增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí),渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)嗎?為什么會(huì)有渦輪遲滯現(xiàn)象?
現(xiàn)在的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛了,大家在買(mǎi)車(chē)時(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)也是一個(gè)躲不過(guò)去的選擇。很多人感到奇怪的是:平時(shí)見(jiàn)汽車(chē)排氣管的排氣速度并不算很猛,力量也不算很大,為何卻可以利用廢氣推動(dòng)渦輪增壓呢?下面我們來(lái)分析一下這個(gè)問(wèn)題。
我們平時(shí)見(jiàn)到的汽車(chē)排氣管排出的氣體,是經(jīng)過(guò)汽車(chē)排氣消音系統(tǒng)降速、降溫、降噪后的產(chǎn)物,所以看起來(lái)速度不快,力度也不大。但事實(shí)上,從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門(mén)剛剛排出的氣體,不論壓力還是溫度,都是非常高的。一般壓力可達(dá)0.4~0.6MPa,氣體溫度大約700~1000°C,并且隨著轉(zhuǎn)速的升高,溫度和壓力還會(huì)繼續(xù)上升。
這樣高的氣體壓力作用在渦輪增壓器的渦輪上,當(dāng)然可以推動(dòng)渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)了,然后渦輪帶動(dòng)與它同軸的壓氣機(jī)葉輪同步旋轉(zhuǎn),就可以將空氣增壓,讓更多的空氣進(jìn)入氣缸,然后再相應(yīng)的多噴射燃油,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩就增加了,這就是渦輪增壓器的工作原理。
發(fā)動(dòng)機(jī)只要啟動(dòng),就會(huì)有高溫高壓的廢氣排出,就會(huì)推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。只不過(guò)在怠速和低速時(shí),排氣壓力比較低,推動(dòng)渦輪的力度比較小,所以渦輪的轉(zhuǎn)速比較低,帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速也比較低,不能給空氣增壓,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣仍然是靠真空吸力;隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,排氣壓力越來(lái)越大,推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力度也越來(lái)越大,渦輪的轉(zhuǎn)速就會(huì)迅速提高,帶動(dòng)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速也迅速提高,增加了進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的壓力,即給空氣增壓;當(dāng)這個(gè)壓力增加到一定程度的時(shí)候,發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量也隨之增加,發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就會(huì)迅速增大,并達(dá)到最高峰。這個(gè)過(guò)程就是所謂的“渦輪遲滯”。渦輪遲滯實(shí)質(zhì)是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)建立正壓力的過(guò)程,這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短與增壓器的設(shè)計(jì)有關(guān),一般渦輪設(shè)計(jì)的越小,渦輪遲滯的時(shí)間越短,渦輪遲滯現(xiàn)象也越不明顯。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,排氣壓力越來(lái)愈大,渦輪的轉(zhuǎn)速越來(lái)越快,增壓的壓力也越來(lái)越大。但是發(fā)動(dòng)機(jī)也是有承受極限的,壓力不能無(wú)限的增大,因此需要有增壓壓力調(diào)節(jié)裝置,當(dāng)增壓壓力過(guò)大時(shí),將部分排氣通過(guò)旁通通道排出,不再經(jīng)過(guò)渦輪,這樣就降低了推動(dòng)渦輪的壓力,使渦輪轉(zhuǎn)速降低。
這種調(diào)節(jié)裝置分為兩種,一種是機(jī)械式的,利用進(jìn)氣管中的真空度來(lái)控制旁通閥的開(kāi)啟與關(guān)閉;另一種是電子式的,由電控單元控制的電磁閥操縱旁通通道的開(kāi)啟和關(guān)閉,并可以精確的調(diào)節(jié)開(kāi)啟的角度和時(shí)間,控制更加精準(zhǔn)。一般卡車(chē)上使用的大型柴油機(jī)都使用機(jī)械式的增壓調(diào)節(jié),而乘用車(chē)上都使用電子式的增壓調(diào)節(jié)。但是排氣旁通之后,排氣能量的利用率下降,所以在高速大負(fù)荷時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)變差,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率也會(huì)降低。
綜上所述,渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力來(lái)工作的,只要發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)渦輪就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),但是建立正壓力卻需要一個(gè)過(guò)程,因此會(huì)有渦輪遲滯現(xiàn)象。并且增壓壓力不能無(wú)限制的增加,必須有增壓壓力調(diào)節(jié)裝置來(lái)限制壓力的增加,以防止過(guò)增壓導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
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