渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和雙離合變速器工作原理

1、 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和雙離合變速器工作原理 一般的車輛上只有手動(dòng)和自動(dòng)兩種變速箱，手動(dòng)變速箱換檔常常出現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)暫時(shí)中斷的現(xiàn)象，而自動(dòng)變速箱換檔卻又存在響應(yīng)遲緩的缺點(diǎn)。雙離合變速箱綜合了傳統(tǒng)手動(dòng)變速箱和自動(dòng)變速箱的各自優(yōu)點(diǎn)，就像是兩個(gè)變速箱合而為一，一個(gè)離合器控制單數(shù)檔位齒輪，另外一個(gè)離合器控制雙數(shù)檔位齒輪。也就是說，當(dāng)變速箱掛入一檔時(shí)，二檔齒輪就已經(jīng)嚙合，等到換檔時(shí)機(jī)一到，第二離合器就與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸接合而換入二檔。在此同時(shí)，由第一離合器所控制的三檔齒輪組也完成嚙合等待換檔指令。   雙離合變速箱在換檔過程中微小的液壓功耗損失和極短的換檔時(shí)間使整個(gè)換檔過程達(dá)

2、到了高效率，從而降低了能量的損耗，自然就提高了加速性和車輛燃油經(jīng)濟(jì)性 雙離合有一個(gè)由兩組離合器片集合而成的雙離合器裝置，同時(shí)有一個(gè)由實(shí)心軸及其外部套筒組合而成的雙傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)，并由Mechatronic電子控制及液壓裝置同時(shí)控制兩組離合器及齒輪組的動(dòng)作。在某一檔位時(shí)，離合器1結(jié)合，一組齒輪咬合輸出動(dòng)力，在接近換檔時(shí)，下一組檔段的齒輪已被預(yù)選，而與之相聯(lián)的離合器2仍處于分離狀態(tài)；在換入下一檔位時(shí)，處于工作狀態(tài)的離合器1分離，將使用中的齒輪脫離動(dòng)力，同時(shí)離合器2咬合已被預(yù)選的齒輪，進(jìn)入下一檔。在整個(gè)換檔期間能確保最少有一組齒輪在輸出動(dòng)力，令動(dòng)力沒有出現(xiàn)間斷的狀況。  當(dāng)

3、汽車在3檔行使時(shí)，4檔齒輪就處于預(yù)備狀態(tài)，但是尚未啟用。一旦達(dá)到完美轉(zhuǎn)換點(diǎn)，其它檔位的齒輪閉合，第3檔齒輪的離合器打開，同時(shí)激活第4檔。離合器的開關(guān)在此過程中同時(shí)進(jìn)行，產(chǎn)生上述所說的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程只需要在極短的幾毫秒中完成。熱衷運(yùn)動(dòng)感受的駕駛員還會(huì)體驗(yàn)到觸摸按鈕就進(jìn)行齒輪轉(zhuǎn)換的感覺。在S檔運(yùn)動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器配合可以帶來更高的轉(zhuǎn)速和更順暢的自動(dòng)換檔，從而帶來更高的轉(zhuǎn)換動(dòng)力。    渦輪增壓工作原理 單渦輪增壓渦輪增壓系統(tǒng)分為單渦輪增壓系統(tǒng)和雙渦輪增壓系統(tǒng)。只有一個(gè)渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)為單渦輪增壓系統(tǒng)。渦輪增壓系統(tǒng)除渦輪增壓器之外，

4、還包括進(jìn)氣旁通閥、排氣旁通閥和排氣旁通閥控制裝置等。  雙渦輪增壓 六缸汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的雙渦輪增壓系統(tǒng)。其中兩個(gè)渦輪增壓器并列布置在排氣管中，按氣缸工作順序把1、2、3缸作為一組，4、5、6缸作為另一組，每組三個(gè)氣缸的排氣驅(qū)動(dòng)一個(gè)渦輪增壓器。因?yàn)槿齻€(gè)氣缸的排氣間隔相等，所以增壓器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。另外，把三個(gè)氣缸分成一組還可防止各缸之間的排氣干擾。此系統(tǒng)除包括渦輪增壓器、進(jìn)氣旁通閥、排氣旁通閥及排氣旁通閥控制裝置之外，還有中冷器、諧振室和增壓壓力傳感器等。   渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)及中間體三部分組成。增壓器軸通過兩個(gè)浮動(dòng)軸承支承在中

