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求涡轮增压器工作原理--涡轮增压器品种简述(连载3)YC?
提问者:章大骏
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涡轮增压器工作原理--涡轮增压器品种简述(连载3)YC
l905年,瑞士工程师波希在德国申请了《废气涡轮增压器》专利,《废气涡轮增压器》最先使用于船舶、飞机,1961年美国开始将《废气涡轮增压器》用于小轿车上。
《涡轮增压器》的主要作用是提高发动机进气压力,涡轮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。从原理上讲,涡轮增压并无神秘之处,涡轮增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。它采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到
提高发动机功率的目的。在目前的技术条件下,《涡轮增压器》是唯一能使发动机在排量,工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
今天,随着排放标准的越来越严格,汽车制造商不仅要满足环保要求,同时又要满足客户的需求,保证足够的驾驶乐趣。涡轮增压器正好能满足降低排放并提高燃油经济性,同时又不会以失去驾驶乐趣为代价。涡轮增压器能够提供更好的燃油经济性,因为增压会给燃烧室提供更多的空气,使燃烧更彻底,排放更干净。对于汽油机,CO2的排放与相同功率的自然吸气发动机相比要少10-20%。其他好处有:在高海拔地区也能满足空气供给;在冷启动时使三元催化更快进入工作等。
今天在欧洲,涡轮增压器已经占到了50%,在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法,涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。随着新的耐高温材料、新的平衡技术和微量润滑油轴承系统及全新电子控制的使用,涡轮增压器对于21世纪的汽车还同样起着重要的作用。
今天的涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高(高达280000rpm),空气压缩比已经达到2-2.5:1(汽油机)和4-6:1(柴油机)。《涡轮增压器》主要以动力源来区分类别,大致可分为以下几类。
1、《废气涡轮增压器》,以发动机排放的废气为动力源驱动废气泵带动气压泵而工作。这种增压器技术最为成熟,使用最为普遍,一般说标有&T&的发动机就是《废气涡轮增压发动机》。《废气涡轮增压器》的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率。一台发动机装上《废气涡轮增压器》后,其输出的最大功率与未装《废气涡轮增压器》的相比,可增加大约40%甚至更多。它的缺点中最明显的是&滞后响应&,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响,而且还会提高进气温度。但凡事有利就有弊,《废气涡轮增压器》也不例外。
2、《机械涡轮增压器》,机械增压系统(Supercharger):装置在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。《机械涡轮增压器》的优点是转子的速度与发动机转速是相对应的,所以没有滞后或超前,动力输出更为流畅;它的缺点:由于它要消耗部分引擎动力,会导致增压效率不高。
3、《复合涡轮增压系统》,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式涡轮增压器来克服废气涡轮增压器的滞后反映。它的效益优于1、2类型,缺点是结构比1、2类型更复杂,造价更高,维修费用更高。
4、《电动涡轮增压器》,以汽车本身的电力为动力源,用电动机驱动而工作,目前仍处在研制阶段,尚未问世。
5、《惯性涡轮增压器》、以发动机工作时产生的吸气拉力驱动涡轮和依靠涡轮本身的惯性而工作。
下篇重点介绍常用的废气涡轮增压器的构造,功能及使用注意事项。
(本人原创文章,未经许可,谢绝转载!)
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