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币圈涡轮燃烧机制

发布时间: 2022-06-24 11:59:36

① 涡轮工作原理

用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序,从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。原理图如下:

一,发动机排出的废气,推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel)②,并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) ③也同时转动。

二,压气机叶轮把空气从进风口强制吸进,并经叶片的旋转压缩后,再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩,这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。

三,有的发动机设有中冷器,以此降低被压缩空气的温度、提高密度,防止发动机产生爆震。

四,被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸,参与燃烧做功。

五,燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,再重复以上(一)的动作。

② 涡轮发动机的原理是什么

涡轮(turbo),是在汽车或飞机的引擎中的风扇,通过利用废气(exhaust
gases)把燃料蒸汽(fuel
vapour
)吹入引擎,以提高引擎的性能,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限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。

红色为高温废气,蓝色为新鲜空气 ,
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限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,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。

③ 高压缩比与涡轮增压发动机的燃烧原理有何不同

这是两个维度上的东西,不能放在一起比较。
压缩比是活塞位于下止点与上止点两个位置上的汽缸容积比值。
而涡轮增压则是强制进气方式。
提高压缩比的主要目的是获取更高的压缩冲程的缸内压力,在做功冲程之后可以成倍提升输出的功率和扭矩。

举一个例子,两台奥托内燃机,一台压缩比是2,一台是10,假设都是自然吸气工况,前者进气压为0.1MPa,压缩后变成0.2MPa,设定理想绝热完全燃烧气体膨胀率为5,那么火花塞引爆之后缸内气压为1MPa,相对气压差为0.9MPa。再看后者,进气压同样是一个大气压也就是0.1MPa,压缩后就变成了1MPa,做功后直接就变成了5MPa,相对气压差为4.9MPa,后者的理论输出是前者的5.5倍。加上更高压缩比带来的更高的汽缸温度,对于提升热效率有很大的好处。
涡轮增压,说过这是一种强制进气方式。简要说就是用废气推动涡轮,涡轮带动压气机将空气强制鼓入燃烧室。压气机推动空气的压强就是增压值。一般民用小排量涡轮增压引擎的增压值不到0.6Bar,也就是不到0.6个大气压,性能向的引擎则可以达到1Bar以上的增压值,比如Focus ST的最高增压值达到了1.8Bar,也就是1.8个大气压。
那么再举例子。同样是两台理想内燃机,压缩比都是10,但是一台是自然吸气,另一台则加挂增压值为1Bar的涡轮增压器。那么前者的工况和上面那一组例子的第二个是一样的。而后者则进一步打鸡血:涡轮增压是在进气这一步就开始提升。1个Bar的增压下,进气压实际上变成了两个大气压,也就是0.2Mpa,压缩后变成了2MPa,爆炸后是10MPa,相对压强9.9MPa,和自吸发动机相比出力几乎翻倍。当然这还是绝对理想状态下的,涡轮增压的另一个好处是可以为燃烧室带来浓度更高的空气,氧含量提升之后,燃料的燃烧效率实际上更高,气体膨胀率也会更高,所以涡轮增压可以压榨的动力非常高。很明显的一个例子就是福克斯2.0和福克斯ST,排量基本一样但是ST加挂了一台1.8Bar的涡轮增压器之后,输出功率从170PS直接飙升到了250PS,通过刷写行车电脑、更换进排气以创造涡轮增压值更高的环境,完全可以做得更高。我见过最BT的是一台400PS的ST。而赛用级的4-5Bar的增压器,区区1.6排量就可以输出上千马力的早在上世纪80年代就已经出现了。

④ 涡轮发动机的工作原理及图解

所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine,也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段),低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用,进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流,以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后,由供油喷嘴喷射出燃料,在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气,接着会推动涡轮机使其旋转,然后带着剩余的能量,经由喷嘴或排气管排出,至于会有多少的能量被用来推动涡轮,则视涡轮发动机的种类与设计而定,涡轮机和压缩机一样可分为高压段与低压段。


