涡轮增压工作原理(经典)
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涡轮工作原理
涡轮是一种通过气体或流体的动能转化为机械能的机械装置。
它的工作原理基于连续的气体或流体流动,并利用流体的动能将涡轮推动旋转,进而产生机械动力。
涡轮通常由一系列叶片组成,这些叶片被固定在一个轴上,并位于一个密封的腔体内。
当气体或流体通过涡轮时,它们会对叶片施加力量,并使其旋转。
这种旋转的运动将动能转化为机械能,可用于驱动其他设备或发电。
涡轮的工作原理可以通过以下几个步骤来描述:
1. 流体流入涡轮:气体或流体通过进入涡轮的入口,并在腔体中流动。
这些流体可以是压缩空气、蒸汽或液体等。
2. 流体施加力量:流体以一定的速度和压力通过涡轮的叶片。
由于流体的动能,它们对叶片施加的力量将导致涡轮旋转。
3. 叶片旋转:由于叶片受到流体的推动,涡轮开始旋转。
叶片的形状和角度通常被设计为最大程度地捕捉流体动能,并将其转化为机械动力。
4. 输出机械动力:涡轮的旋转动力可以通过轴传递到其他设备,用于驱动发电机、压缩机、风车、涡轮增压器等。
涡轮的工作效率受多种因素影响,包括流体的速度、压力、密度,涡轮叶片的形状和角度等。
通过优化设计和调整涡轮的参
数,可以提高涡轮的效率和性能。
涡轮被广泛应用于航空、能源、化工、发电等领域,是一种重要的能量转换设备。
涡轮增压发动机工作原理涡轮增压发动机工作原理中,涡轮增压是一种机械式增压方式,通过利用气体动力学的原理,从而增加气缸内的空气进气量,从而提高发动机的输出功率和扭矩。
通常,涡轮增压发动机在低于中高速范围,如从1000rpm到4000rpm,效果达到最佳状态。
涡轮增压器的原理是利用燃油中的能量释放出气体压力,从而驱动涡轮转子旋转,转动的涡轮将压缩空气送入发动机燃烧室,从而增加燃料燃烧的效率。
接下来,我们将会详细解析涡轮增压发动机的工作原理。
一、涡轮增压发动机的基本结构涡轮增压发动机包括涡轮增压器、进气歧管、燃烧室、排气管和涡轮悬吊组件,涡轮增压器可分为中央涡轮增压器和双涡轮增压器两种。
前者只有一个涡轮,随着汽车转速的上升,涡轮的旋转速度亦会增加,从而增加进气压力;后者则拥有两个涡轮,其中一个涡轮只负责低转速段的增压工作,而另一个涡轮主要承担高转速段的增压任务。
涡轮增压器通过涡轮组件和废气涡轮组件结合而成,其安装在汽车引擎进气歧管里面,因而发挥着增压的作用。
涡轮组件作为增压器的核心部件,由轮叶、轴和壳体三部分组成。
轮叶通过涡轮间隙与壳体相隔,而轮叶的切口则与涡轮增压器中的废气涡轮组件的叶片相交叠,从而利用排气气流带动涡轮转子的旋转。
废气涡轮组件则是协同工作的一部分,其利用吸气过程中的废气引导叶片旋转,从而带动涡轮组件的旋转工作。
涡轮增压器与汽车引擎的其他部件之间,则有一个压缩空气输入与燃油混合输出的进口和出口处相连。
经涡轮压缩后的新鲜空气将进入压缩空气之后的连通管道中,之后再进入汽车发动机的进气歧管,在这里与喷油器所喷射出的燃油混合并进入汽车发动机的燃烧室进行燃烧。
二、涡轮增压发动机增加功率的原理由于涡轮增压器向发动机提供的新鲜空气比常规进气系统中的空气更加稠密,因此涡轮增压发动机可以在相同的燃料供应条件下,产生更多的动力输出。
因为闵贺尔定理表明动力等于扭矩乘以发动机转速,因此涡轮增压系统可以增加扭矩产生,而这也意味着更多的动力输出。
摘要随着经济的高速发展,国内高档汽车的增加,涡轮增压器被广泛使用,通过对涡轮增压器的工作原理的了解,采取正确使用、安装及检测方法,可以增加其使用寿命。
针对影响增压器的使用寿命因素,故障和诊断加以分析,并说明使用中的注意事项,意在减少增压器的故障,延长其使用寿命,降低维护费用。
只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器,不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长,提高了汽车的动力性,而且也提高了汽车使用的经济性。
