什么是涡轮增压器?

发表于 2023-4-28 19:32:03
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涡轮增压器常用于增加内燃机的进气量,从而增加马力输出。

什么是涡轮增压(Turbo)?
涡轮增压器是利用内燃机运转产生的废气通过定子和转子组成的结构来驱动空气压缩机。在功能上类似于增压器,两者都增加了进入内燃机或锅炉的空气流量,使机器更有效率。它通常用于汽车发动机。通过利用废气的热量和流量,涡轮增压器可以提高内燃机的马力输出。有些车辆使用涡轮增压器并不是为了提高发动机功率,而是通过涡轮增压器。采用更小气缸容积的发动机,可以在不牺牲发动机输出性能的情况下提高燃油经济性和环保性。

车辆的内燃机加装增压器后重量会增加,用于克服惯性的能量也会增加。由于涡轮增压器大部分时间是利用发动机排出的废气作为动力源,因此相对于发动机曲轴驱动的机械增压器具有优势。但发动机在低速运转时,废气流量较低,因此当涡轮增压器的叶片转速达不到最低要求时,增压性能不如机械增压器理想,而涡轮发生滞后。不过随着技术的发展,涡轮增压器较早的介入,以提高发动机在低转速时的效率。

如果我们在汽车尾部看到Turbo或T,就说明该车使用的发动机是涡轮增压发动机。涡轮增压的作用是增加发动机的进气量,从而增加发动机的功率和扭矩,使汽车有更大的动力旋转和传递。发动机装上涡轮增压器后,其最大功率可比不装增压器时提高40%甚至更高。这意味着同样的发动机在增压后可以产生更多的动力。

比如最常见的1.8T涡轮增压发动机,经过增压后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但油耗却比1.8发动机高不了多少。从另一个层面来说,就是提高燃油经济性,减少尾气排放。但是增压后,发动机工作时的压力和温度都会大幅度升高。因此发动机的寿命会比同排量未增压的发动机短,机械性能和润滑性能也会受到影响,这也限制了涡轮增压技术在发动机上的应用在一定程度上程度。

涡轮增压原理:
最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车,以便在发动机排量有限的赛车比赛中使发动机获得更大的动力。

发动机通过燃烧气缸内的燃油产生动力,因为燃油输入量受气缸内空气量的限制。因此,发动机产生的动力也会受到限制。如果发动机的运转性能处于最佳状态,提高输出功率只能通过向气缸内压缩更多的空气来增加燃油量,从而提高燃烧性能。因此,在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能够在工作效率不变的情况下提高发动机输出功率的机械装置。

涡轮增压器是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量。涡轮增压是利用发动机排出的废气的惯性动量,带动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴叶轮,将空气滤清器管送来的空气压入气缸。

当发动机转速增加时,废气排放速度和涡轮转速也同步增加,叶轮将更多的空气压缩到气缸内。空气的压力和密度增加以燃烧更多的燃料。增加燃油量并相应地调整发动机。速度,可以增加发动机的输出功率。

涡轮增压装置并不复杂。涡轮增压装置主要由涡轮室和增压器组成。首先,涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口与排气管相连。然后增压器的进气口连接空气滤清器管,排气口连接进气歧管。最后,涡轮和叶轮分别安装在涡轮室和增压器内,两者同轴刚性连接。

涡轮类型:
机械增压系统:

该装置安装在发动机上,通过皮带与发动机曲轴相连,从发动机输出轴获得动力,带动增压器转子旋转,从而将增压后的空气吹入进气歧管. 优点是涡轮转速与发动机相同,所以没有滞后,动力传递非常顺畅。不过由于装在发动机的转轴上,还是要消耗一部分动力,增压效果不高。

空气波增压系统:
空气压缩由高压废气的脉冲空气波强制。该系统增压性能好,加速性能好,但整个装置比较重,不适合安装在体积较小的汽车上。

废气涡轮增压系统:
这是最常见的涡轮增压装置。增压器与发动机没有机械连接。它是一种通过压缩空气来增加进气量的空气压缩机。它利用发动机排出的废气的惯性动量带动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴叶轮,将空气滤清器管送来的空气压入气缸。当发动机转速增加时,废气排出速度,叶轮转速也同步增加,叶轮将更多的空气压缩进入气缸,空气的压力和密度增加,燃烧更多的燃料,燃料量相应增加可以增加发动机容量。输出功率。

安装废气涡轮增压器后发动机的功率和扭矩将提高20%-30%。但是,废气涡​​轮增压技术也有它必须注意的地方,泵轮和涡轮是通过轴连接的。发动机排出的废气带动泵轮,泵轮带动涡轮旋转。压力。增压器安装在发动机的排气侧,因此增压器的工作温度很高,增压器工作时转子的转速很高,可达每分钟几十万转。如此高的转速和温度使得普通的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器一般采用全浮动轴承,由油润滑并由冷却液冷却。

