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幣圈渦輪燃燒機制

發布時間: 2022-06-24 11:59:36

① 渦輪工作原理

用以下簡單的步驟讓你明白渦輪增壓的工作順序,從而便能清楚了解渦輪增壓系統的工作原理。原理圖如下:

一,發動機排出的廢氣,推動渦輪排氣端的渦輪葉輪(Turbine Wheel)②,並使之旋轉。由此便能帶動與之相連的另一側的壓氣機葉輪(Turbine Wheel) ③也同時轉動。

二,壓氣機葉輪把空氣從進風口強制吸進,並經葉片的旋轉壓縮後,再進入管徑越來越小的壓縮通道作二次壓縮,這些經壓縮的空氣被注入汽缸內燃燒。

三,有的發動機設有中冷器,以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度,防止發動機產生爆震。

四,被壓縮(並被冷卻後)的空氣經進氣管進入汽缸,參與燃燒做功。

五,燃燒後的廢氣從排氣管排出,進入渦輪,再重復以上(一)的動作。

② 渦輪發動機的原理是什麼

渦輪(turbo),是在汽車或飛機的引擎中的風扇,通過利用廢氣(exhaust
gases)把燃料蒸汽(fuel
vapour
)吹入引擎,以提高引擎的性能,最早的渦輪增壓器用於跑車或方程式賽車上的,這樣在那些發動機排量受到限制的賽車比賽裡面,發動機就能夠獲得更大的功率。

紅色為高溫廢氣,藍色為新鮮空氣 ,
眾所周知發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的,由於輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制,因此發動機所產生的功率也會受到限制,如果發動機的運行性能已處於最佳狀態,再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量,從而提高燃燒作功能力。因此在目前的技術條件下,渦輪增壓器是惟一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。

我們平常所說的渦輪增壓裝置其實就是一種空氣壓縮機,通過壓縮空氣來增加發動機的進氣量,一般來說,渦輪增壓都是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進入汽缸。當發動機轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速,就可以增加發動機的輸出功率了。

大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常復雜,其實並不復雜,渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進氣口與發動機排氣歧管相連,排氣口則接在排氣管上。然後增壓器的進氣口與空氣濾清器管道相連,排氣口接在進氣歧管上,最後渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內,二者同軸剛性聯接。這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好,你的發動機就好像電腦CPU一樣被「超頻」了。

③ 高壓縮比與渦輪增壓發動機的燃燒原理有何不同

這是兩個維度上的東西,不能放在一起比較。
壓縮比是活塞位於下止點與上止點兩個位置上的汽缸容積比值。
而渦輪增壓則是強制進氣方式。
提高壓縮比的主要目的是獲取更高的壓縮沖程的缸內壓力,在做功沖程之後可以成倍提升輸出的功率和扭矩。

