隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科技的不斷進(jìn)步,,人們對(duì)于交通工具要求的不斷提高,如何能讓一臺(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)出大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力呢,?增壓技術(shù)是最為行之有效的方法之一,。我們目前在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的進(jìn)氣增壓技術(shù),最早源于飛機(jī)高空飛行的需要,,我們都知道一般發(fā)動(dòng)機(jī)是利用氣缸活塞下移形成真空,,吸入空氣而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣的過程,,這就是所謂的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。而自然吸氣方式因“被動(dòng)”地實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣動(dòng)作,,所以在高空中由于空氣稀薄進(jìn)氣效率不高,,大大影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功能發(fā)揮。為提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率,,于是發(fā)明了增壓進(jìn)氣技術(shù),。
渦輪增壓(turbochanger)與機(jī)械增壓(supercharger)是進(jìn)氣增壓的兩種不同方式,主要的不同在于增壓器的驅(qū)動(dòng)方式。最早的增壓器全部都是機(jī)械增壓,,在剛發(fā)明時(shí)被稱超級(jí)增壓器(Supercharger),,后來渦輪增壓發(fā)明之后為了區(qū)別兩者。起初渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger,,機(jī)械增壓則被稱為Mechanical Supercharger,,久而久之,兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger了,。德國人由于德語的關(guān)系把機(jī)械增壓叫做Kompressor,,這就是為什么奔馳的1.8L機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)叫做200K的原因,而且Kompressor這一德語詞匯還印在了其他的裝有機(jī)械增壓器的德國車上,。
● 渦輪增壓器(turbochanger)的機(jī)構(gòu)與工作原理:
『渦輪風(fēng)扇在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)往往都達(dá)到上萬的轉(zhuǎn)速』
渦輪增壓由發(fā)動(dòng)機(jī)的排出的廢氣驅(qū)動(dòng),。渦輪由兩部分組成,一是新鮮空氣增壓端(壓縮泵輪),、另一部分為廢氣驅(qū)動(dòng)端(廢氣渦輪),,兩端各有一個(gè)葉輪,在同一軸上的兩邊渦輪之間還有一個(gè)泄壓觸發(fā)器(Wastegate)設(shè)在廢氣渦輪那邊,,當(dāng)壓縮渦輪壓力過大,,壓力便會(huì)推動(dòng)觸發(fā)器將廢氣渦輪的閥門打開,降低氣壓,,以防止增壓過度,。
『大眾集團(tuán)經(jīng)典的1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的渦輪增壓器』
渦輪輪軸的支承為軸套軸套里邊的軸承設(shè)計(jì)可以分為滾珠軸承和浮動(dòng)軸承。渦輪增壓器葉輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來自于廢氣,。廢氣帶動(dòng)渦輪,,在渦輪的另一邊,葉片壓縮空氣,。渦輪增壓器殼體為鎳,、鉻和硅合金材料,軸為鉻和鉬合金材料,。更重要的是,,渦輪增壓器是在高溫、高速條件下工作的,為保證其正常工作,,在渦輪增壓器中通入了機(jī)油和冷卻液,,以保證有效的潤滑和冷卻,改善工作條件,。
『渦輪增壓器工作示意圖』
發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有高溫和一定的壓力的廢氣進(jìn)入增壓器中,,推動(dòng)軸的葉輪以每分鐘高達(dá)數(shù)萬甚至幾十萬轉(zhuǎn)的高速度旋轉(zhuǎn),怠速時(shí),,葉輪轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分,,當(dāng)全負(fù)荷時(shí),葉輪轉(zhuǎn)速可超過135000轉(zhuǎn)/分,,普通的軸承是無法承受如此高速而產(chǎn)生的高溫和磨損的,,所以在渦輪增壓系統(tǒng)里邊機(jī)油的潤滑和冷卻作用至關(guān)重要。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也有不少裝配渦輪增壓系統(tǒng)的,,而且柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的最大增壓值普遍比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的最大值高,。也正是為了渦輪增壓器良好的散熱需要,一般裝有渦輪增壓器的車輛要求熄火前怠速運(yùn)行片刻,。
● 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的代表車型:
『一汽大眾邁騰裝備的是2.0TSI發(fā)動(dòng)機(jī)』
『斯巴魯翼豹配備的是水平對(duì)置2.5T發(fā)動(dòng)機(jī)』
『寶馬750Li配備的是V8 Twin Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)』
『寶馬7系上使用的并聯(lián)渦輪增壓器』
『保時(shí)捷的VTG可變渦輪幾何葉片技術(shù)』
● 渦輪增壓器的A/R值:
A/R值在改裝市場的渦輪增壓器銷售冊上常有標(biāo)明,,用以表達(dá)渦輪的特性,A是Area(面積)的意思,,指的是葉片渦輪接受廢氣的側(cè)入口最窄處的橫截面積,,R是Radius(半徑),指的是A(橫截面積)的中心點(diǎn)與渦輪本體中心點(diǎn)的距離,,面積與兩中心點(diǎn)距離的比值,,就是A/R值。
A/R值越小,,表示入口相對(duì)較小而渦輪葉片的起動(dòng)慣性低,,流速相對(duì)高,低轉(zhuǎn)反應(yīng)比較好,,渦輪遲滯效應(yīng)不明顯,。反之,A/R值越大入口較大,,葉片慣性高,,低轉(zhuǎn)反應(yīng)比較遲鈍,渦輪遲滯較明顯,,但在高轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)則剛烈得多,。簡單而言,較注重高轉(zhuǎn)功率輸出的渦輪,,A/R值可以達(dá)到0.7左右,,而注重低轉(zhuǎn)扭力輸出的渦輪,A/R值大約為0.2,。保時(shí)捷的VTG可變渦輪幾何葉片技術(shù)則是通過改變渦輪的A/R值達(dá)到不同的渦輪特性,。
● 相關(guān)鏈接:
《答疑解惑!關(guān)于渦輪增壓器的使用和改裝》
http://zphnet8.com/drive/200812/52304.html
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