涡轮增压系统说明(涡轮增压系统的不同种类)
根据增压器的动力来源差异将汽油机的增压技术分为废气涡轮增压技术和 机械增压技术。
废气涡轮增压系统的优点: 发动机功率改善 、节能 、环保、高原功率补偿。
废气涡轮增压系统的缺点: 涡轮介入滞后性、循环效率低、全工况性能差、汽油机增压热负荷大。
机械增压技术的优点: 油门响应迅速、低速高扭、可靠性高。
机械增压技术的缺点: 损耗发动机动力、燃油经济性差、加速效果差、存在噪音。
还有一种复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,这种装置在大功率柴油机上采用比较多,其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此普及率不高。
废气涡轮增压
废气涡轮增压是利用内燃机排气能量驱动废气涡轮增压器实现内燃机增压的方法
废气涡轮增压系统 :
废气涡轮增压系统的原理:将发动机的排气管连接在增压器的涡 轮壳上。一旦高温废气被排除,经过喷嘴环,鉴于面积逐渐减小的趋势,同时,废气的压力和温度呈现下降的趋势,流速得到迅速提升。 一旦涡轮受到高温高速废气气流的冲击,致使涡轮出现较快速度的旋转,促使整体废气的温度、压力和流速都出现增高的趋势。借助涡轮, 废气得到处理。此时,涡轮与压气机叶轮的速度相同,有效吸入滤清过的空气,也在叶轮将其甩向外缘,增大压力和速度,进入扩压器,降低了气流的速度,此时压力增大。当高压空气经过发动机进入气缸之后,鉴于充气效率的扩大,保证燃油能够得到更加充分的燃烧,在维持排量不变的前提下,增大发动机的输出功率。
废气涡轮增压系统组成:涡轮增压器 、 废气旁通阀、中冷器
涡轮增压器:涡轮增压器是一种需要依赖废气才能工作,经过加热后的废气,其在较短时间内的膨胀来实现对进入内部的空气压缩,这种方式来提高发动机工作效率。由于加热的废气能够在较短的时间内实现相应的膨胀,有效实现推动涡轮旋转。涡轮增压器的重要零件:压气机 / 涡轮 / 中间体。其中中间体的内部构造和轴承来起到支撑的重要作用。
废气旁通阀 :废气旁通阀靠近涡轮增压器,应用过程中紧密的相关,它可以互相依赖来发挥作用。特别是进入涡轮增压器内的空气压力不能过大,不然会对于发动机装置有一定 的损害。其中废气旁通阀的关键作用:调节空气中的压力,并调整进入的空气压力来达到发动机运行的要求。将废气旁通阀打开可实现降低空气压力,关闭它即能使压力恢复至正常标准。
中冷器:废气涡轮增压系统中的关键零件是中冷器,虽然比较常见,但其关键作用是实现热交换。中冷器能够较好的调节进入系统内高压空气的温度,降低其温度,有效预防爆炸现象。中冷器的安装位置是在涡轮增压器和燃烧室的中间。一般空气进入到涡轮增压器后,温度逐渐增高,冷器展开相应发挥其调节作用,当空气温度合适时再将其排入到燃烧室中去,进入到燃烧室的空气是经过冷却之后的空气,此时的空气气体会收缩,空气的密度随之增大,这时就会使得更多的空气进入到燃烧室来有效提高燃烧效率。除此以外,经过中冷器处理过的空气的温度也会降低,减小对发动机的损害,并防止爆破现象。
废气涡轮增压技术的优点:通过涡轮增压器实现对输出功率的增大。废气涡轮增压技术因为是将废气收集,其节能性和环保性非常出色。特别是借助涡轮增压以及中冷技术,实现对气缸内充量容积率的提升、空燃比被增大、功率被大幅扩大。当功率能够维持不变的状态,可降低废气温度和烟度。在内燃机的发展中,废气涡轮增压技术不容忽视,不仅能提供内燃机的功率,还能达到经济学指标,减少对环境的不良影响。
机械增压技术
机械增压分类:离心式机械增压、 鲁兹式机械增压、螺旋式机械增压。
离心式机械增压与涡轮增压相似,但是用发动机的皮带带动,吸入空气靠离心力把空气加压,以达到压缩空气的目的。
鲁兹式机械增压:典型的是野马跑车引擎盖上凸起的结构,它就是鲁兹式机械增压,通过将空气吸入增压器内部,有两个螺旋状叶片将空气压缩,并送到进气歧管里。其提供的扭矩输出强大,一般在加速比赛和街道竞赛中十分流行。
螺旋式机械增压:螺旋式机械增压是基本型的派生,结构相似,但吸气压缩方式不同,当空气被吸入增压器时,被螺旋状叶片强压入进气歧管内,它对于提升各个转速的马力都很有效。
汽油机的机械增压技术利用发动机的引擎出力来作为增压器的动力源。利用发动机的引擎曲轴通过带传动驱动机械增压器的叶轮转子工作,将进入增压器工作腔的空气压缩后送入发动机的气缸内,从而提高发动机的功率输出。
早期的机械增压器较多采用罗茨式,罗茨式机械增压器的运动构件是两根相互哨合旋向相反的扭叶型转子。转子之间的传动依靠同步齿轮带动,两个转子主要完成啮合传动,转子间的受力主要由同步齿轮承担。进气口进入转子容腔内空气随转子间的粘合传动送至排气口端,在转子容腔内的空气没有内压缩,由排气口外的高压气体回流瞬间实现压力升高,增压后的气体被输送到发动机的气紅内。 罗茨式机械增压器的动力直接来自于发动机的曲轴,所以只要发动机一工作,罗茨式机械增压器也处于工作的状态,就可以往发动机气紅内输送增压的气体,从而增强发动机的动力输出。
机械增压与废气涡轮增压比较,完全解决了油门响应滞后,涡轮迟滞和动力输出突然现象,达到瞬时油门响应,动力随转速线性输出,增加驾驶性能能效果。 此外在低速高扭、瞬间加速,机械增压技术都优于涡轮增压技术。 机械增压技术不需跟发动机的润滑系统连接,有不需要冷却、免维护 、工作可靠、寿命长等优点。
由于依靠发动机曲轴带动的机械增压器,增加发动机负担,将损耗一定量发动机的动力, 由于高转速损耗明显,燃油经济性降低,不如涡轮增压系统好,其油耗略高。加速效果不是很明显,与自然吸气引擎差别不大。高转速时会产生大量的摩擦,影响到转速的提高,噪音大。 目前普通轿车多采用单机械增压,而一些超跑为了获取更大动力,还搭载装配两台增压器的双增压发动机。
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