渦輪增壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

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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)是單渦輪增壓器系統(tǒng)。除了渦輪增壓器，渦輪增壓系統(tǒng)還包括進氣旁通閥、排氣旁通閥和排氣旁通閥控制裝置。

2.雙渦輪增壓系統(tǒng)

六缸汽油機的雙渦輪增壓系統(tǒng)。兩個渦輪增壓器并排布置在排氣管中。按照氣缸的工作順序，1、2、3缸為一組，4、5、6缸為另一組。每組中三個氣缸的排氣驅(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)。此外，將三個氣缸組合成一組也可以防止氣缸之間的排氣干擾。該系統(tǒng)包括渦輪增壓器、進氣旁通閥、排氣旁通閥和排氣旁通閥控制裝置、中冷器、共振室和增壓壓力傳感器。

渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理

車用渦輪增壓器由離心壓縮機、徑流式渦輪和中間體組成。增壓器軸由兩個浮動軸承支撐在中間體中。中間有油道潤滑和冷卻軸承，有密封裝置防止油漏入壓縮機或渦輪。

1.離心式壓縮機

離心式壓縮機由進口、壓縮機葉輪、無葉擴壓器和壓縮機蝸殼組成。包括葉輪和輪轂，由增壓器軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。當壓縮機旋轉(zhuǎn)時，空氣通過進氣口進入壓縮機葉輪，在離心力的作用下，沿著壓縮機葉片之間形成的流道從葉輪中心流向葉輪外圍。空氣從旋轉(zhuǎn)的葉輪中獲得能量，大大提高了其速度、壓力和溫度，然后進入葉片擴壓器。擴散器是一個逐漸擴大的通道。當空氣流過擴壓器時，速度減慢，壓力增加，溫度升高。也就是說，在擴壓器中，空氣的大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。

擴壓器分為葉片式和無葉片式。無葉擴壓器實際上是由蝸殼和中間體的側(cè)壁形成的環(huán)形空間。無葉擴壓器結(jié)構(gòu)簡單，工況變化對壓氣機效率影響較小，適用于汽車增壓器。葉片式擴壓器是由相鄰葉片組成的通道，擴壓比大，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工況變化對壓縮機效率影響較大。蝸殼的功能是收集從擴散器流出的空氣，并將其引導至壓縮機出口。空氣在蝸殼內(nèi)繼續(xù)減速增壓，完成從動能到壓能的過程。壓縮機葉輪采用鋁合金精密鑄造，蝸殼也采用鋁合金鑄造。

2.輻流式渦輪機

渦輪是將發(fā)動機排氣的能量轉(zhuǎn)化為機械功的裝置。徑流式渦輪由蝸殼、噴嘴、葉輪和出氣口組成。蝸殼4的入口與發(fā)動機的排氣管相連，發(fā)動機的廢氣通過蝸殼引入葉片噴嘴。噴嘴是由相鄰葉片組成的錐形通道。當廢氣流過噴嘴時，它被減壓、冷卻、加速和膨脹，從而廢氣的壓力可以被轉(zhuǎn)換成動能。來自噴嘴的高速氣流沖擊葉輪，在葉片形成的流道中繼續(xù)膨脹做功，推動葉輪旋轉(zhuǎn)。渦輪葉輪經(jīng)常在900的廢氣沖擊下工作，承受巨大的離心力，所以采用鎳基耐熱合金鋼或陶瓷材料制造。采用輕質(zhì)耐熱的陶瓷材料，可使渦輪葉輪質(zhì)量減輕2/3左右，渦輪增壓加速滯后的問題大大改善。噴嘴葉片由耐熱耐腐蝕合金鋼鑄造或加工而成。蝸殼采用耐熱合金鑄鐵鑄造，其內(nèi)表面應(yīng)光滑，以減少氣流損失。

3.轉(zhuǎn)子

渦輪葉輪、壓縮機葉輪、密封套等零件安裝在渦輪增壓器軸上，形成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一。現(xiàn)代車用渦輪增壓器都采用浮動軸承。浮動軸承實際上是軸上的一個環(huán)。環(huán)軸與環(huán)和軸承座之間有間隙，形成雙層油膜。活塞環(huán)在軸和軸承座之間浮動。一般內(nèi)間隙0.05mm左右，外間隙0.1 mm左右，軸承壁厚3 ~ 4.5 mm左右，材質(zhì)為錫鉛青銅合金。軸承表面鍍一層鉛錫合金或銦，厚度約為0.005 ~ 0.008毫米，增壓器工作時，軸承在軸和軸承座之間轉(zhuǎn)動。

增壓器工作時產(chǎn)生的軸向推力由安裝在壓縮機一側(cè)的推力軸承承擔。為了減少摩擦，在整體推力軸承兩端的推力面上分別加工四個配油槽；軸承還設(shè)有進油孔，以保證推力面的潤滑和冷卻。

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