分类:

按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂。火箭发动机根据氧化剂和燃烧剂的形态不同,又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。

涡轮发动机近来也被用来用作大型发电机

涡轮喷气发动机

(主要用于战斗,以及超音速客机,例如协和号);

这类发动机具有加速快[1]、设计简便等优点,是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。

涡轮风扇发动机

(主要用于民用喷气式飞机和轰炸机、预警机等,是应用最为广泛的涡轮发动机)

涡轮风扇发动机的妙处,就在于既提高涡轮前温度,又不增加排气速度。涡扇发动机的结构,实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。从结构上看,目前涡扇发动机可分为单转子、双转子、三转子。

涡轮风扇发动机可以再细分为不加力式和加力式。前者不仅涡轮前温度较高,而且风扇直径较大,涵道比可达8以上,这种发动机的经济性优于涡轮喷气发动机,而可用飞行速度又比活塞式发动机高,在现代大型干线客机、军用运输机等最大速度为M0.9左右的飞机中得到广泛的应用。根据热机的原理,当发动机的功率一定时,参加推进的工质越多,所获得的推力就越大,不加力式涡轮风扇发动机由于风扇直径大,空气流量就大,因而推力也较大。同时由于排气速度较低,这种发动机的噪音也较小。加力式涡轮风扇发动机在飞机巡航中是不开加力的,这时它相当于一台不加力式涡轮风扇发动机,但为了追求高的推重比和减小阻力,这种发动机的涵道比一般在1.0以下。在高速飞行时,发动机的加力打开,外涵道的空气和涡轮后的燃气一同进入加力燃烧室喷油后再次燃烧,使推力可大幅度增加,甚至超过了加力式涡轮喷气发动机,而且随着速度的增加,这种发动机的加力比还会上升,并且耗油率有所下降。加力式涡轮风扇发动机由于具有这种低速时较油耗低,开加力时推重比大的特点。

⑤ 涡轮发动机工作原理

发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,所产生的功率也会受到限制,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,提高燃烧作功能力。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。

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。

但是涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用,但也有它的缺点,其中最明显的是,“滞后响应”,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。但是随着技术的改进,这一缺点正在被逐步克服。

在最近30年时间里,涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上,它弥补了一些自然吸气式发动机的先天不足,使发动机在不改变汽缸工作容积的情况下可以提高输出功率10%以上,因此许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率,藉以实现轿车的高性能化。

⑥ "涡轮发动机 的工作原理是什么 "

注意!!注意!!涡轮发动机和涡轮增压发动机是截然不同的两种发动机。
涡轮增压发动机是用涡轮向发动机里压缩可燃混合气或空气,而涡轮发动机是是一种告诉转子式发动机以下有介绍(这种发动机多用在飞机上汽车上我还没见过)

涡轮发动机的工作原理 2007-03-05 10:11:03| 分类: 默认分类 | 标签: |字号大中小 订阅 .

涡轮喷气发动机

在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力,而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推动飞机前进。这种活塞式发动机+螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式,很少有人提出过质疑。

到了三十年代末,尤其是在二战中,由于战争的需要,飞机的性能得到了迅猛的发展,飞行速度达到700-800公里每小时,高度达到了10000米以上,但人们突然发现,螺旋桨飞机似乎达到了极限,尽管工程师们将发动机的功率越提越高,从1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飞机的速度仍没有明显的提高,发动机明显感到“有劲使不上”。

问题就出在螺旋桨上,当飞机的速度达到800公里每小时,由于螺旋桨始终在高速旋转,桨尖部分实际上已接近了音速,这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下降。这几个因素合在一起,决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式已经走到了尽头,要想进一步提高飞行性能,必须采用全新的推进模式,喷气发动机应运而生。

喷气推进的原理大家并不陌生,根据牛顿第三定律,作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时,从前端吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,在此过程中,发动机向气体施加力,使之向后加速,气体也给发动机一个反作用力,推动飞机前进。事实上,这一原理很早就被应用于实践中,我们玩过的爆竹,就是依靠尾部喷出火药气体的反作用力飞上天空的。