舉一個例子,兩台奧托內燃機,一台壓縮比是2,一台是10,假設都是自然吸氣工況,前者進氣壓為0.1MPa,壓縮後變成0.2MPa,設定理想絕熱完全燃燒氣體膨脹率為5,那麼火花塞引爆之後缸內氣壓為1MPa,相對氣壓差為0.9MPa。再看後者,進氣壓同樣是一個大氣壓也就是0.1MPa,壓縮後就變成了1MPa,做功後直接就變成了5MPa,相對氣壓差為4.9MPa,後者的理論輸出是前者的5.5倍。加上更高壓縮比帶來的更高的汽缸溫度,對於提升熱效率有很大的好處。
渦輪增壓,說過這是一種強制進氣方式。簡要說就是用廢氣推動渦輪,渦輪帶動壓氣機將空氣強制鼓入燃燒室。壓氣機推動空氣的壓強就是增壓值。一般民用小排量渦輪增壓引擎的增壓值不到0.6Bar,也就是不到0.6個大氣壓,性能向的引擎則可以達到1Bar以上的增壓值,比如Focus ST的最高增壓值達到了1.8Bar,也就是1.8個大氣壓。
那麼再舉例子。同樣是兩台理想內燃機,壓縮比都是10,但是一台是自然吸氣,另一台則加掛增壓值為1Bar的渦輪增壓器。那麼前者的工況和上面那一組例子的第二個是一樣的。而後者則進一步打雞血:渦輪增壓是在進氣這一步就開始提升。1個Bar的增壓下,進氣壓實際上變成了兩個大氣壓,也就是0.2Mpa,壓縮後變成了2MPa,爆炸後是10MPa,相對壓強9.9MPa,和自吸發動機相比出力幾乎翻倍。當然這還是絕對理想狀態下的,渦輪增壓的另一個好處是可以為燃燒室帶來濃度更高的空氣,氧含量提升之後,燃料的燃燒效率實際上更高,氣體膨脹率也會更高,所以渦輪增壓可以壓榨的動力非常高。很明顯的一個例子就是福克斯2.0和福克斯ST,排量基本一樣但是ST加掛了一台1.8Bar的渦輪增壓器之後,輸出功率從170PS直接飆升到了250PS,通過刷寫行車電腦、更換進排氣以創造渦輪增壓值更高的環境,完全可以做得更高。我見過最BT的是一台400PS的ST。而賽用級的4-5Bar的增壓器,區區1.6排量就可以輸出上千馬力的早在上世紀80年代就已經出現了。

④ 渦輪發動機的工作原理及圖解

所有的渦輪發動機都具備壓縮機(Compressor)、燃燒室(Cumbustion)、渦輪機(Turbine,也就是渦輪發動機之名的來源)三大部份。壓縮機通常還分成低壓壓縮機(低壓段)和高壓壓縮機(高壓段),低壓段有時也兼具進氣風扇增加進氣量的作用,進入的氣流在壓縮機內被壓縮成高密度、高壓、低速的氣流,以增加發動機的效率。氣流進入燃燒室後,由供油噴嘴噴射出燃料,在燃燒室內與氣流混合並燃燒。燃燒後產生的高熱廢氣,接著會推動渦輪機使其旋轉,然後帶著剩餘的能量,經由噴嘴或排氣管排出,至於會有多少的能量被用來推動渦輪,則視渦輪發動機的種類與設計而定,渦輪機和壓縮機一樣可分為高壓段與低壓段。


分類:

按照發動機燃料燃燒所需的氧化劑的來源不同可分為火箭發動機和空氣噴氣發動機。火箭發動機自帶氧化劑。火箭發動機根據氧化劑和燃燒劑的形態不同,又分為液體火箭發動機和固體火箭發動機。

渦輪發動機近來也被用來用作大型發電機

渦輪噴氣發動機

(主要用於戰斗,以及超音速客機,例如協和號);

這類發動機具有加速快[1]、設計簡便等優點,是較早實用化的噴氣發動機類型。但如果要讓渦噴發動機提高推力,則必須增加燃氣在渦輪前的溫度和增壓比,這將會使排氣速度增加而損失更多動能,於是產生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此渦噴發動機油耗大,對於商業民航機來說是個致命弱點。

渦輪風扇發動機

(主要用於民用噴氣式飛機和轟炸機、預警機等,是應用最為廣泛的渦輪發動機)

渦輪風扇發動機的妙處,就在於既提高渦輪前溫度,又不增加排氣速度。渦扇發動機的結構,實際上就是渦輪噴氣發動機的前方再增加了幾級渦輪,這些渦輪帶動一定數量的風扇。風扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發動機一樣,送進壓氣機(術語稱「內涵道」),另一部分則直接從渦噴發動機殼外圍向外排出(「外涵道」)。因此,渦扇發動機的燃氣能量被分派到了風扇和燃燒室分別產生的兩種排氣氣流上。這時,為提高熱效率而提高渦輪前溫度,可以通過適當的渦輪結構和增大風扇直徑,使更多的燃氣能量經風扇傳遞到外涵道,從而避免大幅增加排氣速度。熱效率和推進效率取得了平衡,發動機的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低,飛機航程變得更遠。從結構上看,目前渦扇發動機可分為單轉子、雙轉子、三轉子。

