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詳解渦輪增壓四大新技術


  

辽宁35选7开奖视频 www.iwbtgz.com.cn 一、 傳統渦輪增壓技術簡介

渦輪增壓技術的基本原理

渦輪增壓技術就是采用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預先進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,減小氣體的體積,這樣,在單位體積里,氣體的質量就大大增加了,這樣就可以再有限的汽缸容積內噴入更多的燃油進行燃燒,從而達到提高發動機功率的目的。

渦輪增壓的工作原理

渦輪增壓由廢氣推動的渦輪機、壓縮進入汽缸空氣的壓縮機以及中間部分組成。

渦輪增壓器利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的壓縮機的葉輪,壓縮機葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進入氣缸。

當發動機轉速增快(當加速的時候),廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,壓縮機的葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速,這樣就可以增加發動機的輸出功率了。

在現有的技術條件下,渦輪增壓器是唯一能使發動機在“工作效率不變”的情況下增加“輸出功率”的機械裝置。一般能使發動機增加輸出功率在10%到40%左右。

二、 渦輪增壓新技術

1、可變增壓渦輪葉片幾何技術

當發動機轉速較低時,由于排氣的流量較小,不容易推動渦輪葉片。這時可變渦輪幾何系統中裝在和渦輪葉片平行位置并且圍繞它的那幾片可變導流板的角度就會變小(如左圖)。這樣可以使氣流通過的空間縮小,加大流速,更容易推動葉片。

在轉速高的時候 氣體流量充足,這個時候可變導流板的角度會變大(如右圖),讓渦輪獲得最大增壓值。

有了可變渦輪葉片幾何技術,便能在較低發動機轉速下達到更高的渦輪速度。汽缸增壓有明顯的改善,功率及扭力方面相應也有明顯的提升,在較低轉速時可達到最大扭力,并可維持在一個較廣的旋轉范圍內。

2、渦輪增壓中冷技術

渦輪增壓可以提高空氣的密度,空氣密度的提高必然會使空氣溫度也同時增高,這如同給輪胎打氣時泵會發熱一樣。發動機渦輪增壓器的出風口溫度也會隨著壓力增大而升高,溫度提高反過來會限制空氣密度的提高,要進一步提高空氣密度就要降低增壓空氣的溫度。據實驗顯示,在相同的空燃比條件下,增壓空氣溫度每下降10攝氏度,柴油機功率能提高3%-5%,還能降低排放中的氮氧化合物(NOx),改善發動機的低速性能。因此,也就產生了中間冷卻技術。

柴油機中間冷卻技術的類型分兩種,一種是利用柴油機的循環冷卻水對中冷器進行冷卻,另一種是利用散熱器冷卻,也就是用外界空氣冷卻。當利用冷卻水冷卻時,需要添置一個獨立循環水的輔助系統才能達到較好的冷卻效果,這種方式成本較高而且機構復雜。因此,汽車柴油機大都采用空氣冷卻式中冷器。

空氣冷卻式中冷器利用管道將壓縮空氣通到一個散熱器中,利用風扇提供的冷卻空氣強行冷卻??掌淙詞街欣淦骺梢園滄霸詵⒍淶那懊?、旁邊或者另外安裝在一個獨立的位置上,它的波形鋁制散熱片和管道與發動機水箱結構相似,熱傳導效率高,可將增壓空氣的溫度冷卻到50至60攝氏度。

中間冷卻技術不是一項簡單的技術,過熱無效果白費工夫,過冷在進氣管中形成冷凝水會弄巧成拙。因此要將中冷器和渦輪增壓器進行精確的匹配,使得壓縮空氣達到要求的冷卻溫度。 3、雙渦輪增壓技術 在討論雙渦輪增壓技術前,我們先了解一個渦輪增壓遇到的不利現象“遲滯現象”。 當駕駛員踩油門踏板,發動機轉速發生改變。由于渦輪機和壓縮機有慣性,不能及時跟上這個速度的變化,這個現象稱為“遲滯現象”。“遲滯現象”使發動機延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你越急加速,就會感覺發動機越使不上勁。 使用雙渦輪增壓,就是采用2個相互獨立的渦輪增壓器的增壓系統。當發動機在2個渦輪增壓器的共同作用時,進氣效率大幅提升,增壓效果更加顯著,動力性得到很大提升。 另一方面,在發動機轉速較低時,只有一個低速渦輪工作,這時較少的排氣即可驅動這只渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力,當發動機轉速提升以后,高速渦輪工作繼續進入高增壓值的狀態,提供一個連貫的強勁動力。 這樣雙渦輪增壓技術在提高發動機動力性的同時,可以改善渦輪增壓的“遲滯現象”。 但是,雙渦輪增壓發動機并不能完全消除“渦輪遲滯”現象,畢竟,渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。在實際使用中,雙渦輪增壓發動機通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發動機上。 4、渦輪增壓 機械增壓技術 由于渦輪增壓系統和機械增壓系統分別擁有各自的優勢和劣勢,因此,由渦輪增壓器和機械增壓器共同組成的雙增壓系統發動機同時具備了渦輪增壓系統和機械增壓系統的雙重技術優勢,并且使整合在一起的這兩種不同型式的增壓系統實現了優勢互補。 發動機在較低轉速下運行時,由機械增壓器提供絕大部分的增壓壓力,發動機輸出功率的增加主要來自于機械增壓系統,此時渦輪增壓器由于“渦輪遲滯”增壓效果并不明顯。待發動機轉速上升到1 500 r/min左右時,渦輪增壓器的增壓效果開始增強,并與機械增壓器共同為發動機功率的增加提供所需的增壓壓力。隨著轉速的不斷提高,渦輪增壓器的增壓效果也在不斷增強,與此同時,機械增壓器的增壓效果開始逐漸減弱。當發動機轉速超過3 000 -4000r/min時,由渦輪增壓器提供全部的增壓壓力,發動機輸出功率的增加全部來自于渦輪增壓系統,此時機械增壓器已經停止工作,以防止消耗發動機功率。 應該說,雙增壓系統發動機很好地解決了機械增壓系統燃油經濟性較差和渦輪增壓系統在低轉速時容易產生“渦輪遲滯”現象的問題,但是,由于雙增壓系統結構復雜,不易與發動機匹配,對于發動機零部件的制造要求也較高,因此,目前只在個別車型上實現了應用。
  
  

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