1、 電子教案電子教案第七章第七章 車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 所謂增壓就是將空氣預(yù)先緊縮然后再供人氣缸，以期提高空氣密度、添加進(jìn)氣量的一項(xiàng)技術(shù)。由于進(jìn)氣量添加，可相應(yīng)地添加循環(huán)供油量，從而添加發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率。同時(shí)，增壓不僅可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還作為控制排放的有效技術(shù)措施之一而得到廣泛運(yùn)用。實(shí)際證明，在小型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用渦輪增壓或機(jī)械增壓后，當(dāng)汽車以正常的經(jīng)濟(jì)車速行駛時(shí)，不僅可以獲得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還可以有效地降低有害排放物的比排放 (單位功率小時(shí)的排放量)。同時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率添加，還可改善車輛的加速性。 根據(jù)提高進(jìn)氣密度 (增壓)的方式不同，或驅(qū)

2、動(dòng)壓氣機(jī)的方式不同，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)分為機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓和氣波增壓等三種根本類型。實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓的安裝稱為增壓器。上述三種根本增壓類型所用的增壓器，分別稱為機(jī)械增壓器、廢氣渦輪增壓器和氣波增壓器。 機(jī)械增壓器機(jī)械增壓器4由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1經(jīng)齒輪增速器5驅(qū)動(dòng)(圖7-1a)，或由曲軸齒形傳動(dòng)帶輪經(jīng)齒形傳動(dòng)帶9及電磁離合器6驅(qū)動(dòng)(圖7-1b)。機(jī)械增壓能有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，與渦輪增壓相比，其低速增壓效果更好。另外，機(jī)械增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)容易匹配，構(gòu)造也比較緊湊。但是，由于驅(qū)動(dòng)增壓器入耗費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因此燃油耗費(fèi)率比非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)略高。渦輪增壓器渦輪增壓器由渦輪機(jī)2和壓氣機(jī)3構(gòu)成，如圖7-2所示。將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的

3、廢氣引入渦輪機(jī)，利用廢氣所包含的能量推進(jìn)渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與其同軸安裝的壓氣機(jī)葉輪任務(wù)，新穎空氣在壓氣機(jī)內(nèi)增壓后進(jìn)入氣缸(圖7-2)。渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性比機(jī)械增壓和非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)好，并可大幅度地降低有害氣體的排放和噪聲程度。渦輪增壓的缺陷是低速時(shí)轉(zhuǎn)矩添加不多，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生變化時(shí)，瞬態(tài)呼應(yīng)差，致使汽車加速性，特別是低速加速性差。氣波增壓器氣波增壓器中有一個(gè)特殊外形的轉(zhuǎn)子3，由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶輪經(jīng)傳動(dòng)帶4驅(qū)動(dòng)(圖7-3)。在轉(zhuǎn)子3中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣直接與空氣接觸，利用空氣壓力波使空氣遭到緊縮，以提高進(jìn)氣壓力。氣波增壓器構(gòu)造簡單，加工方便，任務(wù)溫度不高，不需求耐熱資料，也無需冷卻。與渦輪增

4、壓相比，其低速轉(zhuǎn)矩特性好，但是體積大，噪聲程度高，安裝位置遭到一定的限制。目前，這種增壓器還只能在低速范圍內(nèi)運(yùn)用。由于柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速比較低，因此多用于柴油機(jī)上。將機(jī)械增壓與渦輪增壓適當(dāng)結(jié)合，可以構(gòu)成多種方式的復(fù)合增壓系統(tǒng)。 串聯(lián)復(fù)合增壓便是其中的一種。在這種增壓系統(tǒng)中，空氣先經(jīng)渦輪增壓器提高壓力后，進(jìn)入中間冷卻器降溫，在經(jīng)機(jī)械增壓器增壓。這種增壓方式主要用于高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上。并聯(lián)復(fù)合增壓那么是由機(jī)械增壓器和渦輪增壓器同時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)增壓空氣。在低轉(zhuǎn)速范圍主要靠機(jī)械增壓，而在高轉(zhuǎn)速范圍主要靠渦輪增壓。這種增壓系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)矩特性得到改善。在汽車柴油機(jī)上采用渦輪增壓曾經(jīng)有半個(gè)多世紀(jì)了，但在19