渦輪風扇發動機可以再細分為不加力式和加力式。前者不僅渦輪前溫度較高,而且風扇直徑較大,涵道比可達8以上,這種發動機的經濟性優於渦輪噴氣發動機,而可用飛行速度又比活塞式發動機高,在現代大型干線客機、軍用運輸機等最大速度為M0.9左右的飛機中得到廣泛的應用。根據熱機的原理,當發動機的功率一定時,參加推進的工質越多,所獲得的推力就越大,不加力式渦輪風扇發動機由於風扇直徑大,空氣流量就大,因而推力也較大。同時由於排氣速度較低,這種發動機的噪音也較小。加力式渦輪風扇發動機在飛機巡航中是不開加力的,這時它相當於一台不加力式渦輪風扇發動機,但為了追求高的推重比和減小阻力,這種發動機的涵道比一般在1.0以下。在高速飛行時,發動機的加力打開,外涵道的空氣和渦輪後的燃氣一同進入加力燃燒室噴油後再次燃燒,使推力可大幅度增加,甚至超過了加力式渦輪噴氣發動機,而且隨著速度的增加,這種發動機的加力比還會上升,並且耗油率有所下降。加力式渦輪風扇發動機由於具有這種低速時較油耗低,開加力時推重比大的特點。

⑤ 渦輪發動機工作原理

發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的,輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制,所產生的功率也會受到限制,如果發動機的運行性能已處於最佳狀態,再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量,提高燃燒作功能力。在目前的技術條件下,渦輪增壓器是惟一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。

渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機,通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進入汽缸。當發動機轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速,就可以增加發動機的輸出功率了。

但是渦輪增壓器雖然有協助發動機增力的作用,但也有它的缺點,其中最明顯的是,「滯後響應」,即由於葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩,即使經過改良後的反應時間也要1.7秒,使發動機延遲增加或減少輸出功率。這對於要突然加速或超車的汽車而言,瞬間會有點提不上勁的感覺。但是隨著技術的改進,這一缺點正在被逐步克服。

在最近30年時間里,渦輪增壓器已經普及到許多類型的汽車上,它彌補了一些自然吸氣式發動機的先天不足,使發動機在不改變汽缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上,因此許多汽車製造公司都採用這種增壓技術來改進發動機的輸出功率,藉以實現轎車的高性能化。

⑥ "渦輪發動機 的工作原理是什麼 "

注意!!注意!!渦輪發動機和渦輪增壓發動機是截然不同的兩種發動機。
渦輪增壓發動機是用渦輪向發動機里壓縮可燃混合氣或空氣,而渦輪發動機是是一種告訴轉子式發動機以下有介紹(這種發動機多用在飛機上汽車上我還沒見過)

渦輪發動機的工作原理 2007-03-05 10:11:03| 分類: 默認分類 | 標簽: |字型大小大中小 訂閱 .

渦輪噴氣發動機

在第二次世界大戰以前,所有的飛機都採用活塞式發動機作為飛機的動力,這種發動機本身並不能產生向前的動力,而是需要驅動一副螺旋槳,使螺旋槳在空氣中旋轉,以此推動飛機前進。這種活塞式發動機+螺旋槳的組合一直是飛機固定的推進模式,很少有人提出過質疑。

到了三十年代末,尤其是在二戰中,由於戰爭的需要,飛機的性能得到了迅猛的發展,飛行速度達到700-800公里每小時,高度達到了10000米以上,但人們突然發現,螺旋槳飛機似乎達到了極限,盡管工程師們將發動機的功率越提越高,從1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飛機的速度仍沒有明顯的提高,發動機明顯感到「有勁使不上」。

