渦輪增壓器構造及工作原理
發(fā)布日期:2017-08-28 09:57 來(lái)源:http://www.451networks.com 點(diǎn)擊:
渦輪增壓器構造及工作原理
發(fā)動(dòng)機是靠燃料在氣缸內燃燒作功來(lái)產(chǎn)生功率的,輸入的燃料量受到吸入氣缸內空氣量的限制,所產(chǎn)生的功率也會(huì )受到限制,如果發(fā)動(dòng)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(guò)壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來(lái)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(dòng)機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。
構造:渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機器,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,二者同軸剛性聯(lián)接渦輪
渦輪部分是個(gè)向心式的徑流或混流裝置,由鑄造的渦輪葉輪、葉輪隔熱罩及渦輪殼組成,進(jìn)氣口位于渦輪殼的外直徑處。廢氣流進(jìn)渦輪,經(jīng)葉輪葉片,從渦輪殼直徑的中心部位流出。
n壓氣機
壓氣機部分是個(gè)離心式或徑向外流式裝置,由鑄造的壓氣機葉輪、后蓋板及壓氣機殼組成,進(jìn)氣口位于壓氣機殼直徑的中心部位處??諝庠趬簹鈾C內向外流,經(jīng)葉輪叫片,從壓氣機殼的外直徑處流出。
n中間殼和轉子
渦輪增壓器卸去所連接的壓氣機殼和渦輪殼后剩下的部分稱(chēng)為中間殼和轉子總成。中間殼(又稱(chēng)軸承殼)以一個(gè)精心設計的軸承系統來(lái)支撐壓氣機和渦輪的輪輪系統。這一為高速運轉而設計的軸承系統不能象曲軸的軸承那樣承受重的載荷,而是必須精確地定位兩只葉輪的位置,使其盡可能靠近兩端殼子的輪廓型線(xiàn)。這種定位的關(guān)鍵是向中間殼油孔、軸承和軸之間的間隙注入潤滑油。注入到間隙里的潤滑油對提高渦輪增壓器的效率和延長(cháng)使用壽命是極其重要的。
原理:渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機,通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內的渦輪,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)入氣缸。當發(fā)動(dòng)機轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,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,相應增加燃料量和調整一下發(fā)動(dòng)機的轉速,就可以增加發(fā)動(dòng)機的輸出功率了。
技術(shù):渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機的進(jìn)排氣歧管上,處在高溫,高壓和高速運轉的工作狀況下,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的“浮式軸承”,它工作轉速可達10萬(wàn)轉/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,由于軸承與機體內壁間有油液做冷卻,又稱(chēng)“全浮式軸承”。
缺點(diǎn):另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動(dòng)機增力的作用,但也有它的缺點(diǎn),其中最明顯的是,“滯后響應”,即由于葉輪的慣性作用對油門(mén)驟時(shí)變化反應遲緩,即使經(jīng)過(guò)改良后的反應時(shí)間也要1.7秒,使發(fā)動(dòng)機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車(chē)的汽車(chē)而言,瞬間會(huì )有點(diǎn)提不上勁的感覺(jué)。
改進(jìn):但是渦輪增壓器畢竟是無(wú)本生利的事情,它是利用發(fā)動(dòng)機的廢氣工作的,這些廢氣的能量如果不加以利用也會(huì )白白地浪費掉。因此,自從渦輪增壓器面世以來(lái),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(diǎn),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”時(shí)間。
在最近30年時(shí)間里,渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類(lèi)型的汽車(chē)上,它彌補了一些自然吸氣式發(fā)動(dòng)機的先天不足,會(huì )發(fā)動(dòng)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,因此許多柴油機制造公司都采用這種增壓技術(shù)來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機的輸出功率,藉以實(shí)現柴油機的高性能化。