汽车发动机,是汽车的动力心脏,它为汽车提供源源不断的动力输出,发动机型号不同,它们的排量和动力也不同,经常听说自然吸气和涡轮增压。那么,涡轮增压相信大家并不陌生,平时我们经常会在车的尾部都可以看到如1.4T、1.5T、2.0T字样,这说明这辆车的是涡轮增压发动机。
在第二次世界大战时期,各国军队出动战斗机对地方进行轰炸,但是由于飞机的飞行高度较高,空气稀薄,导致飞机发动机进气量不足,使发动机燃烧效果降低,严重影响了飞行安全和作战效率。为了解决这个问题,法国的拉多公司将一种类似鼓风机的技术运用到飞机上,确保飞机在高空作战时也能吸入足够的空气,维持动力输出。在二战后,这种技术慢慢的运用到了汽车上,这就是现在很多车上使用的涡轮增压发动机。因为涡轮增压的英文是“Turbo”,所以首字母“T”就用来代表涡轮增压。
涡轮增压的工作原理
涡轮增压是利用压力推动壳子体内的泵轮叶轮旋转从而带动进气增压室,涡轮叶轮将空气压进气缸,从而提高发动机输出功率的控制装置。
涡轮增压的结构
涡轮增压系统是由涡轮增压器和中冷器两部分组成,通过涡轮增压器压缩空气,由中冷器对压缩后的空气进行冷却,涡轮增压器由涡轮室和增压器组成。中冷器是涡轮增压系统的一部分,空气被压缩后温度会升高,容积量从而降低,所以增压后的空气在进入气缸前要对其进行冷却。原理则是在发动机和涡轮增压器之间加装一个散热器,结构类似于水箱散热器,将高温高压空气分散到很多细小的管道里,管道外有常温空气高速流过,从而达到降温的目的,在提高发动机功率输出的同时,也降低了发动机的排气温度。
涡轮增压的技术分类
目前主要的涡轮增压技术有混流式、可变式、双涡轮式和电辅助涡轮增压技术。其中双涡轮增压技术就是在发动机进气系统中采用两个独立的涡轮增压器,实现增压器与发动机在更大工况范围的良好匹配。双涡轮增压系统由一大一小的两个涡轮增压器串联搭配而成,当发动机低速时,只有一个小的涡轮增压器工作,这个时候较少的排气即可驱动这个涡轮高速运转以及产生足够的进气压力,改善发动机的低速转矩和涡轮迟滞的问题。那么当发动机转速较高时,质量大的涡轮增压开始进入工作,提高进气量,从而确保发动机的动力输出。
涡轮增压常见的故障
当然世界上没有十全十美的东西,那么高功率的它也会给它带来不少麻烦。比如,增压效果差(主要表现在动力下降、燃油经济性差、烧机油等);增压压力偏低(是指与正常情况相比,增压压力低于正常值的90%,导致气缸内冲量减少,从而使油耗和排气温度升高);增压器漏油(这是比较常见的故障,也是影响增压器寿命的主要原因)那么导致漏油的原因可能就是浮动轴承磨损、发动机长时间怠速运转等;排气温度过高(排气温度过高会影响涡轮寿命)。
涡轮增压的发展趋势
为了解决发动机低速转矩和涡轮迟滞等问题,降低燃油消耗率,涡轮增压技术主要向以下三个方向发展:可变混流式涡轮增压技术(该技术结合了可变截面涡轮增压技术和混流式涡轮增压技术,再高转速、小型化、大容量的发展方向下较径流式涡轮有着较为显著的优点);可变双涡轮增压技术(该技术融合了可变截面涡轮增压技术和二级涡轮增压技术,极大扩宽了增压器的高效流量范围),最后是复合增压技术(该技术同时采用机械增压技术和涡轮增压技术,理论上可以彻底消除涡轮迟滞的问题,但是由于复合增压器的结构复杂,因此长期以来在应用上会受到一定的限制,一般只用在二冲程柴油机和一些特殊场合)
总结
涡轮增压技术已经不再是以前那样,以目前技术来讲涡轮工作温度一般在1000℃,多数采用液冷或风冷来降温,材质也是选择耐高温特殊合金,以目前的发展趋势来看,涡轮增压在之后的日子里还会有一个质的飞跃。
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