汽车气波增压的工作原理?

发布网友 发布时间：2022-04-26 03:09

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热心网友 时间：2022-05-24 22:28

对于2.0T的汽车而言，大家都知道2.0代表排气量，T代表涡轮增压，若是再详细问排气量是什么？涡轮增压原理是什么？相信很多人又说不上来，前期文章我们讲解了排量的含义，这篇文章主要讲解一下涡轮增压器的分类、工作原理和结构，供大家参考！

废气涡轮增压两种基本方式：

等压增压

柴油机所有气缸的排气管都连接于一根粗大的排气总管，排气总管再与废气涡轮连接。这样，排气总管实际上还起了稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡轮时气体压力的波动不大。

脉冲增压

将涡轮增压器尽量靠近气缸，并把柴油机各缸的排气支管做得短而细，总之使排气管容积尽可能小些。每根排气支管只与部分喷咀环接通，即所谓“部分进气”。这种系统工作时，排气管中形成脉冲压力波，进入涡轮的废气压力和速度都是变化的，所以称为脉冲涡轮增压。

脉冲涡轮由于间歇进气、部分进气，其叶轮叶片容易发生较强的共振，在叶片根部产生较大的附加应力。等压涡轮叶片振动则小得多。为了有效地利用废气的脉冲动能，脉冲增压对排气系统的布置、构造和加工等都有较严格的要求。如要求排气管尽量短而细、光滑且弯头少。因此脉冲增压对气口、管道的清洁程度较敏感。脉冲增压的涡轮离排气阀很近，燃气中的燃烧产物较容易污损涡轮，所以其维护管理工作量较大。

 

为了解决上述矛盾，脉冲增压技术发展中出现了其它几种增压方式，如下面介绍的脉冲转换增压、多脉冲增压以及模件式脉冲转换增压等。

脉冲转换增压

A和B为细的排气支管，每根排气支管连接两个排气期不相重叠的气缸。A、B分别通过收缩管与混合管相连接——构成了引射喷咀，然后再与涡轮的一个进口连接。当连接排气支管A的某缸排气阀开启时，排气支管内压力迅速升高，形成一个压力波，减少了排气阀处的节流损失。排气压力波很快到达收缩管。气体流经收缩管时加速进入混合管，部分压力能转换为动能。此时接于B管的某缸正处于排气末期和扫气时期，在收缩管处的气流已经减弱，所以排气支管A来的高速气流加速了B管来的气流，使B管的收缩管口压力下降——产生一个膨胀波，使B管压力下降。即A管对B管产生引射（抽吸）作用。这有助于B管扫气缸的扫气，改善了扫气效果；减少了排气末期活塞的推出功。两股气流在混合管混合后，便较稳定连续地进入涡轮，减少了涡轮由于间歇进气引起的损失。

多脉冲增压

多脉冲增压的原理和脉冲转换增压相似。它将排气不重叠的气缸连接到一根细的排气支管上，每一根排气支管通入一个收缩管，各收缩管合成一束，形成一个花瓣形多孔渐缩锥形管与带喉口的混合管相连接，各收缩管相互起引射作用，最后进入涡轮增压器，实现全周进气，提高了涡轮效率。它适用于高、中速机，气缸数不受*。

模件式单排气总管增压

 模件式单排气总管增压包括模件式脉冲转换（MPC）增压、单管排气系统（SPES）等，它们工作原理类似，近年来发展迅速。其外表有些象等压增压，只是排气总管为组合式而且细得多，性能比多脉冲增压方式更好。MPC增压方式每个缸的排气出口均装有一个模件式脉冲转换器。排气出了排气阀，很快充满短小的排气支管，减少了超临界阶段阀出口处的节流损失。而且支管与总管之间由于相互引射，起了良好的动力隔离作用。

废气涡轮增压器工作原理

废气涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲击力来推动涡轮室的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤器管道送来的空气，使之增压进入气缸。进入气缸的空气压力和密度增大，可以燃烧更多的燃料，相应增压燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。

所以这要分两部分讲解，一是废气端的轴流式涡轮的工作原理，二是压气端的离心式压气机的工作原理。

轴流式涡轮的工作原理

 轴流式涡轮的主要工作元件是固定的喷咀环和旋转的叶轮，它们组成涡轮的一个级。废气涡轮增压器一般均用单级涡轮。喷咀环的通道呈收缩形状，叶轮叶片间的通道也是收缩形的。当废气流过喷咀环时，其压力和温度下降为，而速度从增加。在喷咀中，废气的部分内能变成动能。由于叶轮在高速气流作用下旋转并作机械功，故气流的绝对速度下降。气流在弯曲而渐缩的叶轮叶片间通道中转弯（冲动作用）和膨胀相对速度提高（反动作用），使叶片凹面上压力提高，凸面上压力降低。作用在叶片表面上压力的合力形成了带动叶轮旋转作功的力矩。

离心式压气机工作原理

利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状称为导轮，起作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。扩压器分为叶片式和缝隙式两种。压气机的外壳有气流的进口和出口。进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力。出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率。

废气涡轮增压器结构

废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点，一般由径流式涡轮、离心式压气机及带有支承装置、密封装置、润滑和冷却装置的中间壳等组成。

下图为ABB公司VTR454型废气涡轮增压器。从图上可看出，涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机组成。压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的转子，它由两端的滚动轴承16和23支承。柴油机废气首先进入涡轮进气壳18，流经喷咀环19、叶轮叶片20后由排气壳7的出口排出。新鲜空气则经消音滤清器1吸入，流经进气壳2、压气机叶轮22以及扩压器5后汇集到出气蜗壳4，再由出气蜗壳出口排出。

