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Turbo--涡轮增压器
所谓增压就是将空气在供入气缸之前预先压缩,以提高空气密度、增加进气量的一项技术。增压器就是实现增压这一技术的零部件。增压器的目的在于增加充气量、提高功率、改善经济性、改善排放和改善高原性能。
增压器按驱动方式可分为:废气涡轮增压、机械增压、电动增压、复合增压(机械增压+涡轮增压;电增压+涡轮增压器等)。
废气涡轮增压器:以废气为驱动动力的增压器。
机械增压器:以发动机曲轴为驱动动力的增压器。
电动增压器:以电力为驱动动力的增压器。
废气涡轮增压器是利用发动机排出的废气能量作为动力源来驱动的增压器。实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气使之增压进入气缸。当发动机转速增大,废气排出速度与涡轮转速也同步增加,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,就可以增加发动机的输出功率了。
废气涡轮增压器有四个主要优点:
1、提高发动机升功率。在发动机排量不变的情况下可以通过增加进气密度,让发动机可以多喷燃油,从而提高发动机的功率,加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同样的功率输出的要求下可以降低发动机的缸径,缩小发动机的体积和重量。
2、改善发动机的排放。涡轮增压器发动机通过改善发动机的燃烧效率,减少发动机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成分的排量。这是柴油发动机达到欧二及以上排放标准不可缺少的配置。
3、提供高原补偿的功能。高海拔地区,海拔越高,空气越稀薄,带涡轮增压器的发动机就可以克服因高原空气稀薄导致的发动机的功率下降问题。
4、提高燃油经济性,降低油耗。由于带涡轮增压器的发动机燃烧性能更好,可以节省燃油3%-5%。
涡轮增压器的布置:涡轮机侧位于发动机尾气排放位置、压气机侧位于发动机进气。工作原理如下(图1)所示。
图1涡轮增压器工作原理涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成,当然还有其他一些控制元件。泵轮和涡轮由一根轴相连,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为承受,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。涡轮增压器主要结构如下:
图2废气涡轮增压器8大系统涡轮机:涡轮及轴、涡轮壳体。
压气机:压叶轮、压气机壳体、扩压板。
轴承系统:轴承壳体、浮动轴承、止推轴承,止推衬套、轴承挡环。
密封系统:密封环、甩油环、隔热罩、密封圈/垫或辅材。
旁通放气泄压系统:放气阀门、阀杆、阀轴承、连接板、放气阀执行器、增压胶管、PWM脉宽调制控制阀。
连接紧固系统:卡箍、螺栓/螺钉、齿形弹性挡圈、孔用/轴用弹性挡圈。
压气机泄压系统:旁通电子循环泄压阀。
润滑及冷却系统:润滑油道、冷却水道。
涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上,它弥补了一些自然吸气式发动机的先天不足,使发动机在不改变排气量的情况下可以提高输出功率30%。
因此许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率,藉以实现轿车的高性能化。