5、間體內(nèi)。中間體內(nèi)有潤滑和冷卻軸承的油道，還有防止機(jī)油漏入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)中的密封裝置等。  離心式壓氣機(jī)  離心式壓氣機(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)葉輪、無葉式擴(kuò)壓管及壓氣機(jī)蝸殼等組成。葉輪包括葉片和輪轂，并由增壓器軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪，并在離心力的作用下沿著壓氣機(jī)葉片之間形成的流道，從葉輪中心流向葉輪的周邊。空氣從旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量，使其流速、壓力和溫度均有較大的增高，然后進(jìn)入葉片式擴(kuò)壓管。擴(kuò)壓管為漸擴(kuò)形流道，空氣流過擴(kuò)壓管時(shí)減速增壓，溫度也有所升高。即在擴(kuò)壓管中，空氣所具有的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?#160;擴(kuò)壓管分葉片式和無葉式兩種。無

6、葉式擴(kuò)壓管實(shí)際上是由蝸殼和中間體側(cè)壁所形成的環(huán)形空間。無葉式擴(kuò)壓管構(gòu)造簡單，工況變化對(duì)壓氣機(jī)效率的影響很小，適于車用增壓器。葉片式擴(kuò)壓管是由相鄰葉片構(gòu)成的流道，其擴(kuò)壓比大，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工況變化對(duì)壓氣機(jī)效率有較大的影響。蝸殼的作用是收集從擴(kuò)壓管流出的空氣，并將其引向壓氣機(jī)出口。空氣在蝸殼中繼續(xù)減速增壓，完成其由動(dòng)能向壓力能轉(zhuǎn)變的過程。壓氣機(jī)葉輪由鋁合金精密鑄造，蝸殼也用鋁合金鑄造。  徑流式渦輪機(jī)  渦輪機(jī)是將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的裝置。徑流式渦輪機(jī)由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼4的進(jìn)口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)蝸殼引導(dǎo)進(jìn)入葉片式噴管。

7、噴管是由相鄰葉片構(gòu)成的漸縮形流道。排氣流過噴管時(shí)降壓、降溫、增速、膨脹，使排氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。由噴管流出的高速氣流沖擊葉輪，并在葉片所形成的流道中繼續(xù)膨脹作功，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)葉輪經(jīng)常在900高溫的排氣沖擊下工作，并承受巨大的離心力作用，所以采用鎳基耐熱合金鋼或陶瓷材料制造。用質(zhì)量輕并且耐熱的陶瓷材料可使渦輪機(jī)葉輪的質(zhì)量大約減小2/3，渦輪增壓加速滯后的問題也在很大程度上得到改善。噴管葉片用耐熱和抗腐蝕的合金鋼鑄造或機(jī)械加工成形。蝸殼用耐熱合金鑄鐵鑄造，內(nèi)表面應(yīng)該光潔，以減少氣體流動(dòng)損失。  轉(zhuǎn)子  渦輪機(jī)葉輪、壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件安裝在增壓器軸上，構(gòu)

8、成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子以超過100000r/min，最高可達(dá)200000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此，轉(zhuǎn)子的平衡是非常重要的。增壓器軸在工作中承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力，一般用韌性好、強(qiáng)度高的合金鋼40Cr或18CrNiWA制造。 增壓器軸承  增壓器軸承的結(jié)構(gòu)是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)代車用渦輪增壓器都采用浮動(dòng)軸承。浮動(dòng)軸承實(shí)際上是套在軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙，形成雙層油膜。圓環(huán)浮在軸與軸承座之間。一般內(nèi)層間隙為0.05mm左右，外層間隙大約為0.1mm。軸承壁厚約34.5mm，用錫鉛青銅合金制造，軸承表面鍍一層厚度約為0.0050.008mm

