涡轮增压器的工作原理及其设计 - 阿夫托·塔基（AvtoTachki）

内容

涡轮机的布置方式，工作原理
涡轮特性
涡轮增压器的种类和使用寿命

涡轮增压器（涡轮机）是汽车中用于将空气强制进入内燃机气缸的机构。在这种情况下，涡轮机仅由废气流驱动。涡轮增压器的使用可让您将发动机功率提高多达 40%，同时保持其紧凑的尺寸和低油耗。

涡轮机的布置方式，工作原理

标准涡轮增压器包括：

房屋。 由耐热钢制成。它具有螺旋形状，带有两个不同方向的管子，管子带有用于安装在加压系统中的法兰。
涡轮轮。 它将排气的能量转化为刚性固定在其上的轴的旋转。由耐热材料制成。
压缩机轮。 它接收来自涡轮叶轮的旋转并将空气泵入发动机气缸。压缩机叶轮通常由铝制成，从而减少了能量损失。该区域的温度范围接近正常，不需要使用耐热材料。
涡轮轴。 连接涡轮叶轮（压缩机和涡轮）。
滑动轴承或滚珠轴承。 需要在外壳中连接轴。该设计可以配备一个或两个支撑（轴承）。后者由通用发动机润滑系统润滑。
旁通阀。磷设计用于调节作用在涡轮叶轮上的废气流量。这使您可以控制升压功率。带气动执行器的阀门。它的位置由发动机 ECU 控制，该 ECU 接收来自速度传感器的信号。

汽油和柴油发动机中涡轮的基本工作原理如下：

废气被引导到涡轮增压器外壳，在那里它们作用于涡轮叶片。
涡轮叶轮开始旋转并加速。高速涡轮转速可达250转/分。
通过涡轮叶轮后，废气被排放到排气系统中。
压缩机叶轮同步旋转（因为它与涡轮在同一轴上）并将压缩空气流引导至中冷器，然后引导至发动机进气歧管。

涡轮特性

与曲轴驱动的机械压缩机相比，涡轮机的优势在于它不从发动机中汲取能量，而是从其副产品中获取能量。它的制造成本更低，使用成本更低。

尽管从技术上讲，柴油发动机的涡轮机与汽油发动机的涡轮机基本相同，但在柴油发动机中更为常见。主要特点是操作模式。因此，柴油发动机可以使用耐热性较差的材料，因为柴油发动机的排气温度平均为 700 °C，汽油发动机的平均排气温度为 1000 °C。这意味着不可能在汽油发动机上安装柴油涡轮机。

另一方面，这些系统也有不同程度的增压压力。在这种情况下，应考虑到涡轮机的效率取决于其几何尺寸。吹入气缸的空气压力是两部分的总和：1 大气压加上涡轮增压器产生的过压。它可以是 0,4 到 2,2 个大气压或更高。由于柴油发动机中涡轮的工作原理允许吸入更多的废气，因此汽油发动机的设计即使在柴油发动机中也无法安装。

涡轮增压器的种类和使用寿命

涡轮机的主要缺点是在发动机低速时出现的“涡轮迟滞”效应。它表示响应发动机速度变化的时间延迟。为了克服这个缺点，已经开发了各种类型的涡轮增压器：

双卷轴系统。 该设计提供了两个分离涡轮室的通道，因此，废气流。这提供了更快的响应时间、最大的涡轮效率并防止了排气口的堵塞。
具有可变几何形状的涡轮机（具有可变几何形状的喷嘴）。 这种设计最常用于柴油发动机。由于其叶片的移动性，它提供了涡轮机入口横截面的变化。改变旋转角度可以调整废气的流动，从而调整废气的速度和发动机的速度。在汽油发动机中，可变几何涡轮机经常出现在跑车中。