涡轮增压器如何工作-基础

掌握Garrett盖瑞特涡轮增压基础知识,包括防喘阀、废气旁通阀、油水管道、以及滑动轴承与球轴承。

性能和可靠性

涡轮增压器如何工作-基础

安装Garrett盖瑞特涡轮增压器,可显著提高发动机的功率和性能。

涡轮增压系统如何
工作

发动机功率与可进入气缸的空气和燃料量成比例。在所有条件相同的情况下,较大的发动机会需要更多的空气,因此会产生更多动力。如果我们希望小型发动机达到与大型发动机同样的性能,或者只是让更大的发动机产生更多动力,那我们的最终目标便是让更多空气吸入到气缸中。那么涡轮增压器如何让更多空气进入发动机?首先请看看下面的原理图:

1 压缩机进气
2 压缩机排气
3 中冷器(CAC)
4 进气阀
5 排气阀
6 涡轮进气
7 涡轮排气

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涡轮增压系统如何
构成

构成典型涡轮增压器系统的组件是:

  • 空气过滤器(未示出),环境空气进入压缩机(1)之前通过该过滤器
  • 然后压缩空气,从而增加空气密度(质量/单位体积)(2)
  • 许多涡轮增压发动机都配备增压空气冷却器(也就是中冷器)(3),它可以冷却压缩空气,进一步增加其密度,提高抗爆性
  • 在通过进气歧管(4)后,空气进入有固定容积的发动机气缸。由于空气密度升高,每个气缸可以吸入更高的空气量。更高的空气量产生更高的燃料流速(具有相似的空燃比)。对于给定尺寸或排量,燃烧更多燃料可产生更大功率
  • 燃料在汽缸中燃烧后,在汽缸排气冲程期间会排到排气歧管(5)
  • 然后高温气体继续进入涡轮机(6)。涡轮机在发动机上产生背压,这意味着发动机排气压力高于大气压力
  • 涡轮机(7)上的压力和温度下降(膨胀),其利用废气能量产生压缩机所需的驱动动力。

1. 球轴承(支撑和控制旋转组件)
2. 进油口
3. 涡轮机壳体(从发动机收集废气并将其引导至涡轮
4. 涡轮(将废气能量转换为轴功率以驱动压缩机)
5. 中间壳体(支撑旋转组)
6. 出油口
7. 压缩机壳体(收集压缩空气并将其引导至发动机)
8. 压缩机叶轮(将空气泵入发动机)
9. 背板(支撑压缩机壳体,并提供气动面)

性能和可靠性

涡轮增压器有什么组件?

涡轮增压器在给定应用中的布置对于正确执行系统而言极为重要。进气和排气管道通常受到布置限制的影响。

防喘阀

防喘阀(BOV)是进气道上的减压装置,用于防止涡轮增压器的压缩机进入喘振状态。BOV应安装在压缩机排气口和节气门阀体之间,首选安装在增压空气冷却器(如果配备)的下游。

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废气旁通阀

在排气侧,废气旁通阀用于控制发动机的增压压力。一些商用车应用根本不使用废气旁通阀。这种类型的系统称为自由浮动式涡轮增压器。

但是,绝大多数汽油机应用都需要废气旁通阀。废物旁通阀有内部或外部两(2)种配置。内部和外部废气旁通阀使废气流绕过涡轮叶轮。旁通废气流可减少驱动涡轮的功率,以匹配目标增压水平所需的功率。类似于BOV,废气旁通阀使用增压压力和弹簧力来调节旁通涡轮的流量。

内部

废气旁通阀内置于涡轮壳体内,由“片状“阀、曲柄臂、杆端和气动执行器组成。需要注意的是执行器必须连接在压缩机口而非进气歧管上(因其不适用于处理真空)。

外部

将废气旁通阀安装到排气歧管或集管上的排气管道中。外部废气旁通阀的优点在于,旁通的气流可重新引入到涡轮的下游的废气流中。这通常可改善涡端的性能。在赛车应用中,这种经废气旁通阀处理的废气流可直接排放到大气中。

油水管路

人们通常关注进气和排气管路,而忽略了油水管路。Garrett盖瑞特球轴承涡轮增压器所需的油比径向滑动轴承涡轮增压器的更少。如想了解更多信息,请下载我们的指南:

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哪款涡轮增压器适合我

选择适合您特定应用的涡轮增压器需要许多信息。凭借数十年的涡轮增压经验,Garrett盖瑞特经销商可以帮助您选择适合的涡轮增压器。确定合适的涡轮增压器类型主要考虑的是目标功率。如想了解更多信息,请下载我们的指南:

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径向滑动轴承与球轴承

径向滑动轴承长期以来一直是涡轮增压器的主流轴承,但是球轴承的经济性正在改善,可大大改善涡轮增压器的性能。
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功率和效率

所有用途的涡轮增压器

基础知识

涡轮增压系统指南101将帮你掌握这些Garrett涡轮增压基础知识,包括防喘阀、废气旁通阀、油水管道、以及滑动轴承与球轴承。

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进阶知识

涡轮增压系统指南102将帮你掌握这些Garrett涡轮增压进阶知识,wheel trim(压机进出口面积比)、涡轮增压器壳体A/R和外壳尺寸,铸造型歧管与焊接型歧管,压缩比与增压,以及空燃比调节:浓燃与稀燃。

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专家知识

帮你深入研究压缩机性能图,指导如何估算压比和质量流量,并绘制在性能图上,以选择合适的涡轮增压器。

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