5、80年以前，不斷沒有廣泛地用于車用汽油機(jī)，特別是化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)上。汽油機(jī)增壓比柴油機(jī)增壓要困難的多。但是，近些年來，車用汽油機(jī)，特別是轎車汽油機(jī)的渦輪增壓得到了較大的普及和開展。這是由于隨著高速公路的開展，車主對(duì)汽車高動(dòng)力性能的要求的追求日益劇烈。另外，汽油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)和電控技術(shù)的開展，以及小型增壓器性能的改善，都為普及和開展汽油機(jī)增壓技術(shù)發(fā)明了有利條件。為了抑制汽油機(jī)增壓的困難，在汽油機(jī)增壓系統(tǒng)中采取了許多措施。汽油機(jī)比柴油機(jī)增壓困難的緣由汽油機(jī)增壓比柴油機(jī)增壓要困難的多，其主要緣由是:1) 汽油機(jī)增壓后爆燃傾向添加。2) 由于汽油機(jī)混合氣的過量氣系數(shù)小，熄滅溫度高，因此增壓后汽油機(jī)和渦輪增

6、壓器的熱負(fù)荷大。3) 車用汽油機(jī)工況變化頻繁，轉(zhuǎn)速和功率范圍廣大，致使渦輪增壓器與汽油機(jī)的匹配相當(dāng)困難。4) 渦輪增壓汽油機(jī)的加速性較差。當(dāng)節(jié)氣門忽然開大要求混合氣量迅速添加時(shí)，卻由于增壓器轉(zhuǎn)子的慣性，使增壓器加速緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的添加將滯后一段時(shí)間。完全消除渦輪增壓器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化的影響滯后景象比較困難。采取的措施1) 在電控汽油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)行汽油機(jī)增壓，處理了發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪增壓器匹配的困難。運(yùn)用電控技術(shù)可以極其方便地對(duì)汽油機(jī)增壓系統(tǒng)進(jìn)展爆燃控制，放氣控制和排放控制等。2) 運(yùn)用點(diǎn)火提早角自順應(yīng)控制，來抑制由于增壓而添加的爆燃傾向。利用裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的爆燃傳感器檢測爆燃信息，并將其傳輸給

7、電控單元(ECU)，電控單元那么發(fā)出指令推遲點(diǎn)火以消除爆燃。待爆燃消除后，自順應(yīng)地逐漸加大點(diǎn)火提早角，使發(fā)動(dòng)機(jī)在比較理想的情況下任務(wù)。3) 對(duì)增壓后的空氣進(jìn)展中間冷卻。這樣對(duì)提高功率，降低油耗，降低熱負(fù)荷和減輕爆燃都非常有利。4) 采用增壓壓力調(diào)理安裝。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩小，加速性差。為了獲得低速、大轉(zhuǎn)矩和良好的的加速性，轎車由渦輪增壓的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速常為標(biāo)定轉(zhuǎn)速的40%。但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，增壓壓力將會(huì)過高，增壓器能夠超速。過高的增壓壓力使汽油機(jī)熱負(fù)荷過大并發(fā)生爆燃，為此必需采用增壓壓力調(diào)理安裝，以控制增壓壓力。最為簡單而又非常有效的這類安裝是進(jìn)排氣旁通閥或放氣閥。第二節(jié) 機(jī)械增壓機(jī)械增壓器根機(jī)

8、械增壓器根據(jù)壓氣機(jī)的任據(jù)壓氣機(jī)的任務(wù)原理分為機(jī)務(wù)原理分為機(jī)械離心式增壓械離心式增壓器、羅茨式增器、羅茨式增壓器、滑片式壓器、滑片式增壓器、螺旋增壓器、螺旋式增壓器和轉(zhuǎn)式增壓器和轉(zhuǎn)子活塞式增壓子活塞式增壓器等器等 (圖圖7-4)。 一、機(jī)械增壓系統(tǒng) 圖7-5所示為電控汽油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)上采用羅茨式壓氣機(jī)的羅茨式機(jī)械增壓系統(tǒng)的表示圖，由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶輪12經(jīng)傳動(dòng)帶和電磁離合器帶輪II驅(qū)動(dòng)增壓器6任務(wù)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不需求增壓，這時(shí)電控單元 (ECU)根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器3的信號(hào)使電磁離合器斷電，增壓器停頓任務(wù)。與此同時(shí)，電控單元門向進(jìn)氣旁通閥5通電使其開啟，即在不增壓的情況下，空氣經(jīng)進(jìn)氣旁通