关键词:涡轮增压器检查故障排除浅析汽车涡轮增压器原理及故障前言随着汽车工业的飞速发展,汽车已逐渐走进到千家万户,在满足乘坐的舒适性、使用的经济性要求后,人们对于汽车的动力性的要求也逐步提高,在现有的技术条件下,给发动机加装涡轮增压器是最好的解决办法。
一般情况下,加装增压器后,发动机的功率及扭矩要比加装前增大20%~30%。
小排量,大功率,代表着当前发动机技术的最高水平。
比普通发动机拥有更好的动力,也有更好的燃油经济性。
但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障,分析其原因,主要是对增压器的使用,维护不当造成的。
现对影响增压器的使用寿命因素,故障和诊断加以分析,并说明使用中的注意事项,意在减少增压器的故障,延长其使用寿命,降低维护费用。
涡轮增压器它是安装在发动机排气管道上的一台精致的空气压缩机,利用发动机排出的废气推动涡轮室内的涡轮旋转,涡轮又带动同轴的叶轮旋转,这样,叶轮就把从空气滤清器进来的空气进行压缩,使之增压进入汽缸。
由于进入气缸的空气密度增大,可使更多的燃油充分燃烧,因而大大提高了发动机的功率,降低了燃油消耗。
一、涡轮增压器的工作原理涡轮增压器的组成由涡轮,压气机,转子总成,轴承机构,中间体和密封装置等组成。
工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转,废气涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转,压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气,使空气被压缩后增压进入发动机气缸内,提高发动机进气量的装置,减少废气中CO、HC、CL粒等有害物的排放。
简述废气涡轮增压的工作原理
废气涡轮增压(Turbocharging)是一种常见的内燃机增压技术,通过利用废气能量来增加进气量和提高发动机的输出功率。
其工作原理如下:
废气能量回收:内燃机在燃烧燃料时会产生大量的废气,其中包含着高温高压的废气能量。
废气涡轮增压利用这部分能量,将废气引导到涡轮增压器中。
涡轮增压器:涡轮增压器由涡轮和压气机组成。
废气通过涡轮进入增压器,使涡轮高速旋转,产生巨大的动力。
涡轮与压气机通过轴连接,涡轮的高速旋转带动压气机旋转,使其产生高压气体。
压气机增压:压气机将进气进行压缩,提高进气密度和压力,将压缩后的气体送入发动机燃烧室。
通过增加进气压力,废气涡轮增压可以使发动机在相同排量下进入更多的空气,从而提高燃烧效率和输出功率。
控制系统:废气涡轮增压系统通常配备有控制系统,用于监测和控制涡轮增压器的工作状态。
控制系统可以根据发动机负荷和转速的变化,调节涡轮增压器的转速和进气压力,以确保发动机在不同工况下的最佳性能。
废气涡轮增压技术广泛应用于汽车、船舶、飞机等内燃机设备中,可以提高动力性能、减少燃料消耗和减低尾气排放。
通过有效利用废气能量,废气涡轮增压为内燃机提供了一种高效的增压解决方案。
涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压,就是将进入柴油机气缸内的空气,利用一种装置予先进行压缩,提高其密度,并在供油系统的合理配合下,使更多的燃料得到充分燃烧,从而使柴油机发出更大的功率。
由于空气量增加,燃烧充分,所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。
根据增压方式的不同,有机械增压,气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。
目前应用最普遍的是废气涡轮增压。
所谓废气涡轮增压,就是利用柴油机排出的废气,来驱动涡轮高速旋转,使空气的压力提高,从而提高了空气的密度,达到了增压、提高柴油机功率的目的。
2、柴油机涡轮增压的优点(1)提高了柴油机经济性,降低油耗率在5%--10%以上。