問題就出在螺旋槳上,當飛機的速度達到800公里每小時,由於螺旋槳始終在高速旋轉,槳尖部分實際上已接近了音速,這種跨音速流場的直接後果就是螺旋槳的效率急劇下降,推力下降,同時,由於螺旋槳的迎風面積較大,帶來的阻力也較大,而且,隨著飛行高度的上升,大氣變稀薄,活塞式發動機的功率也會急劇下降。這幾個因素合在一起,決定了活塞式發動機+螺旋槳的推進模式已經走到了盡頭,要想進一步提高飛行性能,必須採用全新的推進模式,噴氣發動機應運而生。

噴氣推進的原理大家並不陌生,根據牛頓第三定律,作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發動機在工作時,從前端吸入大量的空氣,燃燒後高速噴出,在此過程中,發動機向氣體施加力,使之向後加速,氣體也給發動機一個反作用力,推動飛機前進。事實上,這一原理很早就被應用於實踐中,我們玩過的爆竹,就是依靠尾部噴出火葯氣體的反作用力飛上天空的。

早在1913年,法國工程師雷恩.洛蘭就獲得了一項噴氣發動機的專利,但這是一種沖壓式噴氣發動機,在當時的低速下根本無法工作,而且也缺乏所需的高溫耐熱材料。1930年,弗蘭克.惠特爾取得了他使用燃氣渦輪發動機的第一個專利,但直到11年後,他的發動機在完成其首次飛行,惠特爾的這種發動機形成了現代渦輪噴氣發動機的基礎。

現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰斗機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。

空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的范圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度沖壓,不需壓氣機的沖壓噴氣發動機。

進氣道後的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機時,壓氣機工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機是氣流增壓的主要部件。

從燃燒室流出的高溫高壓燃氣,流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠小於壓氣機中的壓縮比,渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多,發動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。

從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。

一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度越高,輸入的能量就越大,發動機的推力也就越大。但是,由於渦輪材料等的限制,目前只能達到1650K左右,現代戰斗機有時需要短時間增加推力,就在渦輪後再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,由於加力燃燒室內無旋轉部件,溫度可達2000K,可使發動機的推力增加至1.5倍左右。其缺點就是油耗急劇加大,同時過高的溫度也影響發動機的壽命,因此發動機開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用於起飛或戰斗時,在高空則可開較長的時間。

隨著航空燃氣渦輪技術的進步,人們在渦輪噴氣發動機的基礎上,又發展了多種噴氣發動機,如根據增壓技術的不同,有沖壓發動機和脈動發動機;根據能量輸出的不同,有渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機和螺槳風扇發動機等。

噴氣發動機盡管在低速時油耗要大於活塞式發動機,但其優異的高速性能使其迅速取代了後者,成為航空發動機的主流。

⑦ 渦輪的工作原理

渦輪的工作原理是:採用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預先進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,減小氣體的體積,這樣,在單位體積里,氣體的質量就大大增加了,進氣量即可滿足燃料的燃燒需要,從而達到提高發動機功率的目的。

在發動機排量一定的情況下,若想提高發動機的輸出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃燒。然而,向氣缸內多提供燃料容易做到,但要提供足夠量的空氣以支持燃料完全燃燒,靠傳統的發動機進氣系統是很難完成的。因此,提高發動機吸入氣體的能力,也就是提高發動機的充氣效率就顯得尤為重要。

(7)幣圈渦輪燃燒機制擴展閱讀:

在不改變發動機排量的條件下,渦輪增壓發動機能較大幅度地提高發動機的功率及扭矩,一般而言,加裝渦輪增壓器後的發動機的功率及扭矩要增大20% ~ 30% 。從另一方面講渦輪增壓能夠提高汽車的燃油經濟性。

不過渦輪增壓也有它的缺點,這就是渦輪遲滯效應,因為渦輪要等發動機達到一定轉速時(大概2000rpm)才能啟動工作,其次是渦輪增壓帶來的雜訊增大和排氣散熱問題。

還有就是渦輪增壓發動機內零部件常常處於高溫、沖擊大的環境, 因此此類發動機對機油有特殊要求, 必須抗磨性好、耐高溫、建立潤滑油膜快、油膜強度高、穩定性好和粘度低等。