9、閥5及旁通管路進(jìn)入氣缸。在進(jìn)入氣缸之前，空氣先經(jīng)中冷器7降溫。爆燃傳感器9安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上，它將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的信號(hào)傳輸給電控單元17，電控單元那么發(fā)出相應(yīng)的指令減小點(diǎn)火提早角，以消除爆燃。二、機(jī)械增壓器在機(jī)械增壓器中，羅茨式壓氣機(jī)最廣為人知，其構(gòu)造如圖7-6所示。它由轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)子軸4、傳動(dòng)齒輪7、殼體9、后蓋5和齒輪室罩8等構(gòu)成。在壓氣機(jī)前端裝有電磁離合器2及電磁離合器帶輪1。在羅茨式壓氣機(jī)中有兩個(gè)轉(zhuǎn)子。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶輪經(jīng)傳動(dòng)帶、電磁離合器帶輪1和電磁離合器2驅(qū)動(dòng)其中的一個(gè)轉(zhuǎn)子，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子那么由傳動(dòng)齒輪7帶動(dòng)與第一個(gè)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的前后端支承在滾子軸承10上，滾子軸承和傳動(dòng)齒輪用合成高

10、速齒輪油光滑。在轉(zhuǎn)子軸的前后端安裝油封，以防止光滑油漏入壓氣機(jī)殼體內(nèi)。 羅茨式壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩葉的，也有三葉的。通常兩葉轉(zhuǎn)子為直線型 (圖7-7a)，而三葉轉(zhuǎn)子為螺旋型 (圖7-7b)。三葉螺旋型轉(zhuǎn)子有較低的任務(wù)噪聲和較好的增壓器特性。在相互嚙合的轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與殼體之間都有很小的間隙，并在轉(zhuǎn)子外表涂敷樹脂，以堅(jiān)持轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與殼體間有較好的氣密性。轉(zhuǎn)子普通用鋁合金制造。羅茨式壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子羅茨式壓氣機(jī)的任務(wù)原理如下圖。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣從壓氣機(jī)人口收入，在轉(zhuǎn)子葉片的推進(jìn)下空氣被加速，然后從壓氣機(jī)出口壓出。出口與人口的壓力比可達(dá)1.8。羅茨式壓氣機(jī)構(gòu)造簡單、任務(wù)可靠、壽命長，供氣量與轉(zhuǎn)速成

11、正比。羅茨式壓氣機(jī)的任務(wù)原理羅茨式壓氣機(jī)的任務(wù)原理如圖7-8所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣從壓氣機(jī)入口吸入，在轉(zhuǎn)子葉片的推進(jìn)下空氣被加速，然后從壓氣機(jī)出口壓出。出口與入口的壓力比可達(dá)1.8。三、電磁離合器 機(jī)械式增壓器普通由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸來驅(qū)動(dòng)。為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能，經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)增壓器時(shí)，在二者之間設(shè)置增速器 (變速器)(參看圖7-4)，以根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整最適宜的增壓器任務(wù)轉(zhuǎn)速，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的低速特性。 圖7-9表示安裝在傳動(dòng)帶輪1中的一種電磁離合器構(gòu)造。電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的需求，發(fā)出接通或切斷電磁離合器電源的指令，以控制增壓器的任務(wù)。當(dāng)接通電源時(shí)，電磁線圈3通電，自動(dòng)板2吸引從動(dòng)摩