这是因为:●涡轮增压回收了部分废气能量,所以使有效功得到提高。
由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%●涡轮增压后,进入柴油机的新鲜空气温度较高。
改善了燃料的蒸发,加之空气量增加,油气混合更加均匀。
使燃烧更完善充分,从而降低了燃油耗率。
●涡轮增压后,加之柴油机功率提高,机械摩擦损失相对减少,因而使机械效率提高。
从而提高了柴油机的经济性,降低了油耗率。
(2)提高了柴油机的动力性。
vgt可变截面涡轮增压器工作原理在汽车的世界里,有一种神奇的小玩意儿叫做可变截面涡轮增压器,听上去有点高大上,其实就是帮你的小车在加速时提供更多动力的东西。
想象一下,平时你在路上开车,踩油门的时候,车子乖乖地跟着你的脚步走,但如果需要快速超车,这时涡轮增压器就像一位超级英雄,随时待命,瞬间给你带来强劲的动力,让你飙起来的感觉真是爽到爆。
这个增压器就像一个调皮的孩子,随时根据需要变换自己的“形态”。
简单来说,它的工作原理就像变魔术一样,涡轮的截面可以根据发动机的转速和负载来调整。
低速的时候,涡轮的截面小,增加进气压力,让车子能够轻松起步。
到高速时,截面增大,让更多空气流进发动机,动力直接翻倍!是不是听起来很酷?就好比你在不同场合下换衣服,走到哪儿都能打扮得体。
涡轮增压器的运行也不是随便的,它和发动机之间有着密切的合作关系。
发动机一旦转速上升,涡轮增压器就会迅速反应,像是听到了号令的士兵,立刻开始工作。
你可想而知,像这样的技术含量有多高。
为了让涡轮转得更快,排气气体就像个加速器,推动着它飞速转动,形成强大的吸气效果。
这样的配合简直默契得不能再默契,开起来就像在跳舞,既轻松又流畅。
说到涡轮增压器,肯定不能不提它的“情绪管理”。
对,你没听错,涡轮也有情绪!当车速较慢时,涡轮增压器可能会感到“焦虑”,它得拼命压缩空气来提升效率,生怕你开慢了没劲。
但只要一加速,涡轮立刻兴奋起来,冲向你想要的速度,简直是精神焕发,令人振奋。
车子瞬间变得灵活,像是小豹子一样在马路上飞奔,耳边呼呼作响,让你不禁大喊一声:“太刺激了!”不过,涡轮增压器也不是一帆风顺的,有时候它也会遇到麻烦。
比如说,过热、过度使用,或者缺乏润滑油,这些都是涡轮增压器的“老毛病”。
就像人一样,累了就得休息,保养是非常重要的。
很多车主在享受涡轮带来的快感时,往往忽视了它的护理,结果造成了不必要的损伤。
你想想,如果你对你的车子不尽心,那它也很可能给你带来意想不到的“惊喜”。
汽车增压器的工作原理及常见故障汽车增压器(也称为涡轮增压器)是一种用于增加内燃机进气量和增加发动机输出功率的设备。
它的工作原理基于涡轮机和压缩机的组合。
工作原理:1.汽车增压器利用发动机排气的能量驱动涡轮机的旋转。
当发动机运转时,排气流通过涡轮机的进气入口,并转动涡轮叶片。
2.涡轮机转动后,通过轴连接到压缩机。
涡轮机的旋转推动压缩机旋转。
3.压缩机通过旋转将大量的空气吸入,并将其压缩成高压气体。
4.压缩后的空气通过增压器的出口进入发动机的进气道,与燃油混合后参与燃烧过程。
5.压缩空气的注入使发动机在相同容积下能够进入更多的空气,从而提高燃烧效率和输出功率。
常见故障:1.涡轮轴磨损:由于涡轮机在高温高速下工作,涡轮轴和叶片会受到磨损和腐蚀。
长期使用后,轴承和涡轮叶片可能会磨损,导致涡轮增压器性能下降。
2.涡轮轴封漏油:涡轮增压器的涡轮轴封密封不良或老化,可能导致涡轮轴封漏油。
这会使得涡轮增压器的润滑系统失效,可能导致增压器损坏。
3.压缩机叶片磨损:由于压缩机的高速旋转和高压工作环境,压缩机叶片可能会磨损或受到碰撞损坏。
这会导致压缩机性能下降,减少了空气压缩效果。
4.涡轮增压器堵塞:在进气系统中,涡轮增压器可能会积聚碳沉积物或油渍,导致增压器的进气和排气通道堵塞,影响增压器的正常运行。
5.涡轮增压器过热:长时间高负荷工作或不良的冷却系统可能导致涡轮增压器过热。
6.压力调节器故障:汽车增压器通常配备了压力调节器,用于控制增压器的输出压力。
