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圖解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)8-發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓與機(jī)械增壓

一、進(jìn)氣增壓的必要性

渦輪增壓器和機(jī)械增壓器都是把空氣壓進(jìn)氣缸以產(chǎn)生高于大氣壓的壓力,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出的裝置。

通常,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是由單位時(shí)間內(nèi)燒掉的混合氣來(lái)決定的,進(jìn)氣量增加,功率就增加,就是說(shuō),為了增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率,要么增加發(fā)動(dòng)機(jī)的排量,或者是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,問(wèn)題是如果發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量增加,其重量也會(huì)增加。此外,運(yùn)動(dòng)零件的摩擦損失、振動(dòng)和噪音等因素也限制了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。

增壓器是在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量的情況下,通過(guò)增加進(jìn)氣量解決了提高輸出功率和解決它與發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、緊湊化之間的矛盾。

渦輪增壓器是被排氣所驅(qū)動(dòng),機(jī)械增壓器是被發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)。

二、渦輪增壓和機(jī)械增壓的性能

渦輪增壓器和機(jī)械增壓器都是一種空氣泵,用來(lái)把空氣壓進(jìn)氣缸,增加進(jìn)氣的空氣質(zhì)量。一般發(fā)動(dòng)機(jī)是利用活塞下行時(shí)產(chǎn)生的真空把空氣吸入氣缸。

由于渦輪增壓器或機(jī)械增壓器的作用,進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生比大氣壓高的壓力(增壓壓力),使進(jìn)氣在加壓下進(jìn)入氣缸。因此進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量增加。

三、渦輪增壓

1.概述

渦輪增壓器是一種利用排氣能量使渦輪高速旋轉(zhuǎn)的裝置。和渦輪同軸裝著泵輪,它旋轉(zhuǎn)時(shí)把空氣壓進(jìn)氣缸。從而達(dá)到了增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。排氣旁通閥和執(zhí)行器來(lái)防止增壓壓力升得太高,某些型號(hào)的渦輪增壓器裝配了中間冷卻器,以降低進(jìn)氣溫度,改善進(jìn)氣效率。

2.渦輪增壓器

渦輪增壓器包括渦輪殼體、壓縮殼體、中間殼體、渦輪、泵輪、全浮式軸承、排氣旁通閥和執(zhí)行器等。

3.渦輪和泵輪

渦輪和泵輪安裝在同一根軸上。來(lái)自排氣歧管的廢氣壓力使渦輪高速旋轉(zhuǎn),同軸上的泵輪跟著旋轉(zhuǎn),把進(jìn)氣壓入氣缸。

渦輪因直接受到排氣的沖擊,變得特別熱而且高速旋轉(zhuǎn),所以必須耐熱同時(shí)耐磨損。因此,渦輪用超耐熱的合金或陶瓷制成。

4.中間殼體

中間殼體通過(guò)軸支撐著渦輪和泵輪,中間殼體里有一個(gè)油道向軸和軸承提供潤(rùn)滑和冷卻作用。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)流過(guò)中間殼體內(nèi)的冷卻液通道,防止機(jī)油溫度升高及過(guò)早變質(zhì)。

5.全浮式軸承

因?yàn)闇u輪和泵輪的轉(zhuǎn)速在100000r/min以上,所以采用全浮式軸承以吸收軸的震動(dòng),同時(shí)潤(rùn)滑軸和軸承。

全浮式軸承由機(jī)油冷卻,在軸和殼體之間自由旋轉(zhuǎn),減少了摩擦,因此軸可以高速旋轉(zhuǎn)。

四、機(jī)械增壓

機(jī)械增壓器采用皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸皮帶輪連接(新型的增壓器帶有電磁離合器,可控制增壓器是否啟動(dòng))。利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)帶動(dòng)機(jī)械增壓器內(nèi)部葉片,以產(chǎn)生增壓空氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi),整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單,工作溫度界于70~100℃,不同于渦輪增壓器靠引擎排放的廢氣驅(qū)動(dòng),必須接觸400~900℃的高溫廢氣,因此機(jī)械增壓系統(tǒng)對(duì)于冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑油脂的要求與自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相同,機(jī)件保養(yǎng)程序大同小異。由于機(jī)械增壓器采用皮帶驅(qū)動(dòng)的特性,因此增壓器內(nèi)部葉片轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是完全同步的。

機(jī)械增壓器本質(zhì)上是一臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī),有兩個(gè)轉(zhuǎn)子或三個(gè),每個(gè)轉(zhuǎn)子都扭轉(zhuǎn)一定的角度,以形成一個(gè)螺旋。這兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)子都由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng),與廢氣系統(tǒng)不相干。

供給和機(jī)械增壓

壓縮機(jī)模塊(羅茨式增壓器)結(jié)構(gòu)

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