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解析发动机废气涡轮增压器
来源:汽车运用  作者:佚名  2017-12-20 09:39:17

    近年来,随着经济与科技的发展,人们对汽车的速度和功率有了更高的追求,同时,国家出台了更加严格的排放法规,这些因素都促使了发动机增压技术的广泛应用。其实发动机增压并不是什么新技术,自20世纪60年代开始就在柴油机上大量装配,20世纪70年代汽油机涡轮增压技术获得了突破性进展,20世纪80年代中期汽油机涡轮增压技术开始被广泛应用,至今已发展了几十年,然而增压发动机的优劣特点一直是人们争论的热点,尤其是当人们决定购买一辆属于自己的汽车时,往往会在这个问题上犹豫不决。有人建议买增压发动机的车型,认为增压发动机可以提高发动机功率、降低油耗等。也有一些人认为千万不能买增压发动机的车型,因为增压发动机有很多问题,比如增压器寿命短、故障率高、维修成本高、加速反应迟缓、耗油量大等等。那么,这些问题是不是真实存在,到底该如何选择呢?

    一、发动机增压的作用
    所谓的发动机增压就是采用专门的装置(增压器)在进气过程中采用强制的方法,将新鲜气体送人汽缸从而提高进气量的技术。增压器相当于空气压缩机,通过将空气压缩来增大进气量,进气量对发动机来说非常重要,如果进气量不足,发动机动力就会下降,而采用增压后,进气量会大大增加。所以采用增压的车辆越来越多,比如我们经常会看到很多轿车的尾部标有1.8T/2.0T等字样,其中T是英语单词turbo的首字母,表示发动机采用了增压技术。增压的具体作用有如下4点。
    (1)发动机增压可以在不改变发动机排量的情况下提高功率。东风第二汽车制造厂做过一个试验,试验表明:一台排量为2.5升自然吸气发动机产生的最大功率为110千瓦,采用增压后产生的最大功率为165千瓦,功率增大了30%以上,而发动机的体积和质量基本保持不变。也可以理解为:排量为1.8升的增压发动机(1.8T)与排量为2.4升(2.4L)的自然吸气发动机相比,产生的功率是相等的,但体积和质量要小的多,所以说如果人们追求小排量大功率的话,非增压莫属。
    (2)发动机增压可提高燃油经济性。提高燃油经济性也就是可以省油,一般来说可以降低油耗5%~10%。举例说明:1.8T与2.4L的发动机比较,功率相同,但1.8T发动机油耗量相对较低;而1.8T和1.8L发动机相比较,排量相同,但1.8T发动机油耗量更高(功率大)。
    (3)发动机增压可以改善排放性。由于增压发动机进气量增多,空燃L匕增大,燃料在富氧条件下燃烧,燃烧充分,废气中产生的CO/CH/NOX等有毒气体就会减少,特别是柴油发动机冒黑烟的状况得到了明显改善,满足了全世界越来越严格的排放法规的要求。
    (4)提高发动机在高海拔地域的工作性能。高原地区空气稀薄,当自然吸气的车辆在高原地区行驶时,就会像人缺氧一样呼吸困难,动力下降,甚至无法正常工作,采用增压后可大大改善这种情况。
    结论:排量相同功率大,功率相同油耗低;增压减排效果好,高原增压少不了。

    二、发动机废气涡轮增压器结构原理
    增压系统根据驱动方式不同可以分为3种基本类型:机械增压、气波增压、废气涡轮增压。目前应用最多的是废气涡轮增压,无论是柴油发动机车辆还是汽油发动机车辆,无论是大货车还是小轿车,只要是带增压系统的,基本上都采用这种形式,而废气涡轮增压系统的主要部件为增压器。
    (1)结构。废气涡轮增压器一般装在机体的一侧,主要由涡轮机、压气机、支撑装置和冷却润滑系统组成,壳体上有4个气管接口,分别和空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器相连(如图1所示)。

    (2)工作原理。从汽缸排出的废气还具有很高的能量,进入涡轮机的喷管后,废气会被降压、降温、增速、膨胀,使热能转变为动能,吹动涡轮高速旋转,然后废气经排气管排入大气,而涡轮带动和其一体的支撑轴旋转,轴带动泵轮旋转,当泵轮旋转时,压气机的内腔产生真空吸力,将滤清器中的空气吸进来,在离心力的作用下甩向边缘,然后进入扩压管。在扩压管中减速增压,使气体压力升高,并通过进气管、进气门进入汽缸,完成进气(如图2所示)。

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