廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)，要詳細(xì)一點(diǎn)的介紹
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渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)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(nèi)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(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(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(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(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(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(dāng)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。 技術(shù) 渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)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(duì)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(wàn)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(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(jī)增力的作用，但也有它的缺點(diǎn)，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對(duì)油門(mén)驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過(guò)改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對(duì)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(jī)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(fèi)掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來(lái)，人們就經(jīng)常對(duì)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(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(yīng)”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(bǔ)了一些自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的先天不足，會(huì)發(fā)動(dòng)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(chē)制造公司都采用這種增壓技術(shù)來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，藉以實(shí)現(xiàn)轎車(chē)的高性能化。圖解渦輪增壓器渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(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)入汽缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)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(shí)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(shí)測(cè)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(jì)精良的發(fā)動(dòng)機(jī)也只能達(dá)到80%左右。由于容積率每提高1%，發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)椴裼蜋C(jī)是噴油點(diǎn)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(guò)程中經(jīng)火花塞的高壓電火花點(diǎn)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(dòng)機(jī)的部分輸出功率，這對(duì)于汽車(chē)、摩托車(chē)使用的輕型汽油機(jī)來(lái)說(shuō)就有些得不償失，于是設(shè)計(jì)師們想到了利用廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)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(dòng)葉輪和增壓器軸旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閴簹鈾C(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(shí)，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(dòng)機(jī)是氣道燃油噴射式發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)功率增加。 渦輪增壓葉輪以超過(guò)100 000r/min的高速度旋轉(zhuǎn)，因此葉輪的平衡及軸承潤(rùn)滑是非常重要的。在增壓器開(kāi)始對(duì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 250r/min時(shí)開(kāi)始?jí)嚎s空氣，而在2 250r/min時(shí)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(guò)高的進(jìn)氣管壓力及過(guò)高的燃燒壓力可能使發(fā)動(dòng)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(dòng)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(shí)，增壓壓力推壓放氣膜片并打開(kāi)放氣閥，使部分廢氣不經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)上，作用在放氣膜片上的增壓壓力由電腦*縱，通過(guò)PCM使電磁線(xiàn)圈通電或斷電來(lái)控制增壓壓力。有些電腦按預(yù)編程序在突然加速時(shí)，允許短時(shí)間產(chǎn)生較高的增壓壓力，以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性。 二、渦輪增壓器的冷卻 廢氣流過(guò)渦輪機(jī)葉輪使增壓器的溫度升高，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷下工作時(shí)，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(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)油從主油道供入增壓器軸承及軸，以潤(rùn)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(lái)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(huì)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(méi)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(dòng)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(jiān)硬碳粒會(huì)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(lèi)問(wèn)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(dòng)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(guó)外開(kāi)發(fā)應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)狀況 渦輪增壓器用于重載場(chǎng)合雖已多年，但1980年以前一直沒(méi)有廣泛用于汽車(chē)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(wèn)題逐步解決后才開(kāi)始用于汽車(chē)上。雪佛蘭首先在CORVAIA汽車(chē)上使用渦輪增壓器，后來(lái)又在許多賽車(chē)中陸續(xù)使用，有的使用了2~3個(gè)增壓器，串聯(lián)起來(lái)增至3個(gè)大氣壓，以達(dá)到數(shù)倍未增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。日本本田公司率先在CX500摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用渦輪增壓器配以電噴系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量，使其最大功率達(dá)到57.33kW（8000r/min），而同等級(jí)不用渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不過(guò)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用渦輪增壓器，其發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率、最高車(chē)速均有較大幅度的提高。自從陶瓷材料問(wèn)世以來(lái)，由于其具有堅(jiān)硬、耐腐、耐熱、抗熱震、耐高溫變、自潤(rùn)滑、在高溫工作環(huán)境中性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，用它制成“陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)”、“陶瓷增壓器”，無(wú)需冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)，體積可縮小40%，質(zhì)量可減小20%，壽命可延長(zhǎng)100%，日產(chǎn)汽車(chē)公司、東京發(fā)動(dòng)機(jī)公司等單位相繼研制了陶瓷材料，并將其投放汽車(chē)市場(chǎng)，收到了良好的效果。 四、我國(guó)開(kāi)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(chē)和國(guó)外摩托車(chē)上，而陶瓷渦輪增壓器及陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)代表了當(dāng)前該技術(shù)的重要發(fā)展方向。我國(guó)一汽、二汽、廣西重柴、揚(yáng)州柴油機(jī)等大汽車(chē)和柴油機(jī)制造公司都已成功開(kāi)發(fā)出了渦輪增壓器，而陶瓷材料的研究在我國(guó)起步較晚，但陶瓷材料國(guó)產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。為了加速在國(guó)產(chǎn)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)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(chē)上推廣應(yīng)用金屬渦輪增壓技術(shù)，同時(shí)在全國(guó)范圍內(nèi)積極開(kāi)展陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)和陶瓷渦輪增壓器的開(kāi)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(guó)產(chǎn)摩托車(chē)上。 隨著汽車(chē)逐漸普及到人民的生活之中，我們對(duì)汽車(chē)的要求也在不知不覺(jué)之中提高了。不知道從什么時(shí)候開(kāi)始，馬路上出現(xiàn)了越來(lái)越多的帶“T”的轎車(chē)，這些轎車(chē)為什么都在排量后面加上一個(gè)T呢，譬如寶來(lái)的1.8T。呵呵，就讓筆者告訴大家吧，這個(gè)T就是代表著渦輪增壓，也就代表著你可以用1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗來(lái)獲得接近2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力！天下真的有這樣“白吃”的午餐嗎？答案是肯定的。下面就請(qǐng)看看我們精心為您準(zhǔn)備的 《渦輪增壓轎車(chē)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(dòng)機(jī) 一、什么是渦輪增壓？ 首先我們來(lái)弄明白什么事渦輪增壓。渦輪增壓的英文名字為T(mén)urbo，一般來(lái)說(shuō)，如果我們?cè)谵I車(chē)尾部看到Turbo或者T，即表明該車(chē)采用的發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)了。相信大家都在路上看過(guò)不少這樣的車(chē)型，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來(lái)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(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，讓車(chē)子更有勁。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時(shí)候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。就拿我們最常見(jiàn)的1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)增壓之后，動(dòng)力可以達(dá)到2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)的水平，但是耗油量卻比1.8發(fā)動(dòng)機(jī)并不高多少，在另外一個(gè)層面上
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回答者：網(wǎng)友
