涡轮增压是如何提高汽车性能的

发布时间: 2023-05-16 21:59:57 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 89

涡轮增压的原理是什么?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,...

涡轮增压是如何提高汽车性能的

涡轮增压的原理是什么?

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。
涡轮增压发动机简介:
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。

汽车发动机涡轮增压原理有哪些?

  发动机涡轮增压是汽车行驶的关键之处,以下是我整理的汽车发动机涡轮增压原理有哪些?欢迎参考阅读!

  ● 节气门的作用

  在发动机进气系统中主要有两大部件,一是空气滤清器,主要负责过滤空气中的杂质;二是进气管道,主要将空气引入到气缸中。而在进气管中有个很重要的部件,就是节气门。

  节气门主要的作用就是控制进入气缸的混合气量大小。那它是怎么控制进气量的呢?我们开车时踩油门踏板的深浅,其实就是控制节气门开度的大小。油门踏板踩得越深,节气门开度就越大,混合气进入量就越大,发动机的转速就会上升。

  传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连另一端与节气门相连,它的传输比例是1:1,这种方式控制精度不理想。而现在的电子节气门(电子油门),是通过位置传感器,将踩踏油门踏板动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析,然后总结出驾驶者踩油门的意图,再由ECU计算实际节汽门开合度并发出指令控制节汽门电机工作,从而实现对节气门的精准控制。

  ● 进气歧管长度可变?

  我们平时看到发动机的进气歧管的长度好像都是固定的,它的长度还可以改变?其实在进气歧管内安装控制阀,通过它的打开和关闭,可以将进气歧管分为两段,从而改变它的有效长度。那改变进气歧管的长度有什么作用呢?主要是为了提高发动机在不同转速时的.进气效率,从而提升发动机在各个转速下的动力性能。

  当发动机低速运转时,黑色控制阀关闭,气流被迫从长歧管流入气缸,可以增加进气的气流速度和压强,使汽油和空气更好的混合,燃烧更充分(这个有点像把水流不急的水管捏扁后,水流速度会变急的原理一样)。当发动机转速升高时,控制阀门打开,气流绕开下端管道直接进入气缸,这时能更快吸入更多的空气,增大发动机高转速的进气量。

  ● 排气歧管为什么“长”得奇形怪状的?

  汽车的排气系统主要包括排气歧管、三元催化转化器、消声器和排气管道等。主要的作用就是将气缸内燃烧的废气排出到大气中。

  为什么我们看到的排气管大多都形状怪异的?这种设计主要是为了最大限度地避免各缸排出的废气发生相互干涉或废气回流的现象,而影响发动机的动力性能。

  虽然排气管设计的奇形怪状,但为了防止出现紊流,还是遵循一定的原则的,如各缸排气歧管尽可能独立、长度尽可能相等;排气歧管尽可能长等。

  ● 涡轮增压是怎样增压的?

  涡轮增压大家并不陌生,平时在车的尾部都可以看到诸如1。4T、2。0T等字样,这说明了这辆车的发动机是带涡轮增压的。涡轮增压(Turbocharger)简称Turbo或T。涡轮增压是利用发动机的废气带动涡轮来压缩进气,从而提高发动机的功率和扭矩,使车更有劲。

  涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,之间通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口与进气管相连,排气口则接在进气歧管上。到底是怎样实现增压的呢?主要是通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴的压缩机高速转动,强制地将增压后的空气压送到气缸中。

  涡轮增压主要是利用发动机废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压,整个过程中基本不会消耗发动机的动力,拥有良好的加速持续性,但是在低速时涡轮不能及时介入,带有一定的滞后性。

  ● 机械增压又是怎样的?

  相对于涡轮增压,机械增压(Supercharger)的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的。与涡轮增压不同的是,机械增压工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度的损耗。

  由于机械增压器是直接由曲轴带动的,发动机运转时,增压器也就开始工作了。所以在低转速时,发动机的扭矩输出表现也十分出色,而且空气压缩量是按照发动机转速线性上升的,没有涡轮增压发动机介入那一刻的唐突,也没有涡轮增压发动机的低速迟滞。但是在发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的,动力提升不太明显。

  ● 双增压发动机是怎样工作的?

