渦輪增壓的工作原理是什么
渦輪增壓的工作原理是利用發(fā)動機排出的廢氣來推動渦輪,渦輪帶動同軸的壓縮機葉輪,將空氣加壓后送入氣缸。
當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,產(chǎn)生的廢氣會沖擊渦輪室內(nèi)的渦輪,使其高速旋轉(zhuǎn)。渦輪和壓縮機葉輪通過同一根軸連接,渦輪的轉(zhuǎn)動帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。葉輪將來自空氣濾清器的空氣壓縮,增加其壓力和密度,然后送入氣缸。
隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快,廢氣排出速度也加快,推動渦輪轉(zhuǎn)速提升,進(jìn)而使壓縮機葉輪在單位時間內(nèi)將更多的空氣壓入氣缸。這樣一來,氣缸內(nèi)的空氣密度增大,能夠燃燒更多的燃油,從而在單位時間內(nèi)輸出更多的功率,實現(xiàn)動力的提升。
目前渦輪增壓技術(shù)有不少新的突破和應(yīng)用。
比如雙渦輪增壓技術(shù),采用兩個獨立的渦輪增壓器,發(fā)動機啟動工作時,達(dá)到轉(zhuǎn)數(shù)要求就會帶動雙渦輪增壓器工作,共同作用于壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸,更大程度增加空氣密度,提升動力效果。在發(fā)動機未達(dá)到轉(zhuǎn)數(shù)時,只有一個渦輪增壓器參與工作。
還有渦輪增壓葉片幾何技術(shù),當(dāng)發(fā)動機低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時,排氣量明顯減少達(dá)不到推動葉片所需的動力,這時可變導(dǎo)流板角度變小,氣流通過空間變小增大流速進(jìn)而推動葉片。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)高的時候,氣體流量增大,導(dǎo)流板角度變大,使渦輪最大程度增壓。這項技術(shù)能讓發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)數(shù)情況下,保持最大化輸出功率。
雙增壓技術(shù)則是將渦輪增壓和機械增壓結(jié)合,發(fā)動機低速運行下,主要由機械增壓器工作提供壓力。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)接近 1500r/min,渦輪增壓器開始發(fā)力,與機械增壓器共同加壓。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高時,渦輪增壓器增壓效果越發(fā)明顯,機械增壓器增壓效果逐漸減弱。發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)超過 3000r/min 時,機械增壓器停止工作,提升發(fā)動機功率所需壓力完全由渦輪增壓器提供。
中間冷卻技術(shù)也是渦輪增壓中的重要一環(huán)。渦輪增壓在增加空氣密度的同時,會使空氣溫度升高,中間冷卻技術(shù)就是為了解決這個問題。柴油機大多利用外界空氣冷卻式中冷器,不過中間冷卻技術(shù)尺度要合理把握,需要和渦輪增壓進(jìn)行合理搭配。
總之,渦輪增壓通過巧妙利用廢氣能量,實現(xiàn)了提高發(fā)動機功率、燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放的效果。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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