12、擦片6，使離合器處于接合形狀，增壓器任務(wù)。當(dāng)切斷電源時(shí)，電磁線圈斷電，自動(dòng)板與從動(dòng)摩擦片分開，增壓器停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。第三節(jié) 渦輪增壓 廢氣渦輪增壓是經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量推進(jìn)渦輪增壓器實(shí)現(xiàn)增壓。根據(jù)渦輪回收廢氣能T的方式不同，廢氣渦輪增壓系統(tǒng)可分為串聯(lián)前復(fù)合增壓、串聯(lián)后復(fù)合增壓以及并聯(lián)復(fù)合增壓等幾種方式 (圖7-10)。 串聯(lián)前復(fù)合增壓是在廢氣渦輪增壓器前串聯(lián)一個(gè)渦輪機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣先流人前置渦輪機(jī)，回收部分能量后再排人渦輪增壓器的渦輪機(jī)，由此帶動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)展增壓的系統(tǒng)。這種增壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是，可充分利用廢氣的能量，因此可提高整機(jī)的熱效率;同時(shí)在增壓器前利用渦輪機(jī)事先回收廢氣的部分能量，所以可防止

13、增壓器的轉(zhuǎn)速過高的景象。 串聯(lián)后復(fù)合增壓是在增壓器后再串聯(lián)一個(gè)廢氣渦輪，其主要目的就是進(jìn)一步回收利用經(jīng)增壓器后排出的廢氣能量，以便提高整機(jī)的熱效率。并聯(lián)復(fù)合增壓是將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣分兩路同時(shí)排入一個(gè)廢氣渦輪和廢氣渦輪增壓器的渦輪的系統(tǒng)。對(duì)排量較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過這種復(fù)合系統(tǒng)提高廢氣能量的再回收利用，在提高整機(jī)熱效率的同時(shí)減輕了廢氣渦輪增壓器的任務(wù)負(fù)擔(dān)。 第三節(jié) 渦輪增壓這種復(fù)合增壓系統(tǒng)的共同點(diǎn)是在輸出軸上都設(shè)置了一個(gè)能量回收的渦輪，只是渦輪設(shè)置的位置不同。但普通渦輪的轉(zhuǎn)速為50000-180000r/mmn，而發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800-4000r/min，因此均需求減速器和離合器。減速器的減速比約

14、為l/30。 一、渦輪增壓系統(tǒng)廢氣渦輪增壓器根據(jù)增壓器的數(shù)量又可分為單級(jí)增壓和雙級(jí)復(fù)合增壓。普通車型常用單級(jí)增壓系統(tǒng)，即采用一個(gè)廢氣渦輪增壓器;而雙級(jí)增壓系統(tǒng)采用兩個(gè)廢氣渦輪增壓器，主要用于大排量車用柴油機(jī)。根據(jù)兩個(gè)增壓器的銜接方式不同，雙級(jí)增壓方式又可分為直列雙級(jí)復(fù)合增壓和并列雙級(jí)復(fù)合增壓兩種系統(tǒng) (圖7-11)。直列雙級(jí)復(fù)合增壓系統(tǒng)普通由一個(gè)小型增壓器4和一個(gè)大型增壓器5直列布置構(gòu)成，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分別運(yùn)用。低速時(shí)封鎖進(jìn)氣切換閥3和排氣切換閥6，使小型增壓器4任務(wù)，以提高低速進(jìn)氣量，改善低速轉(zhuǎn)矩特性;中、高速時(shí)如圖7-11、所示，翻開排氣切換閥6和進(jìn)氣切換閥3，便排氣流向大型增壓器5，以

15、便增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高效率區(qū)進(jìn)展匹配，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。此時(shí)，小型增壓器4渦輪的進(jìn)、出口壓力相等，所以自動(dòng)停頓任務(wù)。6缸機(jī)常采用并列式雙級(jí)復(fù)合增壓系統(tǒng)，1、2、3缸和4、5、6缸分別采用一樣的增壓器，并列雙級(jí)增壓器時(shí)流過廢氣渦輪的排氣流量減少一半，所以采用小型增壓器，由此到達(dá)兼顧低速轉(zhuǎn)矩特性和中、高速在高效率區(qū)的良好匹配，提高整機(jī)性能的目的;多缸發(fā)動(dòng)機(jī)采用并列式雙級(jí)復(fù)合增壓系統(tǒng)的另一個(gè)目的，就是為了防止產(chǎn)生各缸排氣干涉景象。 二、渦輪增壓器的構(gòu)造及任務(wù)原理車用渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)及中間體三部分組成。增壓器5經(jīng)過兩個(gè)浮動(dòng)軸承9支承在中間體14內(nèi)。中間體內(nèi)有光滑和冷卻軸承的油道，還有

