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天天说涡轮增压 你真的明白涡轮增压的基本原理吗?

 长寿石 2016-01-24

天天说涡轮增压 你真的明白涡轮增压的基本原理吗?

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涡轮增压器内部结构

废气涡轮增压器由涡轮室、中间体和压气机以及轴承等组成,涡轮室壳体与排气管连接,压气机壳体与进气管道相连。废气涡轮和压气叶轮固定在同轴上,在全浮式轴承支承下高速旋转。涡轮用高强度、耐热、耐腐蚀特种合金钢精铸而成,通过摩擦焊连接在转子轴上,压气叶轮为铝合金铸件,用螺母固定在转子轴上。满负荷下,转子轴超高速旋转(每分钟可达十万转,环境温度高达600℃左右),一般滚动轴承无法保证其正常工作,目前普遍采用全浮式浮动轴承来解决高速、高温条件下的转动支撑。

所谓全浮式轴承(增压器的关键部件)是指轴承与转子轴、中间体之间都有间隙,当转子轴高速旋转时,具有250-400KPa压力的润滑油充满这两个间隙,使浮动轴承在内外两层油膜中随转子轴同时旋转,但其转数比转子轴低很多,从而大大降低轴承对轴承孔及转子轴的相对线速度,达到减少摩擦、减少产热和利于机油强制润滑和强制冷却(热量被循环流动的机油带走)。

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涡轮增压器的润滑油来至发动机主油通道,经过滤清器进入增压器的中间体,在起到润滑和冷却作用后经下部出油口回流到曲轴箱,形成一条循环润滑、冷却的机油回路。

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涡轮室进气口与发动机排气歧管相连,排气口接在主排气管上;压气机进气口与空气滤清器管道相连,出气口接在发动机进气歧管上。为防止压气机端的压缩空气和涡轮端的高温废气漏入中间体(破坏润滑油的清洁度和润滑质量),造成增压效果下降和涡轮功效降低以及高速废气对浮动轴承寿命的影响,在中间体里设有多层密封装置。在压气机叶轮与中间体之间装有O形密封圈和密封环,在转子轴与中间体之间也装有密封环。

为防止润滑油进入压气机,在压气机端转子轴上装有挡油密封套;在中间体与涡轮室之间装有密封环和隔热板,以减少高温废气对润滑油、润滑及冷却效果的影响。

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涡轮增压器性能特点

家轿涡轮增压器基本采用单入口涡轮外壳,只利用发动机排出的废气能量,与发动机只有管路连接,没有任何传动机构,不消耗引擎动力,所以对发动机功率没有影响。由于发动机转数范围大,废气涡轮增压器必须要有调节装置,以使发动机在一定转数范围内获得比较恒定的增压压力。另外,汽油机是点燃式点火,其压缩比是有一定范围限制的,过高时会引起爆燃。所以,增压发动机还要有爆燃检测和控制机构,以便随时调整点火提前角。

目前涡轮增压器的调节装置大都装在废气侧进行调节。当不需要增压时(怠速或有爆燃先兆),一部分废气会通过旁通阀泄出而不进入增压器;当发动机转数达到设计增压转数时(菲翔介入增压转数为1300-1400左右,时速约50公里),车载控制程序会指令电磁阀关闭旁通阀,让废气流指向涡轮一侧,加速涡轮转动,增压效果显现。

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对空气进行冷却可使其收缩和增加密度,在同等容积下塞进更多空气还可以防止爆燃。因此,涡轮增压器都装有中间冷却器,这种中冷器一般采用空气冷却,安装在发动机散热器前面,用汽车迎面气流和发动机自身风扇冷却(菲翔的中冷器通过中网可以看到)。

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涡轮增压器的特点

1)提高发动机动力。在发动机排量不变的情况下,通过提高进气压力增加供气量和喷油量(进气量决定喷油量),来提高发动机输出动力,加装涡轮增压器的发动机功率和扭矩要比未装之前提高20-40%;

2)有效改善排放。涡轮增压发动机通过改善燃烧效果,可以减少发动机废气中的颗粒物和氮氧化物等有害成分的排放量,减少空气污染;

3)提高燃油经济性,降低油耗。由于涡轮增压器显效后,燃烧效果明显改善,燃油得到充分燃烧,可以节省燃油5-10%;

4)迟滞响应。由于进气叶轮的惯性作用,对油门瞬时变化反应迟缓,会使发动机延迟增加或减少输出功率(延迟近2秒),这对于突然起步或低速强行超车而言,瞬间会有“有气无力”的感觉。、

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