早在1913年,法国工程师雷恩.洛兰就获得了一项喷气发动机的专利,但这是一种冲压式喷气发动机,在当时的低速下根本无法工作,而且也缺乏所需的高温耐热材料。1930年,弗兰克.惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的第一个专利,但直到11年后,他的发动机在完成其首次飞行,惠特尔的这种发动机形成了现代涡轮喷气发动机的基础。

现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

空气首先进入的是发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而压气机适应的来流速度是有一定的范围的,因而进气道的功能就是通过可调管道,将来流调整为合适的速度。在超音速飞行时,在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速,此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍,大大超过压气机中的压力提高倍数,因而产生了单靠速度冲压,不需压气机的冲压喷气发动机。

进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的,空气流过压气机时,压气机工作叶片对气流做功,使气流的压力,温度升高。在亚音速时,压气机是气流增压的主要部件。

从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,气流在涡轮中膨胀所做的功正好等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。

从涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,使发动机获得了反作用的推力。

一般来讲,当气流从燃烧室出来时的温度越高,输入的能量就越大,发动机的推力也就越大。但是,由于涡轮材料等的限制,目前只能达到1650K左右,现代战斗机有时需要短时间增加推力,就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油,让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧,由于加力燃烧室内无旋转部件,温度可达2000K,可使发动机的推力增加至1.5倍左右。其缺点就是油耗急剧加大,同时过高的温度也影响发动机的寿命,因此发动机开加力一般是有时限的,低空不过十几秒,多用于起飞或战斗时,在高空则可开较长的时间。

随着航空燃气涡轮技术的进步,人们在涡轮喷气发动机的基础上,又发展了多种喷气发动机,如根据增压技术的不同,有冲压发动机和脉动发动机;根据能量输出的不同,有涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和螺桨风扇发动机等。

喷气发动机尽管在低速时油耗要大于活塞式发动机,但其优异的高速性能使其迅速取代了后者,成为航空发动机的主流。

⑦ 涡轮的工作原理

涡轮的工作原理是:采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。

在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。

(7)币圈涡轮燃烧机制扩展阅读:

在不改变发动机排量的条件下,涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩,一般而言,加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20% ~ 30% 。从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。

不过涡轮增压也有它的缺点,这就是涡轮迟滞效应,因为涡轮要等发动机达到一定转速时(大概2000rpm)才能启动工作,其次是涡轮增压带来的噪声增大和排气散热问题。

还有就是涡轮增压发动机内零部件常常处于高温、冲击大的环境, 因此此类发动机对机油有特殊要求, 必须抗磨性好、耐高温、建立润滑油膜快、油膜强度高、稳定性好和粘度低等。

⑧ 涡轮增压的原理是什么

涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。

如果在相同的单位时间里,能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃爆动作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气,提高容积效率),便能在相同的转速下产生较自然进气发动机更大的动力输出。情形就像你拿一台电风扇向汽缸内吹,硬是把风往里面灌,使里面的空气量增多,以得到较大的马力,只是这个扇子不是用电动马达,而是用引擎排出的废气来驱动。

一般而言,引擎在配合这样的一个“强制进气”的动作后,起码都能提升30%-40% 的额外动力,如此惊人的效果就是涡轮增压器令人爱不释手的原因。况且,获得完美的燃烧效率以及让动力得以大幅提升,原本就是涡轮增压系统所能提供给车辆最大的价值所在。

该系统包括涡轮增压器、中冷器、进气旁通阀、排气旁通阀及配套的进排气管道。

涡轮增压器在汽车中的连接方式如图:

一,发动机排出的废气,推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel)②,并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) ③也同时转动。

二,压气机叶轮把空气从进风口强制吸进,并经叶片的旋转压缩后,再进入管径越来越大的扩压通道流出,这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。