16、防止光滑油漏入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)中的密封安裝等。離心式壓氣機(jī)由進(jìn)氣道6，壓氣機(jī)葉輪3，無葉式擴(kuò)壓管2及壓氣機(jī)機(jī)殼1等組成圖7-12。葉輪包括葉片和輪轂，并由增壓器軸5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪，并在離心力的作用下沿著壓氣機(jī)葉片1之間構(gòu)成的流道圖7-13，從葉輪中心流向葉輪的周邊。空氣從旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量，使其流速，壓力和溫度均有較大的增高，然后進(jìn)入葉片式擴(kuò)壓管3。擴(kuò)壓管為漸擴(kuò)形流道，空氣流過擴(kuò)壓管時(shí)減速增壓，溫度也有所升高。即在擴(kuò)壓管中，空氣所具有的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋U(kuò)壓管分葉片式和無葉片式兩種。無葉片式擴(kuò)壓管實(shí)踐上是由渦殼和中間體側(cè)壁所構(gòu)成的環(huán)形空間。無葉片式擴(kuò)壓

17、管構(gòu)造簡單，工況變化對(duì)壓氣機(jī)效率的影響很小，適于車用增壓器。葉片式擴(kuò)壓管是由相鄰葉片構(gòu)成的流道，其擴(kuò)壓比大，效率高，但構(gòu)造復(fù)雜，工況變化對(duì)壓氣機(jī)效率有較大的影響。離心式壓氣機(jī)n渦殼的作用是搜集從擴(kuò)壓管流出的空氣，并將其引向壓氣機(jī)出口?？諝庠跍u殼中繼續(xù)減速增壓，完成汽油動(dòng)能向壓力轉(zhuǎn)變的過程。n壓氣機(jī)葉輪由鋁合金精細(xì)鑄造，渦殼也用鋁合金鑄造。n渦輪機(jī)是將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的安裝。徑流式渦輪機(jī)由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成 (圖7-14)，蝸殼4的進(jìn)口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣經(jīng)蝸殼引導(dǎo)進(jìn)入葉片式噴管3。噴管是由相鄰葉片構(gòu)成的漸縮形流道。排氣流過噴管時(shí)降壓、降溫、增速、膨脹，使排氣

18、的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。由噴管流出的高速氣流沖擊葉輪1，并在葉片2所構(gòu)成的流道中繼續(xù)膨脹作功，推進(jìn)葉輪旋轉(zhuǎn)。 徑流式渦輪機(jī)渦輪機(jī)是將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械安裝。徑流式渦輪機(jī)由渦殼，噴管，葉輪和出氣道等組成圖7-13。渦殼4的進(jìn)口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)渦殼引導(dǎo)進(jìn)入葉片式噴管3。噴管是由相鄰葉片構(gòu)成的減縮形流道。排氣流過噴管時(shí)降壓，降溫，增速，膨脹，使排氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。由噴管流出的高速氣流沖擊葉輪1，并在葉片2所構(gòu)成的流道中繼續(xù)膨脹做功，推進(jìn)葉輪旋轉(zhuǎn)。與壓氣機(jī)的擴(kuò)壓管類似，渦輪機(jī)的噴管也有葉片式和無葉片式之分。現(xiàn)代車用徑流式渦輪機(jī)多采用無葉片使噴管參看圖7-11渦輪機(jī)的渦殼除具有引

