渦輪增壓器結(jié)構(gòu)原理演示幻燈片

1,SlideNo.1,渦輪增壓器,2,四沖程發(fā)動機的工作方式,在了解渦輪增壓器的原理之前,我們應(yīng)該先了解內(nèi)燃機的工作方式.四沖程活塞發(fā)動機(柴油型/汽油型)一個工作周期包含4個沖程，在此過程曲柄軸會完成2周完整的旋轉(zhuǎn)吸氣沖程:當活塞從上限位點移到下限位點時,進氣閥打開,空氣(柴油發(fā)動機)或是空氣和燃料的混合物(汽油發(fā)動機)從進氣閥被吸入汽缸內(nèi).,四沖程活塞發(fā)動機的工作示意圖,上限位點,下限位點,進氣閥打開,排氣閥關(guān)閉,曲柄軸,SlideNo.2,活塞,排氣閥打開,進氣閥關(guān)閉,兩個閥門都關(guān)閉,3,四沖程活塞發(fā)動機(柴油型/汽油型)壓縮沖程:當活塞從下限位點運動到上限位點時,汽缸內(nèi)物質(zhì)的體積被壓縮.動力沖程:當活塞從上限位點運動到下限位點時,a)如果是汽油發(fā)動機,空氣和燃料的混合物就會被火花塞點燃。b)如果是柴油發(fā)動機,燃料在高壓作用下壓入汽缸，然后空氣混合后發(fā)生自燃.,四沖程活塞發(fā)動機的工作示意圖,上限位點,下限位點,進氣閥,排氣閥,曲柄軸,四沖程發(fā)動機的工作方式,SlideNo.3,4,四沖程活塞發(fā)動機(柴油型/汽油型)排氣沖程:當活塞從下限位點運動到上限位點時,排氣閥打開，廢氣從排氣閥排出。基于上述原理,我們可以通過以下方法提高發(fā)動機的功率。增大汽缸的體積增大發(fā)動機的轉(zhuǎn)速使用渦輪增壓器,四沖程活塞發(fā)動機工作示意圖,上限位點,下限位點,進氣閥,排氣閥,曲柄軸,排氣閥,進氣閥,四沖程發(fā)動機的工作方式,SlideNo.4,5,發(fā)動機輸出功率的改善,增大氣缸的體積:因為體積增大后進入燃燒室里的空氣會增多，所以會燃燒較多的燃料釋放出更大的能量，從而提高發(fā)動機的輸出功率。我們可以通過增加氣缸的數(shù)量或是增大每個汽缸的體積來達到增大整個系統(tǒng)中氣缸體積的目的。這種方式在大型/重型發(fā)動機中比較有效果.由于考慮到燃料的消耗和損失,這種增大氣缸體積的方式并沒有顯著的優(yōu)點。.增大發(fā)動機的轉(zhuǎn)速:通過增加發(fā)動機的速率,我們可以得到較大的輸出功率.增加單位時間點火沖程的數(shù)量，可以達到增加發(fā)動機速率的目的?？紤]到機械穩(wěn)定性極限，這種改善方法是由局限性的。而且速度的增加還會使摩擦損失和抽吸損失以指數(shù)形式加大，同時造成發(fā)動機效率下降。,SlideNo.5,6,發(fā)動機輸出功率的改善,在上述兩種方式中，發(fā)動機以自動送氣的形式工作。在吸氣沖程時，助燃空氣直接被吸入氣缸內(nèi)。渦輪增壓器:使用渦輪增壓器的發(fā)動機,助燃空氣在進入發(fā)動機前就已經(jīng)被壓縮了。發(fā)動機吸入同樣體積的空氣，由于是高壓氣體,燃燒室里進入了更大量的空氣。因此，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速和氣缸體積一樣的條件下，燃料的量增大，從而使發(fā)動機的輸出功率增大。渦輪增壓器的兩種類型機械式渦輪增壓器排氣式渦輪增壓器,SlideNo.6,7,1.機械式渦輪增壓器助燃空氣被由發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機壓縮。但是增大的輸出功率會損失一部分，這是因為損失的部分需要用來驅(qū)動壓縮機。用來驅(qū)動機械式渦輪增壓器的功率占發(fā)動機輸出功率的15%。因此，與具有同樣輸出功率的不增壓的發(fā)動機相比會燃料的消耗量比較大。這種方式不夠經(jīng)濟。,渦輪增壓器原理,四缸機械式渦輪增壓發(fā)動機的示意圖,由發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機,壓縮后的助燃空氣,SlideNo.7,8,1.排氣式渦輪增壓器在排氣式渦輪增壓器中,用來驅(qū)動渦輪的空氣流，通常是一些排出的廢氣。該渦輪驅(qū)動與它同軸的壓縮機。壓縮機將助燃空氣吸入，壓縮后提供給發(fā)動機。與機械式渦輪增壓器不同的是，排氣式渦輪增壓器的發(fā)動機上沒有連接其他的機械裝置。,渦輪增壓器原理,四缸排氣式渦輪增壓發(fā)動機的示意圖,渦輪,壓縮機,壓縮后的助燃空氣,排出的廢氣,SlideNo.8,9,排氣式渦輪增壓器的優(yōu)點燃料的消耗量低于不增壓的發(fā)動機（因為排氣式渦輪增壓器使用的是廢氣作為動力）。功率與負載的比率(千瓦/千克)要高于不增壓的發(fā)動機?？梢愿纳茰u輪增壓發(fā)動機的扭矩特性.渦輪增壓發(fā)動機的高海拔特性好。渦輪增壓發(fā)動機可在低排量的情況下使用。,渦輪增壓器原理,四缸排氣式渦輪增壓發(fā)動機的示意圖,渦輪,壓縮機,壓縮的助燃空氣,排出的廢氣,SlideNo.9,10,渦輪增壓器是由公共軸連接的渦輪和壓縮機構(gòu)成的。排出的廢氣驅(qū)動渦輪，給壓縮機提供動力。壓縮機將助燃空氣吸入，壓縮后提供給發(fā)動機。壓縮機:通常使用離心式壓縮機渦輪:渦輪增壓器的渦輪是由渦輪葉輪和渦輪殼構(gòu)成的。,渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和功能,渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和功能,排出的廢氣,進氣管,壓縮機,渦輪葉輪,連接壓縮機和渦輪的公共軸,渦輪殼,SlideNo.10,排氣管,11,渦輪:渦輪將氣壓能轉(zhuǎn)換成機械能，來驅(qū)動壓縮機。空氣由于受渦輪流量截面積的限制，在進口和出口處產(chǎn)生壓力差和溫度差。渦輪將這個壓力差轉(zhuǎn)化為動力，來驅(qū)動渦輪葉輪。,渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和功能,渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和功能,排出的廢氣,進氣管,壓縮機,渦輪葉輪,連接壓縮機和渦輪的公共軸,渦輪殼,SlideNo.11,排氣管,12,水冷的渦輪殼:在進行渦輪增壓器設(shè)計時也要考慮安全問題。例如：輪船的輪機艙中,要避免因為機器表面過熱而引起火災(zāi)。因此水冷渦輪殼或是由絕熱材料涂層的渦輪殼廣泛應(yīng)用于航海作業(yè)中。,渦輪殼的種類,水冷渦輪殼,SlideNo.12,13,渦輪殼的種類,帶有廢氣閥門渦輪殼和水冷中間殼的渦輪增壓器,Slide