三,有的发动机设有中冷器,以此降低被压缩空气的温度、提高密度,防止发动机产生爆震。

四,被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸,参与燃烧做功。

五,燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,再重复以上(一)的动作。

涡轮增压器

涡轮增压器本体是涡轮增压系统中最重要的部件,也就是我们一般所说的“蜗牛”或“螺仔”。因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名。

涡轮增压器本体是提高容积效率的核心部件,其基本结构分为:进气端、排气端和中间的连接部分。

其中进气端包括压气机壳体(Compressor Housing,包括压气机进风口(Compressor Inlet)、压气机出风口(Compressor Discharge)、压气机叶轮(Compressor Wheel)。

而排气端包括涡轮壳体(Turbine Housing, 其中包括涡轮进风口(Turbine Inlet)、涡轮出风口(TurbineDischarge)、涡轮叶轮(Turbine Wheel)。

在两个壳体间负责连接两者的,还有一个轴承室(CenterHousing),安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮,应付上万转速的涡轮轴(Shaft),以及与之对应的机油入口(Oil Inlet)、机油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。

“高温”是涡轮增压器运作时面临的最大考验。涡轮运转时,首先接触的便是由引擎排出的高温废气(第一热源),其推动涡轮叶轮并带动了另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轮轴的转速动辄120000-160000rpm。所以涡轮轴高速转动所产生的热量非常惊人(第二热源),再加上空气经压气机叶轮压缩后所提高的温度(第三热源),这三者成为涡轮增压器最最严峻的高温负担。涡轮增压器成为一个集高温原件于一体的独立工作系统。所以“散热”对于涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的机油道(散热及润滑),有不少更同时设计有机油道以及水道,通过油冷及水冷双重散热,降低增压器温度。

涡轮轴

涡轮轴(Bearing)看起来只是简单的一根金属管,但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承(Bushing Bearing)结构。它确实只是一根金属管,其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热,因此才能高速地转动。

而新近出现的滚珠轴承(Ball Bearing)逐渐成为涡轮轴发展的趋势。顾名思义,滚珠轴承就是在涡轮轴上安装滚珠,取代机油成为轴承。滚珠轴承有众多好处:摩擦力更小,因此将有更好的涡轮响应(可减少涡轮迟滞),并对动力的极限榨取更有利;它对涡轮轴的转动动态控制更稳定(传统的是靠机油做轴承,行程漂浮);对机油压力和品质的要求相对可以降低,间接提高了涡轮的使用寿命。但其缺点是耐用性不如传统的波司轴承,大约7 万-8 万公里就到寿命极限,且不易维修、维修费昂贵。因此重视耐久性的涡轮制造厂( 如KKK) 就不会推出此型式涡轮。

涡轮叶轮

涡轮叶轮的叶片型式,可分为“水车式” 叶片(外形是直片设计,让废气冲撞而产生回旋力量,直接与回转运动结合),及“风车式”叶片(外形为弯曲型叶片设计,除了利用冲撞的力量以外,还能有效利用气流进入叶片与叶片之间,获取废气膨胀能量)。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性,理论上来说,叶片数愈少,低速响应较差,但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。

涡轮叶轮的叶片大多以耐高热的钢铁制造(有的使用陶瓷技术),但由于铁本身的质量较大,于是又轻又强的钛合金叶片因此产生。只是在量产车中,现在只有三菱LancerEVO Ⅸ RS 车型有搭载钛合金叶片涡轮(EVO 的钛合金涡轮型号为TD05-HRA,一般的则为TD05-HR 请读者明鉴)。而改装品中,也只有Garrett 出品的赛车专用涡轮使用钛合金,除此以外暂没听说。

压气机叶轮

叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用,因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务,然后再加以决定其形状。

一般原厂涡轮的压气机叶轮(Compressor Wheel) 都使用全叶片的设计,即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积,提升高速回转时的效率,目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮(此种设计多出现在改装品上)。

