涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)

2023-05-21 16:05 综合 0阅读 投稿:小编

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。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,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,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,相应增加燃料量和调整发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

  涡轮增压器的结构及工作原理

  车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴通过两个浮动轴承支承在中间体内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道,还有防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

  1、离心式压气机

  离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成。叶轮包括叶片和轮毂,并由增压器轴带动旋转。当压气机旋转时,空气经进气道进入压气机叶轮,并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道,从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量,使其流速、压力和温度均有较大的增高,然后进入叶片式扩压管。扩压管为渐扩形流道,空气流过扩压管时减速增压,温度也有所升高。即在扩压管中,空气所具有的大部分动能转变为压力能。

  扩压管分叶片式和无叶式两种。无叶式扩压管实际上是由蜗壳和中间体侧壁所形成的环形空间。无叶式扩压管构造简单,工况变化对压气机效率的影响很小,适于车用增压器。叶片式扩压管是由相邻叶片构成的流道,其扩压比大,效率高,但结构复杂,工况变化对压气机效率有较大的影响。蜗壳的作用是收集从扩压管流出的空气,并将其引向压气机出口。空气在蜗壳中继续减速增压,完成其由动能向压力能转变的过程。压气机叶轮由铝合金精密铸造,蜗壳也用铝合金铸造。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

  2、径流式涡轮机

  涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置。径流式涡轮机由蜗壳、喷管、叶轮和出气道等组成。蜗壳4的进口与发动机排气管相连,发动机排气经蜗壳引导进入叶片式喷管。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀,使排气的压力能转变为动能。由喷管流出的高速气流冲击叶轮,并在叶片所形成的流道中继续膨胀作功,推动叶轮旋转。涡轮机叶轮经常在900℃高温的排气冲击下工作,并承受巨大的离心力作用,所以采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。用质量轻并且耐热的陶瓷材料可使涡轮机叶轮的质量大约减小2/3,涡轮增压加速滞后的问题也在很大程度上得到改善。喷管叶片用耐热和抗腐蚀的合金钢铸造或机械加工成形。蜗壳用耐热合金铸铁铸造,内表面应该光洁,以减少气体流动损失。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

  3、转子

  涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上,构成涡轮增压器转子。转子以超过100000r/min,最高可达200000r/min的转速旋转,因此,转子的平衡是非常重要的。增压器轴在工作中承受弯曲和扭转交变应力,一般用韧性好、强度高的合金钢40Cr或18CrNiWA制造。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

  4、增压器轴承

  增压器轴承的结构是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。现代车用涡轮增压器都采用浮动轴承。浮动轴承实际上是套在轴上的圆环。圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙,形成双层油膜。圆环浮在轴与轴承座之间。一般内层间隙为0.05mm左右,外层间隙大约为0.1mm。轴承壁厚约3~4.5mm,用锡铅青铜合金制造,轴承表面镀一层厚度约为0.005~0.008mm的铅锡合金或金属铟。在增压器工作时,轴承在轴与轴承座中间转动。

  增压器工作时产生轴向推力,由设置在压气机一侧的推力轴承承受。为了减少摩擦,在整体式推力轴承两端的止推面上各加工有四个布油槽;在轴承上还加工有进油孔,以保证止推面的润滑和冷却。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

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  涡轮增压器的优点

  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。

  3、提供高原补偿的功能。部分高海拔地区,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。

  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%。

  5、具有很高的可靠性和良好的匹配特性,高瞬态响应特性。

涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)图1

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

  涡轮增压器的缺点

  涡轮增压器的缺点是滞后,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,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。

涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)图2

  涡轮增压器的作用

  涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。

涡轮增压器的优缺点_涡轮增压器的作用

涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)图3

涡轮增压技术是鸡肋有几个方面的因素,首先从发动机的动力上面去看,虽然涡轮增压能够提升发动机的动力,但涡轮增压在介入的时候产生的推背感还是比较强烈的,间接的去说有一定的顿挫,另外涡轮在工作的时候需要发动机在一定的工况下面才会介入到车辆的工作里面去,涡轮低转转高扭,扭矩平台宽泛,但是高转速受涡轮,进气温度,排量小等限制功率无法发挥。 自吸发动机压缩比高,进气温度低,排量较大,功率输出线性,没有涡轮及涡轮冷却润滑系统的拖累反而简单可靠。

涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)图4

再一个从发动机的热效率来看,涡轮增压的热效率不比自吸高,相反热效率低于自吸的车型,从工作和原理上面来看,涡轮增压的车型也增加烧机油风险,增加发动机负担,退一步说,在发动机构造一致的情况下,只要气缸数一样,排量大点小点的,基本不影响生产成本,但是增加了个涡轮,那成本就高得多了,后期也是实际上面增加保养费。

涡轮增压是鸡肋吗(涡轮增压到底有用吗)图5

总结,增压机只是政策下的畸形产物。你只要抛开排量这个烟雾弹来看涡轮增压,一点优势都没,所以从这些方面去看涡轮增压依旧是鸡肋的产品。

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