复合增压系统:
即废气涡轮增压和机械增压结合使用。这种装置常用于大功率柴油机。发动机输出功率大,油耗低,噪音小,但结构过于复杂,技术含量高,维修不够。

涡轮增压发动机的缺点:
涡轮增压确实可以增加发动机的功率,但是它也有很多缺点,其中最明显的就是动力输出响应的滞后。由于叶轮的惯性,对加速器的突然变化反应迟缓。踩油门提升马力和转动叶轮将更多的空气压入发动机以获得更大的动力之间是有时间差的,而且这个时间并不短。一般来说,改进后的涡轮增压器至少需要2秒的时间来增加或减少发动机的功率输出。如果突然加速,你会觉得瞬间提不上速度。

随着技术的进步,虽然各个涡轮增压器厂商都在改进涡轮增压器的技术,但是由于设计原理的原因,搭载了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉和大排量的汽车是一样的。如果你的车经常开在城市里,那么真的很有必要考虑一下是否需要涡轮增压,因为涡轮增压并不是一直都在启动。其实在日常驾驶中,涡轮被激活的机会很少,甚至不用,这对涡轮增压发动机的日常性能是有影响的。

此外,涡轮增压还存在维护问题。1.8T的话,6万公里左右就需要更换涡轮了。虽然次数不算多。毕竟给自己的车加了一笔保养费,对于经济环境不是特别好的车主来说,这一点尤为值得注意。

涡轮增压发动机的使用:
涡轮增压器利用发动机排出的废气来驱动涡轮。不管它有多先进,它仍然是一套机械装置。由于其工作环境经常处于高速和高温状态,增压器涡轮端的温度在600度以上。增压器的转速也是很高的,所以要保证增压器的正常工作,正确的使用和保养是很重要的。

汽车发动机启动后,不要急踩加速踏板,怠速运转三分钟。这是为了提高机油的温度,改善流动性能,使涡轮增压器得到充分的润滑,然后提高发动机转速开始行驶。冬天尤为重要,至少需要5分钟的热车时间。

发动机长时间高速运转后,不能马上熄火。原因是发动机运转时。一部分机油供应给涡轮增压器转子轴承,用于润滑和冷却。运转中的发动机突然停止后,机油压力迅速降为零,机油润滑中断,涡轮增压器内部的热量无法被机油带走。此时涡轮增压器涡轮部分的高温会传递到中部,轴承支撑壳内的热量无法迅速带走,而增压器转子在惯性。这将导致涡轮增压器轴卡在轴套之间并损坏轴承和轴。此外,发动机突然熄火后,此时排气歧管温度较高。而它的热量会被涡轮增压器外壳吸收,留在涡轮增压器内部的机油会被煮沸成积碳。当这种积碳越积越多,就会堵塞进油口,造成轴套缺油,加速涡轮轴与轴套之间的磨损。

因此,在发动机熄火前,应先怠速运转三分钟,以降低涡轮增压器转子的转速。另外值得注意的是,涡轮增压发动机也不适合长时间怠速运转,一般应保持在10分钟以内。而它的热量会被涡轮增压器外壳吸收,留在涡轮增压器内部的机油会被煮沸成积碳。当这种积碳越积越多,就会堵塞进油口,造成轴套缺油,加速涡轮轴与轴套之间的磨损。

选择机油时要小心。由于涡轮增压器的作用,提高了进入燃烧室的空气质量和容积,发动机结构更加紧凑合理,更高的压缩比使发动机工作更加集中。机械加工的精度也更高,对装配技术的要求也更严格。这些都决定了涡轮增压发动机高温、高速、大功率、大扭矩、低排放的工作特性。同时也决定了发动机内部零件必须承受更高温度和更大冲击力、挤压力、剪切力的工作条件。因此,在为涡轮增压汽车选择机油时,需要考虑其特殊性。使用的油必须具有良好的耐磨性、耐高温性、建立润滑油膜块、油膜强度高、稳定性好。合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求,所以除了原厂指定的最佳机油外,还可以使用合成机油、半合成机油等优质润滑油。

机油和滤清器必须保持清洁,防止杂质进入,因为涡轮增压器轴和衬套之间的配合间隙很小,如果机油的润滑能力下降,涡轮增压器就会过早报废。

要按时清洗空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压缩机叶轮,造成转速不稳或轴套、密封件磨损加剧。

需要经常检查涡轮增压器的密封圈是否被蜜蜂。因为如果密封圈不密封,废气会通过密封圈进入发动机润滑系统,使机油变脏,曲轴箱压力迅速升高。此外,机油还会通过密封圈从排气管排出或进入燃烧室燃烧,导致机油消耗过多而烧机油。

应经常检查涡轮增压器是否有异响或异常振动,以及润滑油管路和接头处是否有渗漏现象。

涡轮增压器转子轴承的精度非常高,维护安装的工作环境要求严格。因此,当涡轮增压器发生故障或损坏时,应到指定的维修站进行维修,而不能到普通维修店进行维修。

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