁線圈通電或斷電來控制增壓壓力。有些電腦按預(yù)編程序在突然加速時，允許短時間產(chǎn)生較高的增壓壓力，以改進(jìn)發(fā)動機(jī)的加速性。二、渦輪增壓器的冷卻廢氣流過渦輪機(jī)葉輪使增壓器的溫度升高，尤其是發(fā)動機(jī)大負(fù)荷下工作時，很多渦輪增壓器有冷卻水管從增壓器殼體通到冷卻系統(tǒng)，冷卻劑在渦輪增壓器殼體內(nèi)循環(huán)以冷卻軸和軸承。發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油從主油道供入增壓器軸承及軸，以潤滑和冷卻軸承，后經(jīng)增壓器殼體返回曲軸箱。在增壓器軸上設(shè)有油封，用來防止機(jī)油竄入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)葉輪室，如果油封損壞，機(jī)油會竄入壓氣機(jī)或壓氣機(jī)葉輪室導(dǎo)致排氣冒藍(lán)煙及機(jī)油消耗量增加。有些渦輪增壓器沒有連接增壓器殼體的冷卻水管，而是*機(jī)油及空氣冷卻，當(dāng)發(fā)動機(jī)在大負(fù)荷或高轉(zhuǎn)速工作后如果立即停機(jī)，那機(jī)油可能在機(jī)油及空氣冷卻的增壓器軸承內(nèi)燃燒，燃燒所產(chǎn)生的堅硬碳粒會把增壓器軸承刮傷，如有冷卻劑在增壓器殼體內(nèi)循環(huán)，就可降低軸承溫度而避免發(fā)生這類問題。因此，用機(jī)油及空氣冷卻的渦輪增壓器在大負(fù)荷或高速工作之后、停機(jī)之前，發(fā)動機(jī)至少要在怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)1min，這樣有助于防止增壓器軸承損壞。三、國外開發(fā)應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)狀況渦輪增壓器用于重載場合雖已多年，但1980年以前一直沒有廣泛用于汽車上，直到各種耐熱材料的出現(xiàn)、渦輪增壓器低速加速遲緩及軸承冷卻困難的問題逐步解決后才開始用于汽車上。雪佛蘭首先在CORVAIA汽車上使用渦輪增壓器，后來又在許多賽車中陸續(xù)使用，有的使用了2~3個增壓器，串聯(lián)起來增至3個大氣壓，以達(dá)到數(shù)倍未增壓發(fā)動機(jī)的功率。日本本田公司率先在CX500摩托車發(fā)動機(jī)上采用渦輪增壓器配以電噴系統(tǒng)控制發(fā)動機(jī)的供油量，使其最大功率達(dá)到57.33kW（8000r/min），而同等級不用渦輪增壓器發(fā)動機(jī)的功率不過35.28kW，功率提高了62.5%。隨后日本鈴木公司、雅馬哈公司在大排量摩托車發(fā)動機(jī)上使用渦輪增壓器，其發(fā)動機(jī)最大功率、最高車速均有較大幅度的提高。自從陶瓷材料問世以來，由于其具有堅硬、耐腐、耐熱、抗熱震、耐高溫變、自潤滑、在高溫工作環(huán)境中性能穩(wěn)定等優(yōu)點，用它制成“陶瓷發(fā)動機(jī)”、“陶瓷增壓器”，無需冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，體積可縮小40%，質(zhì)量可減小20%，壽命可延長100%，日產(chǎn)汽車公司、東京發(fā)動機(jī)公司等單位相繼研制了陶瓷材料，并將其投放汽車市場，收到了良好的效果。四、我國開發(fā)應(yīng)用渦輪增壓器技術(shù)狀況及前景當(dāng)前，金屬渦輪增壓器已廣泛應(yīng)用在汽車和國外摩托車上，而陶瓷渦輪增壓器及陶瓷發(fā)動機(jī)代表了當(dāng)前該技術(shù)的重要發(fā)展方向。我國一汽、二汽、廣西重柴、揚(yáng)州柴油機(jī)等大汽車和柴油機(jī)制造公司都已成功開發(fā)出了渦輪增壓器，而陶瓷材料的研究在我國起步較晚，但陶瓷材料國產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)已經(jīng)問世。為了加速在國產(chǎn)摩托車發(fā)動機(jī)上應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)的步伐，應(yīng)首先在大排量摩托車上推廣應(yīng)用金屬渦輪增壓技術(shù)，同時在全國范圍內(nèi)積極開展陶瓷發(fā)動機(jī)和陶瓷渦輪增壓器的開發(fā)應(yīng)用研究，以促進(jìn)渦輪增壓技術(shù)盡快應(yīng)用于國產(chǎn)摩托車上。隨著汽車逐漸普及到人民的生活之中，我們對汽車的要求也在不知不覺之中提高了。不知道從什么時候開始，馬路上出現(xiàn)了越來越多的帶“T”的轎車，這些轎車為什么都在排量后面加上一個T呢，譬如寶來的1.8T。呵呵，就讓筆者告訴大家吧，這個T就是代表著渦輪增壓，也就代表著你可以用1.8L發(fā)動機(jī)的油耗來獲得接近2.4L發(fā)動機(jī)的動力！天下真的有這樣“白吃”的午餐嗎？答案是肯定的。下面就請看看我們精心為您準(zhǔn)備的《渦輪增壓轎車完全接觸一：基礎(chǔ)掃盲篇》吧! 經(jīng)典的BORA 1.8T 渦輪增壓發(fā)動機(jī) 一、什么是渦輪增壓？首先我們來弄明白什么事渦輪增壓。渦輪增壓的英文名字為Turbo，一般來說，如果我們在轎車尾部看到Turbo或者T，即表明該車采用的發(fā)動機(jī)是渦輪增壓發(fā)動機(jī)了。相信大家都在路上看過不少這樣的車型，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來1.8T等等。渦輪增壓套件渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動機(jī)的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發(fā)動機(jī)裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺的發(fā)動機(jī)在經(jīng)過增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。就拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發(fā)動機(jī)來說，經(jīng)過增壓之后，動力可以達(dá)到2.4L發(fā)動機(jī)的水平，但是耗油量卻比1.8發(fā)動機(jī)并不高多少，在另外一個層面上: 回答者：網(wǎng)友

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