涡轮增压和机械增压的结构和原理是什么?

涡轮增压原理使用涡轮增压发动机的车型越来越多。什么是涡轮增压发动机,它的基本结构和工作原理是什么?现在越来越多的车迷知道涡轮增压可以提高动力,但不知道是怎么做到的。如果要修改,应该怎么改?一切,都需要从涡轮增压系统的基本原理说起。影响发动机动力输出的原因有很多,但最重要的是如何让更多的空气进入气缸,提高容积效率(更多的空气会带来更大的动力)。理论上,3000cc排量的发动机所能产生的马力和扭矩,必然大于同设计的2000cc发动机。那么如何提高2.0L气缸内的容积效率,以接近甚至超过3.0L呢?

NA动力提升法NA(自然进气)发动机常见的方法无法避免加大节气门直径或改为多喉道直喷,以便在高速时同样的节气门深度下获得更多的空气。但一定转数后,这种方法效果有限。毕竟NA发动机的空气是真空吸的。在气缸容积固定的情况下,真空吸空气有一个相对极限。

部分NA发动机改用大角度凸轮轴(Hi Cam,以增加进排气门重叠角度),可以在高速时获得大功率,但缺点是低速时扭矩较差,角度过大发动机怠速不稳。所以现在很多新车都采用可变气门正时技术,配合可变凸轮轴等技术(如VVTL-i,i-VTEC,MIVEC)...以实现低扭矩和高马力之间的良好平衡。

但即使穷尽以上方法,发动机的进气效率最多也就提高60%。NA发动机永远无法避免它的命运——空气被被动地吸入气缸。也就是说,发动机所需的空气完全取决于活塞下行时产生的负压。即使缸内充满空气,缸内气压也小于或等于一个大气压。所以NA发动机的上升功率总是远远小于可以强行送空气和燃油的气缸,很容易获得一匹马力以上的增压发动机。

涡轮增压系统原理的解构

涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。

如果在相同的单位时间内,能有更多的空气和燃油混合气被迫进入气缸(燃烧室)进行压缩和爆炸(小排量的发动机可以“吸入”大排量的空气,提高容积效率),就能比同转速的自然吸气发动机产生更大的动力输出。涡轮增压是由废气驱动的,基本没有额外的能量损失(不会给发动机带来额外的负担),所以可以轻松创造出大马力,这是一个非常聪明的设计。这就像把电风扇吹进汽缸,迫使风充满汽缸,从而增加内部的空气量,获得更大的马力,但风扇是由发动机排出的废气驱动的,而不是电动机。

一般来说,发动机配合这样一个“强制进气”动作,至少可以增加30%-40%的额外功率。如此惊人的效果就是涡轮增压器如此吸引人的原因。而且,实现完美的燃烧效率,大幅提升动力,才是涡轮增压系统能够提供给车辆的最大价值。

该系统包括涡轮增压器、中间冷却器、进气旁通阀、排气旁通阀以及支撑进气和排气管道。

涡轮增压系统是如何工作的?

我们希望您能通过以下简单的步骤,了解涡轮增压的工作顺序,让您清楚地了解涡轮增压系统的工作原理。

首先是发动机排出的废气推动涡轮叶轮)②在涡轮的排气端,使其旋转。因此,它可以同时驱动与之相连的另一侧的压缩机轮(③)转动。

二是压气机叶轮从进气口强行吸入空气,经过叶片的旋转压缩后,进入直径越来越小的压缩通道进行二次压缩,这些压缩空气被喷入气缸燃烧。

第三,有些发动机装有中冷器,以降低压缩空气的温度,提高密度,防止发动机爆震。

第四,被压缩(和冷却)的空气通过进气管进入气缸,参与燃烧和做功。

5.燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,然后重复上述(1)动作。

涡轮增压器涡轮增压器机体是涡轮增压器系统中最重要的部分,也就是我们一般所说的“蜗”或“螺”。涡轮之所以得名,是因为它的形状很像蜗牛背上的壳,或者海鲜摊上的海螺。

涡轮增压器机体是提高充气效率的核心部件,其基本结构分为:进气端、排气端和中间连接部分。

空气入口包括压缩机壳体,该压缩机壳体包括压缩机入口、压缩机出口和压缩机叶轮。

排气端包括涡轮机壳体,该涡轮机壳体包括涡轮机入口、涡轮机出口和涡轮机叶轮。

在两个外壳之间,还有一个中心壳,中心壳上装有连接和支撑压气机叶轮和涡轮叶轮,并应对数万转的轴,以及相应的进油口和出油口(甚至包括进水口和出水口)。

“高温”是涡轮增压器工作时面临的最大考验。涡轮运转时,首先接触的是发动机排出的高温废气(第一热源),推动涡轮叶轮,带动另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轴的转速为120000-160000转/分。因此,涡轮轴高速旋转产生的热量是惊人的(第二热源),空气被压气机叶轮压缩后温度升高(第三热源),成为涡轮增压器最严峻的高温负担。涡轮增压器成为集成高温部件的独立工作系统。所以“散热”对涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的油路(散热和润滑),很多同时设计有油路和水路,可以通过油冷、水冷双重散热降低增压器的温度。