热心网友 时间：2022-05-24 22:29

图为气波增压器的工作原理。当转子按箭头方向转动时，转子上由叶片组成的轴向气道与高压燃气入口接通，遂产生压缩波。压缩波以声速沿气道传播,并将燃气能量传递给充满气道内的空气,使其压力和密度升高并向前流动。高压空气出口设在高压燃气入口的斜对面,并顺转动方向向前错开一个角度。当气道与高压空气出口接通时，高压空气供入内燃机进气管。在燃气到达气道长度的 2/3左右时，气道恰好转过高压燃气入口，燃气停止流入气道。当气道与低压燃气出口接通时,燃气继续膨胀并经排气总管排入大气,气道内的压力继续下降。当气道与低压空气入口接通时，由于气道内处于负压，新鲜空气自大气被吸入气道。气道转过低压空气入口和低压燃气出口后，气道内遂充满新鲜充量。转子继续转动又开始下一个相同的循环。
气波增压器提供的增压压力在整个内燃机转速范围内变化不大，能量转换过程也不受转子惯性的影响，因此气波增压器具有良好的速度和负荷响应特性，比较适合于汽车发动机增压的要求，增压压力与大气压力之比可达2.5:1。但气波增压器运转噪声大,结构不如涡轮增压器（见废气涡轮增压）紧凑，故应用尚少。

热心网友 时间：2022-05-24 22:29

涡轮增压的原理 最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到*的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。 众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的*，因此发动机所产生的功率也会受到*，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。 大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂，其实并不复杂，涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好，你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。 三、涡轮增压的种类 1、机械增压系统：这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。 2、气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。 3、废气涡轮增压系统：这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。 4、复合增压系统：即废气涡轮增压和机械增压并用，这种装置在大功率柴油机上采用比较多，其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。 四、涡轮增压发动机的缺点 诚然，涡轮增压的确能够提升发动机的动力，不过它的缺点也有不少，其中最明显的就是动力输出反应滞后。我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，也就是说从你大脚踩油门加大马力，到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差，而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。如果你要突然加速的话，瞬间会有提不上速度的感觉。 随着技术的进步，虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进，但是由于设计原理问题，因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定诧异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车，在实际的行驶之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度过了那段等待期，1.8T的动力同样会窜上来，因此如果你追求驾驶的感觉的话，涡轮增压引擎并不适合你，如果你是跑高速之类的，涡轮增压才显得特别有用。 如果你的爱车经常在城市内行驶，那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了，因为涡轮并不是随时都在启动的，事实上在日常行车中，涡轮增压的启动机会很少，甚至不使用，这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。就拿斯巴鲁（富士）翼豹的涡轮增压来说，它的启动是在3500转左右，最明显的动力输出点则是在4000转左右，这时候会有二次加速的感觉，并一直持续到6000转甚至更高。一般市内驾驶我们的换档实际都只是在2000－3000之间，5挡能够上到3500转估计速度都破120了，也就是说除非你故意停留在低档位，否则不超过120公里的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动，你的1.8T其实也就只不过是一部1.8动力的车而已，2.4的动力只能是你的心理作用了。 此外涡轮增压还有维护保养方面的问题，就拿宝来的1.8T来说，6万公里左右就要更换涡轮了，虽然次数不算多，毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费，这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。 五、涡轮增压发动机的使用 涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，它再怎么先进还是一套机械装置，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600度以上，增压器的转速也非常高，因此为了保证增压器的正常工作，对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法： 1、汽车发动机启动之后，不能急踩加速踏板，应先怠速运转三分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能变好，从而使涡轮增压器得到充分润滑，然后才能提高发动机转速，起步行驶，这点在冬天显得尤为重要，至少需要热车5分钟以上。 2、发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的，正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，机油润滑会中断，涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转。这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后，此时排气歧管的温度很高，其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟作用，使涡轮增压器转子转速下降。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在10分钟之内。 3、选择机油的时候一定要注意。由于涡轮增压器的作用，使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高，发动机结构更紧凑、更合理，较高的压缩比，使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高，装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车车用机油时，就要考虑到它的特殊性，所使用的机油必须抗磨性好，耐高温，建立润滑油膜块，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。 4、发动机机油和滤清器必须保持清洁，防止杂质进入，因为涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小，如果机油润滑能力下降，就会造成涡轮增压器的过早报废。 5、需要按时清洁空气滤清器，防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮，造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。 6、需要经常检查涡轮增压器的密封环是否蜜蜂。因为如果密封环没有密封住，那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统，将机油变脏，并使曲轴箱压力迅速升高，此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧，从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。 7、涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动，润滑*和接头有没有渗漏。 8、涡轮增压器转子轴承精密度很高，维修及安装时的工作环境要求很严格，因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修，而不是到普通的修理店。

热心网友 时间：2022-05-24 22:30

　　涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好，发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。
常见涡轮增压可分为四种：机械增压系统，气波增压系统，废气涡轮增压系统，复合增压系统。

热心网友 时间：2022-05-24 22:30

气波增压器是使两种气体工质直接接触并通过压力波来传递能量的压力转换器。它用于内燃机增压时利用内燃机废气能量使进入气缸的气体增压。气波增压器由空气定子、燃气定子和转子组成。空气定子与内燃机进气管联通，燃气定子与排气管联通。转子由内燃机曲轴通过皮带驱动，驱动功率为内燃机功率的1～1.5%。