而压气机叶轮设计的另一个目的是让压缩空气的流速均等化。传统的叶轮为“放射型压缩轮”,其两叶片之间的气体流速变化很快:位于叶轮运转方向前方的空气,被叶片挤压,故流速很快。但叶片后方的空气则因为吸入阻力及回压力等因素,流速较慢。当节气门半开时,压气机叶轮转速下降,进入压缩轮的空气速度就会降低。而之前已被压缩的空气量如果此时相对过多,便会出现“真空”的状态,无法输送空气(压气机叶轮转速无法产生大于进气管中气压的压力),相对压力也就无法产生了(压力回馈),这也就是所谓的“气体剥离” (Compressor Surge) 现象。

所谓的Surge 效应,就好比我们用手去搅动水桶里的水,当手搅动的速度愈快,水桶里的水就会愈来愈向水桶边缘扩散,接着水桶里的水位也就会愈来愈低,到最后水桶里的水则变成只能在水桶周围旋转,而无法落下。这样的现象也会发生在空气流体力学上。大家可以试想:压气机进风口就好比是一个水桶,周围空气就像是水,至于涡轮叶片就好比是搅动的手,当涡轮叶片转速一旦提升,进气口内的气流就会逐渐向周围扩散,转速提升愈高,气流就愈向周围靠近,导致涡轮叶片中央位置会愈来愈吸不到空气,到最后甚至会呈现真空的状态,使得空气只能从叶片周围进入,进气效率当然也就会跟着下降,这样的现象就是所谓的Surge 效应。而迎风角度大的叶片,进气效率虽较好,但却容易在高转速时发生Surge 效应,而角度较小的叶片则反之。

为了防止“气体剥离”现象,把叶片角度设计成向运转方向缩小(与涡轮轴线方向更接近),以维持流速均一化的“反向”压缩轮渐渐成为改装品的主流,而这也就是改装界所谓的“斜流”叶片。“斜流”叶片通常都在原有的主叶片下,多加半个叶片(一般其角度更接近涡轮轴线方向,即更竖直)。若从进气入口正视压气机叶轮,可看到两个叶片重叠,就代表这是“斜流” 叶轮。而Hybrid Turbine 的压气机叶轮通常亦会使用“斜流”叶片( 后方并加以切平) 搭配漏斗式的加大吸气口来增加出风量。此外,还有压气机进风口处加设循环排气孔,让流失的压缩空气2次循环来减少surge效应的新设计(此处不赘述,HKS T04Z 便有此设计)。

内置式旁通阀

内置式排气旁通阀(Internal Wastegate,俗称Actuator),是目前涡轮系统中最常见的泄压装置,一般又被称为连动式排气泄压阀。“Actuator”直接配置在涡轮上,利用一支连杆来控制涡轮排气中的阀门,一旦涡轮压缩空气端的增压值达到限定的程度,进气压力便会推“Actuator”的连杆,使涡轮排气侧内的旁通阀门开启,部分废气不经涡轮叶轮(Turbine Wheel)直接排到排气管。这样减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,涡轮叶轮转速降低,同时带动压气机叶轮转速降低。因此“Actuator”既是限制涡轮最高转速的装置,也是使涡轮进气端增压压力维持一个稳定值(不会长时间过高)的装置。

外置式旁通阀

外置式排气旁通阀(External Wastegate,俗称Wastegate)也被称为排气泄压阀,功能与“Actuator”大致相同,但结构与安装位置有别。结构上“Wastegate”省去了连杆和在涡轮内的排气阀门。而位置上“Wastegate”以独立方式安装在涡轮与排气管头段之间,而无须像“Actuator”那样依附于涡轮增压器本体上。一旦涡轮增压值达到设定上限,“Wastegate”排出( 可直接排向大气或导回排气管内) 多余的废气,减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,进而使涡轮保持稳定的增压值。“Wastegate”比“Actuator”有更大的增压容量(可配用大的弹簧)且反应灵敏,所以更适合用在大马力或高增压涡轮发动机上,尤其是使用差异过大的Hybird 涡轮,更是必备用品!