  双增压发动机,顾名思义就是指一台发动机上装有两个增压器。如一台发动机上采用两个涡轮增压器,则称为双涡轮增压发动机。如宝马3。0L直列六缸发动机,采用的就是两个涡轮增压器。

  针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,排气管上并联两只同样的涡轮(每三个缸一组连接一个涡轮增压器),在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。

  前面了解到,涡轮增压器在低转速时有迟滞现象,但高速时增压值大,发动机动力提升明显,而且基本不消耗发动机的动力;而机械增压器,是发动机运转直接驱动涡轮,没有涡轮增压的迟滞,但是是损耗部分动力、增压值较低。那把它们结合一起就岂不是可以优势互补了?

  双增压发动机示意图(涡轮增压器+机械增压器)

  如大众高尔夫GT上装备的1。4升TSI发动机,设计师就把涡轮增压器和机械增压器结合到了一起。将机械增压器安装到发动机进气系统上,涡轮增压器安装在排气系统上,从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。

汽车涡轮增压的工作原理是什么?

  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。


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。 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。 自从人类发明内燃发动机以来,汽车工程师、追求极速的车手和赛车设计师们一直都在寻找提升其动力的方法。 其中一种方法是建造更大的发动机。 但大型发动机也并不总是尽如人意,发动机越大,重量就越重,制造和维护成本也就越高。另一种方法是提高普通规格发动机的效率。 可以通过将更多的空气压入燃烧室来实现这一目的。 更多的空气意味着可以注入更多的燃油,而更多燃油则意味着更强劲的爆发力和更大的马力。 安装机械增压器是实现强制进气的好方法。 在本文中,老夫将解释机械增压器的概念、工作原理以及其与涡轮增压器的差异。
机械增压器基础知识
机械增压器是将吸入的空气加压到超过正常气压的装置。 机械增压器和涡轮增压器均是如此。 实际上,“涡轮增压器”一词是其正式名称“涡轮式机械增压器”的简写。
这两种装置的不同之处在于它们的能量来源不同。 涡轮增压器是借助排出的巨大气流来驱动涡轮的。 而机械增压器则由发动机曲轴通过传动带或传动链带动的。
普通四冲程发动机有一个冲程专门用于进气。 这一过程有三个步骤:
1、活塞往下运动。
2、制造真空状态。
3、依靠大气压将空气吸入燃烧室。
当空气被吸入发动机后,便和燃油混合形成油气混合物。此混合物能够通过燃烧这一化学反应转换成动能。 火花塞通过点燃空气和燃油的混合气体引起此化学反应。 当燃油发生氧化时,会释放大量能量。 此过程产生的力量集中在气缸盖上,这股力量将推动活塞,使活塞产生往复运动,最终这股动力会传递到车轮上。
向燃烧室注入更多的燃油将会产生更为强劲的燃烧爆发力。 但不能仅仅向发动机中增加燃油,因为燃烧燃油需要严格数量的氧气。 这种经过化学反应产生的混合物,空气和燃油的比例应控制在14:1,这对发动机的有效运转至关重要。 所以重点在于:若要注入更多的燃油,就必须吸入更多的空气。
这就是机械增压器的作用。 机械增压器通过将空气压缩至正常大气压以上来吸入更多的空气,而不是通过制造真空状态来吸入空气。 这样就可以强制更多的空气进入发动机,从而导致“增压”。 发动机增压后会吸入更多空气,从而向燃烧室注入更多的燃油,发动机的动力也会增强。 机械增压器平均可提高46%的马力和31%的扭矩。 在海拔较高的地方,发动机性能会降低,因为那里的空气密度和压力都比较低,而机械增压器只有向发动机提供压力更高的空气,才能保证其运转状态最佳。
涡轮增压器利用燃烧产生的废气向压缩机提供动力,与之不同的是,机械增压器直接从曲轴获取动力。 大部分机械增压器都通过一条附属的传动带获得动力,这根传动带缠绕在皮带轮上,皮带轮连接在一个主动齿轮上。 而主动齿轮则会旋转压缩机齿轮。 压缩机的转子可以有多种设计,但它的任务是吸入空气,将空气压入更小的空间,并注入进气岐管中。
为了压缩空气,机械增压器必须急速旋转,甚至比发动机本身转得还要快。 将主动齿轮做得比压缩机齿轮大,就能使压缩机旋转得更快。 机械增压器的转速每分钟能高达5-6.5万转。
5万转的压缩机能产生大约41-62千帕的压强。 在特定海拔高度,这会产生比大气压高41-62千帕的压力。 而海平面的大气压为1012.8百帕,因此大约会多出50%的空气被机械增压器压入发动机中。