19、導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣以一定的角度進(jìn)入渦輪機(jī)葉輪的功能之外，還有將排氣的壓力能和熱能部分地轉(zhuǎn)變動(dòng)能的作用。渦輪機(jī)葉片經(jīng)常在900攝氏度高溫的排氣沖擊下任務(wù)，并接受宏大的離心力的作用，所以采用鎳基耐熱合金鋼或陶瓷資料制造。用質(zhì)量輕并且耐熱的陶瓷資料可使渦輪機(jī)葉輪的分量大約減少三分之二，渦輪增壓加速滯后的問題也在很大程度上得到改善。噴管葉片用耐熱和抗腐蝕的合金鋼鑄造或機(jī)械加工成形。渦殼用耐熱合金鑄鐵鑄造，內(nèi)外表應(yīng)該光潔，以減少氣體流動(dòng)損失。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 渦輪機(jī)葉輪，壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件安裝在增壓器軸上，渦輪機(jī)葉輪，壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件安裝在增壓器軸上，構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子以超越構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。

20、轉(zhuǎn)子以超越100000r/min100000r/min，最高可達(dá)，最高可達(dá)200000r/min200000r/min的高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此，轉(zhuǎn)子的平衡是非常重要的。的高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此，轉(zhuǎn)子的平衡是非常重要的。 增壓器軸在任務(wù)中接受彎曲和改動(dòng)交變應(yīng)力，普通用韌性好，增壓器軸在任務(wù)中接受彎曲和改動(dòng)交變應(yīng)力，普通用韌性好，強(qiáng)度高的合金鋼強(qiáng)度高的合金鋼40CR40CR或或18CrNiWA18CrNiWA制造。制造。增壓器軸承增壓器軸承 增壓器軸承的構(gòu)造是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)代增壓器軸承的構(gòu)造是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)代車用渦輪增壓器都采用浮動(dòng)軸承圖車用渦輪增壓器都采用浮動(dòng)軸承圖7

21、-147-14。浮動(dòng)軸承實(shí)踐上是套在。浮動(dòng)軸承實(shí)踐上是套在軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙，構(gòu)成雙層油軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙，構(gòu)成雙層油膜。圓環(huán)浮在軸與軸承座之間。普通內(nèi)層間隙為膜。圓環(huán)浮在軸與軸承座之間。普通內(nèi)層間隙為0.05mm0.05mm，外層間隙大，外層間隙大約為約為0.1mm0.1mm。軸承壁厚約。軸承壁厚約3-4.5mm3-4.5mm，用錫鉛青銅合金制造，軸承外表，用錫鉛青銅合金制造，軸承外表度一層厚度約為度一層厚度約為0.005-0.0080.005-0.008的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器任務(wù)時(shí)，的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器任務(wù)時(shí)，軸承在

22、軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承在軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動(dòng)。 增壓器任務(wù)時(shí)產(chǎn)生軸向推力，由設(shè)置在壓氣機(jī)一側(cè)的推力軸承增壓器任務(wù)時(shí)產(chǎn)生軸向推力，由設(shè)置在壓氣機(jī)一側(cè)的推力軸承1 1接受。為了減少摩擦，在整體式推力軸承兩端的止推面接受。為了減少摩擦，在整體式推力軸承兩端的止推面6 6上各加工有四上各加工有四個(gè)布油槽個(gè)布油槽7 7；在軸承上還加工有進(jìn)油孔；在軸承上還加工有進(jìn)油孔5 5，以保證止推面的光滑和冷卻，以保證止推面的光滑和冷卻圖圖7-147-14。三、增壓壓力的調(diào)理在渦輪增壓系統(tǒng)中都設(shè)有進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥，用以控制增壓壓力參看圖7-9和7-10。排氣旁通閥及其控制安裝在增壓器上的安裝位置如圖7-16所示