⑧ 渦輪增壓的原理是什麼

渦輪系統是增壓發動機中最常見的增壓系統之一。

如果在相同的單位時間里,能夠把更多的空氣及燃油的混合氣強制擠入汽缸(燃燒室)進行壓縮燃爆動作(小排氣量的引擎能「吸入」和大排氣量相同的空氣,提高容積效率),便能在相同的轉速下產生較自然進氣發動機更大的動力輸出。情形就像你拿一台電風扇向汽缸內吹,硬是把風往裡面灌,使裡面的空氣量增多,以得到較大的馬力,只是這個扇子不是用電動馬達,而是用引擎排出的廢氣來驅動。

一般而言,引擎在配合這樣的一個「強制進氣」的動作後,起碼都能提升30%-40% 的額外動力,如此驚人的效果就是渦輪增壓器令人愛不釋手的原因。況且,獲得完美的燃燒效率以及讓動力得以大幅提升,原本就是渦輪增壓系統所能提供給車輛最大的價值所在。

該系統包括渦輪增壓器、中冷器、進氣旁通閥、排氣旁通閥及配套的進排氣管道。

渦輪增壓器在汽車中的連接方式如圖:

一,發動機排出的廢氣,推動渦輪排氣端的渦輪葉輪(Turbine Wheel)②,並使之旋轉。由此便能帶動與之相連的另一側的壓氣機葉輪(Turbine Wheel) ③也同時轉動。

二,壓氣機葉輪把空氣從進風口強制吸進,並經葉片的旋轉壓縮後,再進入管徑越來越大的擴壓通道流出,這些經壓縮的空氣被注入汽缸內燃燒。

三,有的發動機設有中冷器,以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度,防止發動機產生爆震。

四,被壓縮(並被冷卻後)的空氣經進氣管進入汽缸,參與燃燒做功。

五,燃燒後的廢氣從排氣管排出,進入渦輪,再重復以上(一)的動作。

渦輪增壓器

渦輪增壓器本體是渦輪增壓系統中最重要的部件,也就是我們一般所說的「蝸牛」或「螺仔」。因渦輪的外形與蝸牛背上的殼或海產攤內的海螺十分近似而得名。

渦輪增壓器本體是提高容積效率的核心部件,其基本結構分為:進氣端、排氣端和中間的連接部分。

其中進氣端包括壓氣機殼體(Compressor Housing,包括壓氣機進風口(Compressor Inlet)、壓氣機出風口(Compressor Discharge)、壓氣機葉輪(Compressor Wheel)。

而排氣端包括渦輪殼體(Turbine Housing, 其中包括渦輪進風口(Turbine Inlet)、渦輪出風口(TurbineDischarge)、渦輪葉輪(Turbine Wheel)。

在兩個殼體間負責連接兩者的,還有一個軸承室(CenterHousing),安裝有負責連接並承托起壓氣機葉輪、渦輪葉輪,應付上萬轉速的渦輪軸(Shaft),以及與之對應的機油入口(Oil Inlet)、機油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。

「高溫」是渦輪增壓器運作時面臨的最大考驗。渦輪運轉時,首先接觸的便是由引擎排出的高溫廢氣(第一熱源),其推動渦輪葉輪並帶動了另一側的壓氣機葉輪同步運轉。整個葉片輪軸的轉速動輒120000-160000rpm。所以渦輪軸高速轉動所產生的熱量非常驚人(第二熱源),再加上空氣經壓氣機葉輪壓縮後所提高的溫度(第三熱源),這三者成為渦輪增壓器最最嚴峻的高溫負擔。渦輪增壓器成為一個集高溫原件於一體的獨立工作系統。所以「散熱」對於渦輪增壓器非常重要。渦輪本體內部有專門的機油道(散熱及潤滑),有不少更同時設計有機油道以及水道,通過油冷及水冷雙重散熱,降低增壓器溫度。