空气受到压缩会变热,这意味着空气密度会降低,同时也会减少爆炸过程中空气的膨胀程度。 这就无法在火花塞点燃混合气体后产生足够的动力。 为使机械增压器发挥全部效率,从排气装置排出的压缩空气必须在进入进气歧管前加以冷却。 中间冷却器的出现解决了这一问题。 中间冷却器有两种基本设计: 风冷和水冷。 它们的工作原理类似于散热器,即让较凉的空气或水流过导管,带走热量。 当热空气离开机械增压器碰到较凉的导管时,它便会冷却下来。 随着空气温度降低,其密度会变高,这样就会使密度较高的混合燃气进入燃烧室。
机械增压器的优缺点
机械增压器最大的优点是可以增加汽车的马力。 给一辆普通汽车或卡车安装机械增压器,会使其像一台大马力发动机汽车一样动力十足。
但是在机械增压器和涡轮增压器之间应该如何选择呢? 汽车工程师和车迷们一直在激烈地争论这个问题,但通常而言,机械增压器与涡轮增压器相比有一定的优势。
机械增压器没有增压延时——驾驶员踩下油门到发动机响应这段时间的长短。 涡轮增压器存在增压延时,因为它需要一段时间,让排出的气体达到一定速度以加快叶轮/涡轮的转速。 机械增压器没有延时,是因为它们直接通过曲轴获得动力。 某些机械增压器在低转速时效率比较高,而另一些在高转速时效率比较高。
安装一台涡轮增压器需要对排气系统做大幅度的调整,但机械增压器只要拴在发动机顶部或旁边就可以了。 因此,机械增压器的安装更方便,同时也更容易使用和维护。
最后,机械增压器停止工作时不需要专门关闭。 因为它们不用发动机机油进行润滑,便可以正常关闭。 而涡轮增压器必须等待30秒或预先关闭,以便润滑油冷却。 也就是说,预热对于机械增压器十分重要,它们在正常温度下的效率最高。
机械增压器普遍应用于飞机的内燃发动机。 如果您设想飞机长时间在高海拔飞行(此时缺少足够用于燃烧的氧气),就会感觉到一定是机械增压器在起作用。 借助机械增压器,飞机能够飞得更高而且不会降低发动机的性能。
飞机发动机使用的机械增压器与汽车使用的一样。 它们直接从发动机获得动力,利用压缩机把压缩空气送入燃烧室。
第一次在飞机上使用机械增压器是在二战末期。 最著名的例子是Supermarine Spitfire,这是英国皇家空军所使用的飞机,将机械增压器安装在罗尔斯罗伊斯“莫林”发动机上。
机械增压器最大的缺点是: 由于由曲轴带动,所以它们必须损耗一部分发动机马力。 这也是机械增压器的特点之一机械增压器会占用一台发动机20%的动力。 但是,由于机械增压器可以提升46%的马力,所以多数人认为这笔交易是值得的。
由于增压会增加发动机的负担,所以发动机必须得到强化以承受额外的压力和更强的爆发力。 大部分制造商在设计一台带有机械增压器的发动机时,都会专门采用重载元件以提高发动机的寿命。 同时这也抬高了汽车的价格。 机械增压器的维护成本也较高,同时许多制造商建议使用高标号汽油。
尽管有这些缺点,机械增压器仍然是一种最经济有效地增强马力的方法。 机械增压器可以提高50%-100%的动力,使汽车更适合比赛、重载运输或单纯增加驾驶的刺激性。
涡轮增压原先是指在自然吸气的发动机的基础上,再安上一个涡轮增压器,压缩气体的密度从而使得更多的气体进入发动机气缸内,能使得发动机缸内汽油得到更充分的燃烧,这是一个最常用的增加发动机动力的方法,现在因为技术的原因使得涡轮与发动机连在了一起,也就出现了自然吸气和涡轮增压的区别,从动力表现上来看,自然吸气的动力比较平滑顺畅,没有突然发力的感觉,而涡轮增压一般在低速行驶的过程中是不起作用的,也就是说在低速的时候涡轮是不介入发动机工作,是自然吸气的过程,而当油门大开的时候涡轮才会介入发动机工作,所以涡轮增压的车子动力表现就不是那么的流畅,会有突然发力的感觉;因为压缩空气的缘故,用了涡轮增压在同等条件的发动机下会更省油,动力表现更好。所以可以自行按照自己的考虑来选择了,节油环保的角度确实是涡轮增压比较有优势,而动力方面,虽然会有感觉上的差别,但是以现在的水平,涡轮带来的顿挫感也不是很强了。
   希望对你有帮助!
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。
众所周知,发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的,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,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯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。
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。
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。

涡轮增压器由涡轮和压缩器组成

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