如果压力调节器失效,可能导致过高或过低的增压器输出压力,影响发动机性能。
7.涡轮增压器进气泄漏:增压器进气系统的密封性失效可能导致气体泄漏,减少了增压器对发动机的增压效果。
8.冷却系统故障:涡轮增压器通常需要通过冷却系统进行冷却,以防止过热。
如果冷却系统故障或冷却液不足,可能导致涡轮增压器过热,损坏或降低性能。
9.油液问题:涡轮增压器通常需要适当的润滑和冷却油液来保持正常运行。
第一节增压器发展史第一台废气驱动的增压器是由瑞士人波希在1909年至1912年间研制成功的,而多年以后盖瑞特产品才进入涡轮增压器市场。
波希博士是苏而寿兄弟研究室的总工程师,并于1915年提出了涡轮增压柴油机第一台样机的设想,但这个设想在当时几乎没有被人们所接受。
通用电气公司是在20世纪初期开始研制涡轮增压器的。
1920年,一架装有自由型发动机和通用电气公司研制的涡轮增压器的雷皮尔双翼飞机创造了33113英尺(10092米)飞行高度的记录。
在第一次世界大战期间,装有涡轮增压器的发动机开始少量地应用在飞机上。
直到20世纪30和40年代,首先在欧洲,然后在美国,才开始大规模地生产。
在美国,通用电气公司为军用飞机研制涡轮增压器。
在第二次世界大战期间,数千台涡轮增压器被用在战斗机和B-17型轰炸机上。
盖瑞特公司是由1936年创立的,该公司当时为B-17型轰炸机提供中冷器,它是装在通用电气公司的涡轮增压器与帕来特和瓦特纳公司的发动机之间的一个部件。
在20世纪40年代后期和50年代初期,盖瑞特公司接到大量委托设计20—90马力的小型燃气轮机的订单。
工程师们在壳体铸造、高速密封、径流涡轮和离心式压气机的研制方面具有丰富的经验。
由于有发展工业柴油机用涡轮增压器的良机,克立夫·盖瑞特先生于1954年9月27日决定把涡轮增压器部分重燃气轮机部门中独立出来,成立艾雷赛奇工业部,专门从事涡轮增压器的设计和制造。
艾雷赛奇工业部后来被称为盖瑞特汽车公司。
1985年末,盖瑞特汽车公司的母公司信号公司与联合公司合并,成立了联信公司。
联信公司由三个业务部门组成:联信汽车工业和联信航空工业和联信工程材料。
联信汽车工业部有盖瑞特、本迪克斯和福立姆等四大类产品,是世界上最大的独立汽车部件供应商之一。
1986年,联信公司购买了劳托—马斯特公司,它在售后服务市场上供应所有种类的涡轮增压器。
今天,把生产盖瑞特、艾雷赛奇、劳托—马斯特和雷杰牌涡轮增压器的公司,称为联信涡轮增压系统。
传统涡轮增压技术简介
1.涡轮增压技术的基本原理
涡轮增压技术就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先
进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单
位体积里,气体的质量就大大增加了,这样就可以在有限的气缸容积
内喷入更多的燃油进行燃烧,从而达到提高发动机功率的目的。
图1涡轮增压的工作原理
涡轮增压由废气推动的涡轮机、压缩进入汽缸空气的压缩机以及
中间部分组成。
涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的
涡轮,涡轮又带动同轴的压缩机的叶轮,压缩机叶轮压送由空气滤清
器管道送来的空气,使之增压进入气缸。
当发动机转速增快(当加速的时候),废气排出速度与涡轮转速也
同步增快,压缩机的叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和
密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的
转速,这样就可以增加发动机的输出功率了。
在现有的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在“工作效
率不变”的情况下增加“输出功率”的机械装置。一般能使发动机增加输
出功率在10%到40%左右。
2.涡轮增压新技术
a.