渦輪軸

渦輪軸(Bearing)看起來只是簡單的一根金屬管,但實際上它是一個肩負120000-160000rpm 轉動及超高溫的精密零件。其精細的加工工差、精深的材料運用和處理正是所有渦輪廠最為核心的技術。傳統的渦輪軸使用波司軸承(Bushing Bearing)結構。它確實只是一根金屬管,其完全倚仗高壓進入軸承室的機油實現承托散熱,因此才能高速地轉動。

而新近出現的滾珠軸承(Ball Bearing)逐漸成為渦輪軸發展的趨勢。顧名思義,滾珠軸承就是在渦輪軸上安裝滾珠,取代機油成為軸承。滾珠軸承有眾多好處:摩擦力更小,因此將有更好的渦輪響應(可減少渦輪遲滯),並對動力的極限榨取更有利;它對渦輪軸的轉動動態控制更穩定(傳統的是靠機油做軸承,行程漂浮);對機油壓力和品質的要求相對可以降低,間接提高了渦輪的使用壽命。但其缺點是耐用性不如傳統的波司軸承,大約7 萬-8 萬公里就到壽命極限,且不易維修、維修費昂貴。因此重視耐久性的渦輪製造廠( 如KKK) 就不會推出此型式渦輪。

渦輪葉輪

渦輪葉輪的葉片型式,可分為「水車式」 葉片(外形是直片設計,讓廢氣沖撞而產生迴旋力量,直接與回轉運動結合),及「風車式」葉片(外形為彎曲型葉片設計,除了利用沖撞的力量以外,還能有效利用氣流進入葉片與葉片之間,獲取廢氣膨脹能量)。渦輪葉輪的輪徑及葉片數會影響馬力線性,理論上來說,葉片數愈少,低速響應較差,但高速時的爆發力與持續力卻不是多葉片可比擬的。

渦輪葉輪的葉片大多以耐高熱的鋼鐵製造(有的使用陶瓷技術),但由於鐵本身的質量較大,於是又輕又強的鈦合金葉片因此產生。只是在量產車中,現在只有三菱LancerEVO Ⅸ RS 車型有搭載鈦合金葉片渦輪(EVO 的鈦合金渦輪型號為TD05-HRA,一般的則為TD05-HR 請讀者明鑒)。而改裝品中,也只有Garrett 出品的賽車專用渦輪使用鈦合金,除此以外暫沒聽說。

壓氣機葉輪

葉片是渦輪的動力來源。但壓氣機葉輪及渦輪葉輪各有不同的功用,因此葉片外形當然也不一樣。壓氣機葉輪基本上是把如何將空氣有效率地推擠入壓縮信道視為首要任務,然後再加以決定其形狀。

一般原廠渦輪的壓氣機葉輪(Compressor Wheel) 都使用全葉片的設計,即葉片是整片從頂端到末端的設計。而為了增加吸入空氣的通路面積,提升高速回轉時的效率,目前已出現了許多在全葉片旁穿插安裝半塊葉片的葉輪(此種設計多出現在改裝品上)。

而壓氣機葉輪設計的另一個目的是讓壓縮空氣的流速均等化。傳統的葉輪為「放射型壓縮輪」,其兩葉片之間的氣體流速變化很快:位於葉輪運轉方向前方的空氣,被葉片擠壓,故流速很快。但葉片後方的空氣則因為吸入阻力及回壓力等因素,流速較慢。當節氣門半開時,壓氣機葉輪轉速下降,進入壓縮輪的空氣速度就會降低。而之前已被壓縮的空氣量如果此時相對過多,便會出現「真空」的狀態,無法輸送空氣(壓氣機葉輪轉速無法產生大於進氣管中氣壓的壓力),相對壓力也就無法產生了(壓力回饋),這也就是所謂的「氣體剝離」 (Compressor Surge) 現象。

