二、废气涡轮增压系统的工作原理
废气涡轮增压系统的工作原理如图3所示。废气涡轮增压是利用发动机排出的高温、高压废气,驱动涡轮增压器中的动力涡轮(废气涡轮),再带动与动力涡轮同轴的增压涡轮(进气叶轮)一起转动。增压涡轮一般位于空气流量传感器(MAF)与进气门之间的进气管道中。增压涡轮转动时,对从空气滤清器进入的新鲜空气进行压缩,然后再送入气缸。
废气涡轮增压系统的主要部件有涡轮增压器、废气旁通阀和中冷器等。
1. 涡轮增压器
涡轮增压器是一种由废气驱动的装置,依靠气缸排出的热废气的迅速膨胀,快速推动涡轮机叶轮旋转来压缩进入发动机燃烧室的空气,最终提高发动机的功率。因为热废气的膨胀可加快涡轮的旋转,所以涡轮增压器通常紧挨着排气歧管布置,以提高工作效率。涡轮增压器由压气机(包括压气机叶轮和压气机蜗壳)、涡轮(包括涡轮叶轮、涡轮蜗壳等)和中间体 3 部分组成,如图 4 所示。中间体内有轴承,以支承转子总成(压气机叶轮、涡轮叶轮和轴等),还有密封、润滑油路和冷却腔等。涡轮增压器内的动力涡轮和增压涡轮安装在同一根轴上,当废气从排气歧管流至动力涡轮机叶轮处,其压力就使动力涡轮叶轮转动,同时增压涡轮也转动,迫使空气进入气缸。
2. 废气旁通阀
废气旁通阀与涡轮增压器相连,用于增压过高时旁通放气。涡轮增压过程中,若压力过大会导致过分爆燃,甚至损坏发动机。废气旁通阀可使废气绕过废气涡轮,使其动力减少,降低增压效果。如图5所示为废气旁通阀在涡轮增压过程中的作用,旁通阀门打开时,排气绕过动力涡轮,增压压力下降;当旁通阀门关闭时,所有排气均穿过动力涡轮,使增压压力上升。
3. 中冷器
在废气涡轮增压系统中,一般都带有中冷器(即中间冷却器),他是一个热交换设备,可降低进气温度,对消除发动机爆震、提高进气效率等都是十分有利的。中冷器一般安装在涡轮增压器和燃烧室之间。气流从涡轮增压器出来之后,在进入燃烧室之前,要经过中冷器冷却降温,使气体体积减小,密度增大,这就允许将更多的空气压缩进入燃烧室,使得发动机功率增大。与此同时,冷却的气体还可以降低进入燃烧室的混合气温度,这有利于抑制发动机爆燃和提高发动机的输出功率。