廢氣渦輪增壓器是如何工作的?
廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),進(jìn)而帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓。具體而言,發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣帶著慣性沖力推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪,渦輪帶動(dòng)同軸葉輪,將空氣濾清器送來的空氣加壓后送入氣缸。在這一過程中,廢氣能量得到巧妙利用,實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣增壓,使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量增加,燃料燃燒更充分,最終提升了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率 。
更細(xì)致地來看,廢氣渦輪增壓器主要由渦輪和壓縮機(jī)兩大關(guān)鍵部分構(gòu)成。渦輪又包含固定噴嘴環(huán)、旋轉(zhuǎn)葉輪以及渦輪殼;壓縮機(jī)也就是離心式壓縮機(jī),由進(jìn)口、工作輪、擴(kuò)壓器和出口蝸殼組成。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)排出廢氣時(shí),具有一定高溫(例如柴油機(jī)排出的廢氣溫度可達(dá)800 - 1000K )和壓力的廢氣,會(huì)通過排氣管進(jìn)入渦輪機(jī)殼內(nèi)的噴嘴環(huán)。隨著噴嘴環(huán)的通過面積逐漸縮小,廢氣的壓力和溫度降低,但是速度卻大大增加,形成高速廢氣流。這股高速廢氣流就像一股強(qiáng)大的動(dòng)力,猛烈沖擊渦輪,使得渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)起來,之后廢氣最終排入大氣。
由于渦輪和離心壓縮機(jī)葉輪固定在同一根軸上,它們就如同緊密合作的伙伴,同速旋轉(zhuǎn)。通過空氣濾清器的空氣被順利吸入壓縮機(jī)殼體,高速旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪發(fā)揮它的“魔力”,將空氣快速甩向葉輪外緣,空氣的速度和壓力在這一過程中得到顯著提高,隨后進(jìn)入擴(kuò)壓器。經(jīng)過擴(kuò)壓器和環(huán)形壓縮機(jī)殼體的“接力”作用,空氣壓力繼續(xù)攀升,最終壓縮空氣通過進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸,完成了整個(gè)進(jìn)氣增壓的過程。
此外,廢氣渦輪增壓器在工作時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極高的壓力。雖然渦輪本體設(shè)計(jì)有釋放高壓氣體的孔,但在一些連續(xù)增壓的復(fù)雜工況下,為了更好地保護(hù)渦輪以及消除渦輪遲滯現(xiàn)象,還配備了泄壓閥(也叫減壓閥)。當(dāng)壓力過高時(shí),高壓氣體可通過泄壓閥快速釋放,以便為下一次增壓動(dòng)作做好準(zhǔn)備。
廢氣渦輪增壓器通過精妙的設(shè)計(jì)和工作原理,把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量充分利用起來,實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣增壓,不僅增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率,還在一定程度上提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性和燃燒效率,成為現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中極為重要的一環(huán) 。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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