中冷器

中冷器(中央冷却器,Intercooler)位于压气机出风口与节气门之间的“散热排”。其构造有点像水箱,就是运用横向的众多小扁铝管分割压缩空气,然后利用外界的冷风吹过与细管相连的散热鳍片,达到冷却压缩空气的目的,使进气温度较为接近常温。

引擎最不喜欢高温的气体,因为高温空气会使马力下降。特别是四季炎热的亚热带地区。但由于涡轮增压器会把吸进引擎的气体进行强制压缩,从而使空气密度提高,但与此同时,空气的温度也会急剧上升。温度上升又反过来造成被压缩空气的氧含量下降。此外这股热气未经冷却即进入高温的汽缸,将导致燃油的不规则预燃(爆震),使引擎温升进一步加剧,增加了熔毁活塞的可能。

为了提升空气密度,同时兼顾空气中的含氧量,我们需要在压缩空气后(压缩程度较大)降低进气的温度。中冷器因此而产生。中冷器的面积及厚度越大,其散热能力越强。因为面积和厚度大,其内的小扁管数量、长度和散热叶片等皆随之增加,中冷器内的高温压缩空气及中冷器外的大气就有更多的接触面积及接触时间,热交换(散热)的面积和时间更充分,降温效果更好。虽然大容量中冷器有更好的冷却效能,但其加长了散热路径和增大了进气容度,会带来相对的压力损失,TurboLag 容易变大。

进气旁通阀

进气旁通阀(ReliefValve)一般又称为“进气泄压阀”。它安装在靠近节气门的进气管上,它是大部分涡轮增压发动机出厂时原配的泄压装置。

由于涡轮是利用废气排出的力量来驱动,当驾驶过程中收油门(如换挡、急刹车时),节气门关闭。涡轮叶片(压气机叶轮)在惯性作用下仍旧持续转动。此时因节气门的截断和叶片的继续增压所致,进气管路中(在节气门与涡轮之间)的空气压力会迅速提高。为了保护增压系统,当压力达到某一限定值后,进气旁通阀打开,把过剩的空气(压力)导回至滤清器与涡轮之间,实现降压保护的功能。

Blow-Off Valve(BOV)即俗称的“放气哇佬”,同样属于进气旁通阀。只是它一般被用作取代Relief Valve的改装部件。其功能基本上和Relief Valve 相同,唯一的差异仅在于Blow-off Valve的阀门并不会像Relief Valve那样容易受到进气压力的影响而开启(导致进气压力下降)。而且在节气门关闭后,Blow-off Valve 是将剩余压力直接向大气释放,并非再导于涡轮与滤清器之间再度增压。因此BlowoffValve 除了同样具有保护涡轮系统的效果外,在泄压反应上也比起原厂配置的Relief Valve 更为优异。但对于小排量或小增压的涡轮发动机来说,Blow-off Valve对再加油的动力响应会变差。另外Blow-off Valve 泄压时会产生更大的泄气声,令人听得更为兴奋,也成为涡轮增压车最为特殊的音效。

⑨ 谁知道涡轮发动机燃烧室的气流导向片结构和原理

燃烧室的火焰筒从前到后有很多孔,冷空气从孔中引入火焰筒内,就在火焰筒的内壁形成一个持续的冷空气层,起到隔绝高温火焰的作用。
涡轮叶片是空心的,中间有曲折的通路,冷空气从中流过冷却涡轮叶片。较先进的涡轮叶片在表面作出无数微小的孔,冷空气从叶片里面向外渗透,在叶片表面形成一层空气膜,隔绝高温燃气
回路燃烧室是什么?有回流式燃烧室,可以有效的缩短发动机长度。无所谓阻力,气体并不是一直在发动机内高速通过的。即使是直流式的发动机,在燃烧室前也必须使气体先减速,才能点燃

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