可变增压涡轮叶片几何技术
当发动机转速较低时,由于排气的流量较小,不容易推动涡轮叶
片。这时可变涡轮几何系统中装在和涡轮叶片平行位置并且围绕它的
那几片可变导流板的角度就会变小。这样可以使气流通过的空间缩
小,加大流速,更容易推动叶片。
图2可变增压涡轮叶片几何技术
在转速高的时候气体流量充足,这个时候可变导流板的角度会
变大让涡轮获得最大增压值。
有了可变涡轮叶片几何技术,便能在较低发动机转速下达到更高
的涡轮速度。汽缸增压有明显的改善,功率及扭力方面相应也有明显
的提升,在较低转速时可达到最大扭力,并可维持在一个较广的旋转
范围内。
b.涡轮增压中冷技术
涡轮增压可以提高空气的密度,空气密度的提高必然会使空气温
度也同时增高,这如同给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压
器的出风口温度也会随着压力增大而升高,温度提高反过来会限制空
气密度的提高,要进一步提高空气密度就要降低增压空气的温度。据
实验显示,在相同的空燃比条件下,增压空气温度每下降10摄氏度,
柴油机功率能提高3%-5%,还能降低排放中的氮氧化合物(NOx),改
善发动机的低速性能。因此,也就产生了中间冷却技术。
柴油机中间冷却技术的类型分两种,一种是利用柴油机的循环冷
却水对中冷器进行冷却,另一种是利用散热器冷却,也就是用外界空
气冷却。当利用冷却水冷却时,需要添置一个独立循环水的辅助系统
才能达到较好的冷却效果,这种方式成本较高而且机构复杂。因此,
汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。
空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中,利用
风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机
水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位置上,它的波形铝制
散热片和管道与发动机水箱结构相似,热传导效率高,可将增压空气
的温度冷却到50至60摄氏度。
中间冷却技术不是一项简单的技术,过热无效果白费工夫,过冷
在进气管中形成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进
行精确的匹配,使得压缩空气达到要求的冷却温度。
c.双涡轮增压技术
在讨论双涡轮增压技术前,我们先了解一个涡轮增压遇到的不利
现象“迟滞现象”。
当驾驶员踩油门踏板,发动机转速发生改变。由于涡轮机和压缩
机有惯性,不能及时跟上这个速度的变化,这个现象称为“迟滞现象”。
“迟滞现象”使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你越急加
速,就会感觉发动机越使不上劲。
使用双涡轮增压,就是采用2个相互独立的涡轮增压器的增压系
统。当发动机在2个涡轮增压器的共同作用时,进气效率大幅提升,
增压效果更加显著,动力性得到很大提升。
另一方面,在发动机转速较低时,只有一个低速涡轮工作,这时
较少的排气即可驱动这只涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,当发
动机转速提升以后,高速涡轮工作继续进入高增压值的状态,提供一
个连贯的强劲动力。
这样双涡轮增压技术在提高发动机动力性的同时,可以改善涡轮
增压的“迟滞现象”。
但是,双涡轮增压发动机并不能完全消除“涡轮迟滞”现象,毕竟,
涡轮增压器叶轮的惯性作用依然存在。在实际使用中,双涡轮增压发
动机通常都装备在直列6缸或V型等排量较大的发动机上。
d.涡轮增压机械增压技术
由于涡轮增压系统和机械增压系统分别拥有各自的优势和劣势,
因此,由涡轮增压器和机械增压器共同组成的双增压系统发动机同时
具备了涡轮增压系统和机械增压系统的双重技术优势,并且使整合在
一起的这两种不同型式的增压系统实现了优势互补。
发动机在较低转速下运行时,由机械增压器提供绝大部分的增压
压力,发动机输出功率的增加主要来自于机械增压系统,此时涡轮增
压器由于“涡轮迟滞”增压效果并不明显。待发动机转速上升到1500
r/min左右时,涡轮增压器的增压效果开始增强,并与机械增压器共
同为发动机功率的增加提供所需的增压压力。随着转速的不断提高,
涡轮增压器的增压效果也在不断增强,与此同时,机械增压器的增压
效果开始逐渐减弱。当发动机转速超过3000-4000r/min时,由涡轮
增压器提供全部的增压压力,发动机输出功率的增加全部来自于涡轮
增压系统,此时机械增压器已经停止工作,以防止消耗发动机功率。
应该说,双增压系统发动机很好地解决了机械增压系统燃油经济
性较差和涡轮增压系统在低转速时容易产生“涡轮迟滞”现象的问题,
但是,由于双增压系统结构复杂,不易与发动机匹配,对于发动机零
部件的制造要求也较高,因此,目前只在个别车型上实现了应用。