渦輪增壓系統(tǒng)分為單渦輪增壓和雙渦輪增壓
1. 單渦輪增壓系統(tǒng)
渦輪增壓系統(tǒng)分為單渦輪增壓系統(tǒng)和雙渦輪增壓系統(tǒng)。只有一個渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)為單渦輪增壓系統(tǒng)。渦輪增壓系統(tǒng)除渦輪增壓器之外,還包括進(jìn)氣旁通閥、排氣旁通閥和排氣旁通閥控制裝置等。
六缸汽油噴射式發(fā)動機(jī) 的雙渦輪增壓系統(tǒng)。其中兩個渦輪增壓器并列布置在排氣管中,按氣缸工作順序把1、2、3缸作為一組,4、5、6缸作為另一組,每組三個氣缸的排氣驅(qū)動一個渦輪增壓器。因為三個氣缸的排氣間隔相等,所以增壓器轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。另外,把三個氣缸分成一組還可防止各缸之間的排氣干擾。此系統(tǒng)除包括渦輪增壓器、進(jìn)氣旁通閥、排氣旁通閥及排氣旁通閥控制裝置之外,還有中冷器、諧振室和增壓壓力傳感器 等。2. 雙渦輪增壓系統(tǒng)
車用渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)及中間體三部分組成 。增壓器軸通過兩個浮動軸承支承在中間體內(nèi)。中間體內(nèi)有潤滑和冷卻軸承的油道,還有防止機(jī)油漏入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)中的密封裝置等。渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理
1.離心式壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)葉輪、無葉式擴(kuò)壓管及壓氣機(jī)蝸殼等組成 。葉輪包括葉片和輪轂,并由增壓器軸帶動旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)時,空氣經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪,并在離心力的作用下沿著壓氣機(jī)葉片之間形成的流道,從葉輪中心流向葉輪的周邊??諝鈴男D(zhuǎn)的葉輪獲得能量,使其流速、壓力和溫度均有較大的增高,然后進(jìn)入葉片式擴(kuò)壓管。擴(kuò)壓管為漸擴(kuò)形流道,空氣流過擴(kuò)壓管時減速增壓,溫度也有所升高。即在擴(kuò)壓管中,空氣所具有的大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。擴(kuò)壓管分葉片式和無葉式兩種。無葉式擴(kuò)壓管實際上是由蝸殼和中間體側(cè)壁所形成的環(huán)形空間。無葉式擴(kuò)壓管構(gòu)造簡單,工況變化對壓氣機(jī)效率的影響很小,適于車用增壓器。葉片式擴(kuò)壓管是由相鄰葉片構(gòu)成的流道,其擴(kuò)壓比大,效率高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工況變化對壓氣機(jī)效率有較大的影響。蝸殼的作用是收集從擴(kuò)壓管流出的空氣,并將其引向壓氣機(jī)出口。空氣在蝸殼中繼續(xù)減速增壓,完成其由動能向壓力能轉(zhuǎn)變的過程。壓氣機(jī)葉輪由鋁合金精密鑄造,蝸殼也用鋁合金鑄造。2.徑流式渦輪機(jī)渦輪機(jī)是將發(fā)動機(jī) 排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的裝置。徑流式渦輪機(jī)由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成 。蝸殼4的進(jìn)口與發(fā)動機(jī) 排氣管相連,發(fā)動機(jī) 排氣經(jīng)蝸殼引導(dǎo)進(jìn)入葉片式噴管。噴管是由相鄰葉片構(gòu)成的漸縮形流道。排氣流過噴管時降壓、降溫、增速、膨脹,使排氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。由噴管流出的高速氣流沖擊葉輪,并在葉片所形成的流道中繼續(xù)膨脹作功,推動葉輪旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)葉輪經(jīng)常在900℃高溫的排氣沖擊下工作,并承受巨大的離心力作用,所以采用鎳基耐熱合金鋼或陶瓷材料制造。用質(zhì)量輕并且耐熱的陶瓷材料可使渦輪機(jī)葉輪的質(zhì)量大約減小2/3,渦輪增壓加速滯后的問題也在很大程度上得到改善。噴管葉片用耐熱和抗腐蝕的合金鋼鑄造或機(jī)械加工成形。蝸殼用耐熱合金鑄鐵鑄造,內(nèi)表面應(yīng)該光潔,以減少氣體流動損失。3.轉(zhuǎn)子渦輪機(jī)葉輪、壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件安裝在增壓器軸上,構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子以超過100000r/min,可達(dá)200000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),因此,轉(zhuǎn)子的平衡是非常重要的。增壓器軸在工作中承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力,一般用韌性好、強(qiáng)度高的合金鋼40Cr或18CrNiWA制造。4.增壓器軸承增壓器軸承的結(jié)構(gòu)是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一?,F(xiàn)代車用渦輪增壓器都采用浮動軸承。浮動軸承實際上是套在軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙,形成雙層油膜。圓環(huán)浮在軸與軸承座之間。一般內(nèi)層間隙為0.05mm左右,外層間隙大約為0.1mm。軸承壁厚約3~4.5mm,用錫鉛青銅合金制造,軸承表面鍍一層厚度約為0.005~0.008mm的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器工作時,軸承在軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動。增壓器工作時產(chǎn)生軸向推力,由設(shè)置在壓氣機(jī)一側(cè)的推力軸承承受。為了減少摩擦,在整體式推力軸承兩端的止推面上各加工有四個布油槽;在軸承上還加工有進(jìn)油孔,以保證止推面的潤滑和冷卻。
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