23、?？刂颇ず?中的膜片將膜盒分為左室和右室，右室經(jīng)連通管11與壓氣機(jī)出口相通，左室設(shè)有膜片彈簧作用在膜片上。膜片還經(jīng)過連動(dòng)桿2與排氣旁通閥3銜接。當(dāng)壓氣機(jī)出口壓力，也就是增壓壓力低于限定值時(shí)，膜片在膜片彈簧的作用下移向右室，并帶動(dòng)連動(dòng)桿使排氣旁通閥堅(jiān)持封鎖形狀。當(dāng)增壓壓力超越限定值時(shí)，增壓壓力抑制膜片彈簧力，推進(jìn)膜片移向左室，并帶動(dòng)連動(dòng)桿將排氣旁通閥翻開，使部分排氣不經(jīng)過渦輪機(jī)而直接排放到大氣中，從而到達(dá)控制增壓壓力機(jī)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。進(jìn)氣旁通閥的任務(wù)原理與排氣旁通閥類似。在有些發(fā)動(dòng)機(jī)上，排氣旁通閥的開閉由電控單元支配的電磁線圈控制。電控單元根據(jù)壓氣機(jī)出口增壓壓力的降低，對(duì)電磁線圈通電或斷電，以

24、開閉排氣旁通閥。有的電控單元還能按照預(yù)編程序，在發(fā)動(dòng)機(jī)忽然加速時(shí)，允許增壓壓力短時(shí)間超出限定值，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性。四、渦輪增壓器的光滑及冷卻來自發(fā)動(dòng)機(jī)光滑系統(tǒng)主油道的機(jī)油，經(jīng)增壓器中間體上的機(jī)油口1進(jìn)入增壓器，光滑和冷卻增壓器軸和軸承，然后，機(jī)油經(jīng)中間體上的機(jī)油出口2前往發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼圖7-17。在增壓器軸上裝有油封，用來防止機(jī)油竄入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)渦殼內(nèi)。假設(shè)油封損壞，降導(dǎo)致機(jī)油耗費(fèi)量添加和排氣冒煙。由于汽油機(jī)增壓器的熱負(fù)荷大，因此在增壓器中間體的渦輪機(jī)側(cè)設(shè)置冷卻水套，并用軟管與發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系連通。冷卻液自中間體上的冷卻液進(jìn)口3流入中間體內(nèi)的冷卻水套4，從冷卻液出口5流回發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系。冷卻液

25、在中間體的冷卻水套中不斷循環(huán)，使增壓器軸和軸承得到冷卻。有些渦輪增壓器在中間體內(nèi)不設(shè)置冷卻水套，只靠機(jī)油及空氣對(duì)其進(jìn)展冷卻。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷或高轉(zhuǎn)速任務(wù)之后，假設(shè)立刻停機(jī)，那么機(jī)油能夠由于軸承溫度太高而在軸承內(nèi)熄滅。因此，這類渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該在停機(jī)之前，至少在怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)1分鐘。第四節(jié) 氣波增壓一、氣波增壓器構(gòu)造一、氣波增壓器構(gòu)造氣波增壓器中有一個(gè)轉(zhuǎn)子，沿其軸向開有許多梯形截面的氣體流道參看圖7-3。轉(zhuǎn)子懸臂地支承在兩個(gè)軸承4上圖7-17，與增壓器殼6以及前后端蓋都不接觸。一個(gè)端蓋接低壓空氣和高壓空氣管，稱空氣端蓋1；另一個(gè)端蓋接高壓排氣管和低壓排氣管，稱排氣端蓋8。支承轉(zhuǎn)子5的兩個(gè)軸承4布置在空氣端蓋1中，以保證得到良好的冷卻?？諝舛松w用鋁合金鑄造，排氣端蓋用鑄鐵鑄造，增壓器殼和轉(zhuǎn)子那么用低膨脹鋼制造。在增壓器外面包敷絕熱資料，以減少熱量的散失。二、氣波增壓器任務(wù)原理氣波增壓器的任務(wù)原理基于一種氣體動(dòng)力景象：當(dāng)緊縮波在管道內(nèi)傳播時(shí)，在管道的開口端反射為膨脹波，而在管道的封鎖端那么反射為緊縮波。反之亦然，即當(dāng)膨脹波在管道內(nèi)傳播時(shí)，在管道的開口端反射為緊縮波，而在封鎖端那么反射為膨脹波。在氣波增壓器中，空氣增壓所需求的能量來自柴油機(jī)的排氣?？諝獾木o縮過程和排氣的膨脹過程均在轉(zhuǎn)子中的氣體流道內(nèi)進(jìn)展，其任務(wù)過程可用圖7-1