所謂的Surge 效應,就好比我們用手去攪動水桶里的水,當手攪動的速度愈快,水桶里的水就會愈來愈向水桶邊緣擴散,接著水桶里的水位也就會愈來愈低,到最後水桶里的水則變成只能在水桶周圍旋轉,而無法落下。這樣的現象也會發生在空氣流體力學上。大家可以試想:壓氣機進風口就好比是一個水桶,周圍空氣就像是水,至於渦輪葉片就好比是攪動的手,當渦輪葉片轉速一旦提升,進氣口內的氣流就會逐漸向周圍擴散,轉速提升愈高,氣流就愈向周圍靠近,導致渦輪葉片中央位置會愈來愈吸不到空氣,到最後甚至會呈現真空的狀態,使得空氣只能從葉片周圍進入,進氣效率當然也就會跟著下降,這樣的現象就是所謂的Surge 效應。而迎風角度大的葉片,進氣效率雖較好,但卻容易在高轉速時發生Surge 效應,而角度較小的葉片則反之。

為了防止「氣體剝離」現象,把葉片角度設計成向運轉方向縮小(與渦輪軸線方向更接近),以維持流速均一化的「反向」壓縮輪漸漸成為改裝品的主流,而這也就是改裝界所謂的「斜流」葉片。「斜流」葉片通常都在原有的主葉片下,多加半個葉片(一般其角度更接近渦輪軸線方向,即更豎直)。若從進氣入口正視壓氣機葉輪,可看到兩個葉片重疊,就代表這是「斜流」 葉輪。而Hybrid Turbine 的壓氣機葉輪通常亦會使用「斜流」葉片( 後方並加以切平) 搭配漏斗式的加大吸氣口來增加出風量。此外,還有壓氣機進風口處加設循環排氣孔,讓流失的壓縮空氣2次循環來減少surge效應的新設計(此處不贅述,HKS T04Z 便有此設計)。

內置式旁通閥

內置式排氣旁通閥(Internal Wastegate,俗稱Actuator),是目前渦輪系統中最常見的泄壓裝置,一般又被稱為連動式排氣泄壓閥。「Actuator」直接配置在渦輪上,利用一支連桿來控制渦輪排氣中的閥門,一旦渦輪壓縮空氣端的增壓值達到限定的程度,進氣壓力便會推「Actuator」的連桿,使渦輪排氣側內的旁通閥門開啟,部分廢氣不經渦輪葉輪(Turbine Wheel)直接排到排氣管。這樣減少「吹動」渦輪葉輪的廢氣流量,渦輪葉輪轉速降低,同時帶動壓氣機葉輪轉速降低。因此「Actuator」既是限制渦輪最高轉速的裝置,也是使渦輪進氣端增壓壓力維持一個穩定值(不會長時間過高)的裝置。

外置式旁通閥

外置式排氣旁通閥(External Wastegate,俗稱Wastegate)也被稱為排氣泄壓閥,功能與「Actuator」大致相同,但結構與安裝位置有別。結構上「Wastegate」省去了連桿和在渦輪內的排氣閥門。而位置上「Wastegate」以獨立方式安裝在渦輪與排氣管頭段之間,而無須像「Actuator」那樣依附於渦輪增壓器本體上。一旦渦輪增壓值達到設定上限,「Wastegate」排出( 可直接排向大氣或導回排氣管內) 多餘的廢氣,減少「吹動」渦輪葉輪的廢氣流量,進而使渦輪保持穩定的增壓值。「Wastegate」比「Actuator」有更大的增壓容量(可配用大的彈簧)且反應靈敏,所以更適合用在大馬力或高增壓渦輪發動機上,尤其是使用差異過大的Hybird 渦輪,更是必備用品!

