三、气波增压
1.气波增压的结构
气波增压器中有一个转子,沿其轴向开有许多梯形截面的气体流道。转子悬臂地支承在两个轴承上(图46),与增压器壳以及前后端盖都不接触。一个端盖接低压空气管和高压空气管,称空气端盖;另一个端盖接高压排气管和低压排气管,称排气端盖。支承转子的两个轴承布置在空气端盖中,以保证轴承得到良好的冷却。
空气端盖用铝合金铸造,排气端盖用铸铁铸造,增压器壳和转子则用低膨胀钢制造。在增压器外面包敷绝热材料,以减少热量的散失。
2.气波增压器工作原理
气波增压器的工作原理基于一种气体动力现象:当压缩波在管道内传播时,在管道的开口端反射为膨胀波,而在管道的封闭端则反射为压缩波;反之亦然,当膨胀波在管道内传播时,在管道的开口端反射为压缩波,而在封闭端则反射为膨胀波。
在气波增压器中,空气增压所需要的能量来自柴油机的排气。空气的压缩过程和排气的膨胀过程均在转子中的气体流道内进行,其工作过程及原理可用图47所示的转子周向展开图来说明。
首先从图的底部A点开始,转子的流道中充满来自大气的低压空气,图中的竖直线表示气体处于静止状态。柴油机的排气先流入排气箱中。然后从排气箱以定压流入高压排气管。当转子旋转到充满低压空气的气体流道与高压排气管相通时,排气的压缩波立即以当地声速传人流道,并压缩其中的空气,使其向高压空气管加速流动,排气则随压缩波之后流入流道。由于转子沿着方向U不停地转动。因此每个流道中压缩波波峰的连线相对转子的转动方向是一条斜线。在流道中被压缩的空气经高压空气管流入空气箱,然后进入柴油机气缸。当流道的左端转过高压排气管时,排气不再流入转子。但流道中原有的压缩波继续在传播。当压缩波抵达转子的右端时,转子流道已转过高压空气管,这时排气约充满流道长度的1/3,前面是排气与空气的混合区,再前面是残留的高压空气。原压缩波的反射波仍为压缩波,在压缩波传播和反射过程中有所衰减,致使封闭流道内的静压力略低于高压排气管内的静压力,但其总压力仍略高于高压空气管内的总压力。在转子继续转动过程中,流道中的排气在区域B内处于静止状态。当转子流道的左端与低压排气管相通时,压缩波反射为膨胀波传人流道,并向流道的右端推进,致使流道内的压力下降。当流道右端与低压空气管相通时,大气中的低压空气从右端流入流道,流道内的排气则加速倒流进低压排气管。当排气及排气与空气的混合气完全从流道中清除出去后,整个工作循环又从A点开始。