中冷器

中冷器(中央冷卻器,Intercooler)位於壓氣機出風口與節氣門之間的「散熱排」。其構造有點像水箱,就是運用橫向的眾多小扁鋁管分割壓縮空氣,然後利用外界的冷風吹過與細管相連的散熱鰭片,達到冷卻壓縮空氣的目的,使進氣溫度較為接近常溫。

引擎最不喜歡高溫的氣體,因為高溫空氣會使馬力下降。特別是四季炎熱的亞熱帶地區。但由於渦輪增壓器會把吸進引擎的氣體進行強制壓縮,從而使空氣密度提高,但與此同時,空氣的溫度也會急劇上升。溫度上升又反過來造成被壓縮空氣的氧含量下降。此外這股熱氣未經冷卻即進入高溫的汽缸,將導致燃油的不規則預燃(爆震),使引擎溫升進一步加劇,增加了熔毀活塞的可能。

為了提升空氣密度,同時兼顧空氣中的含氧量,我們需要在壓縮空氣後(壓縮程度較大)降低進氣的溫度。中冷器因此而產生。中冷器的面積及厚度越大,其散熱能力越強。因為面積和厚度大,其內的小扁管數量、長度和散熱葉片等皆隨之增加,中冷器內的高溫壓縮空氣及中冷器外的大氣就有更多的接觸面積及接觸時間,熱交換(散熱)的面積和時間更充分,降溫效果更好。雖然大容量中冷器有更好的冷卻效能,但其加長了散熱路徑和增大了進氣容度,會帶來相對的壓力損失,TurboLag 容易變大。

進氣旁通閥

進氣旁通閥(ReliefValve)一般又稱為「進氣泄壓閥」。它安裝在靠近節氣門的進氣管上,它是大部分渦輪增壓發動機出廠時原配的泄壓裝置。

由於渦輪是利用廢氣排出的力量來驅動,當駕駛過程中收油門(如換擋、急剎車時),節氣門關閉。渦輪葉片(壓氣機葉輪)在慣性作用下仍舊持續轉動。此時因節氣門的截斷和葉片的繼續增壓所致,進氣管路中(在節氣門與渦輪之間)的空氣壓力會迅速提高。為了保護增壓系統,當壓力達到某一限定值後,進氣旁通閥打開,把過剩的空氣(壓力)導回至濾清器與渦輪之間,實現降壓保護的功能。

Blow-Off Valve(BOV)即俗稱的「放氣哇佬」,同樣屬於進氣旁通閥。只是它一般被用作取代Relief Valve的改裝部件。其功能基本上和Relief Valve 相同,唯一的差異僅在於Blow-off Valve的閥門並不會像Relief Valve那樣容易受到進氣壓力的影響而開啟(導致進氣壓力下降)。而且在節氣門關閉後,Blow-off Valve 是將剩餘壓力直接向大氣釋放,並非再導於渦輪與濾清器之間再度增壓。因此BlowoffValve 除了同樣具有保護渦輪系統的效果外,在泄壓反應上也比起原廠配置的Relief Valve 更為優異。但對於小排量或小增壓的渦輪發動機來說,Blow-off Valve對再加油的動力響應會變差。另外Blow-off Valve 泄壓時會產生更大的泄氣聲,令人聽得更為興奮,也成為渦輪增壓車最為特殊的音效。

⑨ 誰知道渦輪發動機燃燒室的氣流導向片結構和原理

燃燒室的火焰筒從前到後有很多孔,冷空氣從孔中引入火焰筒內,就在火焰筒的內壁形成一個持續的冷空氣層,起到隔絕高溫火焰的作用。
渦輪葉片是空心的,中間有曲折的通路,冷空氣從中流過冷卻渦輪葉片。較先進的渦輪葉片在表面作出無數微小的孔,冷空氣從葉片裡面向外滲透,在葉片表面形成一層空氣膜,隔絕高溫燃氣
迴路燃燒室是什麼?有迴流式燃燒室,可以有效的縮短發動機長度。無所謂阻力,氣體並不是一直在發動機內高速通過的。即使是直流式的發動機,在燃燒室前也必須使氣體先減速,才能點燃

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