9、的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器工作時(shí)，軸承在軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動(dòng)。 增壓器工作時(shí)產(chǎn)生軸向推力，由設(shè)置在壓氣機(jī)一側(cè)的推力軸承承受。為了減少摩擦，在整體式推力軸承兩端的止推面上各加工有四個(gè)布油槽；在軸承上還加工有進(jìn)油孔，以保證止推面的潤滑和冷卻。  增壓壓力的調(diào)節(jié) 在汽車渦輪增壓系統(tǒng)中設(shè)置進(jìn)、排氣旁通閥，是調(diào)節(jié)增壓壓力最簡單、成本最低而又十分有效的方法。排氣旁通閥的工作原理?？刂颇ず兄械哪て瑢⒛ず蟹譃樯?、下兩個(gè)室，上室為空氣室經(jīng)連通管與壓氣機(jī)出口相通，下室為膜片彈簧室，膜片彈簧作用在膜片上，膜片通過連動(dòng)桿與排氣旁通閥連接。當(dāng)壓氣機(jī)出口壓力，也就是增壓壓力低于限定值時(shí)，膜片

10、在膜片彈簧的作用下上移，并帶動(dòng)連動(dòng)桿將排氣旁通閥關(guān)閉；當(dāng)增壓壓力超過限定值時(shí)，增壓壓力克服膜片彈簧力，推動(dòng)膜片下移，并帶動(dòng)連動(dòng)桿將排氣旁通閥打開，使部分排氣不經(jīng)過渦輪機(jī)直接排放到大氣中，從而達(dá)到控制增壓壓力及渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。   ，排氣旁通閥的開閉由電控單元控制的電磁閥操縱。電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，由預(yù)存的增壓壓力脈譜圖確定目標(biāo)增壓壓力，并與增壓壓力傳感器檢測到的實(shí)際增壓壓力進(jìn)行比較，然后根據(jù)其差值來改變控制電磁閥開閉的脈沖信號(hào)占空比，以此改變電磁閥的開啟時(shí)間，進(jìn)而改變排氣旁通閥的開度，控制排氣旁通量，借以精確地調(diào)節(jié)增壓壓力雖然排氣旁通閥在渦輪增壓汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛

11、的應(yīng)用，但是排氣旁通之后，排氣能量的利用率下降，致使在高速大負(fù)荷時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性變差。  大排量重型車用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上多采用渦輪機(jī)噴管出口截面可變的渦輪增壓器，簡稱變截面渦輪增壓器。在這種渦輪增壓器中，通過改變噴管出口截面積來調(diào)節(jié)增壓壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，縮小噴管出口截面積，使噴管出口的排氣流速增大，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速隨之升高，增壓壓力和供氣量都相應(yīng)增加；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速工作時(shí)，增大噴管出口截面積，使噴管出口的排氣流速減小，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)降低，這樣增壓器將不會(huì)超速，增壓壓力也不致于過高。在有葉徑流式渦輪機(jī)中，可以采用轉(zhuǎn)動(dòng)噴管葉片的方法來改變噴管出口截面積。噴管葉片與齒輪相連

12、，齒輪與齒圈嚙合，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，齒圈或向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與其嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并使噴管葉片隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使噴管出口截面積發(fā)生改變。    改變渦輪機(jī)進(jìn)口截面積方法。在渦輪機(jī)的進(jìn)口處安裝一個(gè)可擺動(dòng)27°角的舌片，可動(dòng)舌片的轉(zhuǎn)軸固定在渦輪機(jī)殼體上，可動(dòng)舌片的擺動(dòng)即渦輪機(jī)進(jìn)口截面積的變化由電控單元根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行控制。   渦輪增壓器的潤滑及冷卻  來自發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)主油道的機(jī)油，經(jīng)增壓器中間體上的機(jī)油進(jìn)口進(jìn)入增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。然后，機(jī)油經(jīng)中間體上的機(jī)油出口返回發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼，在增壓器軸上裝有油封，用來防止機(jī)油竄入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)蝸殼內(nèi)。如果油封損壞，將導(dǎo)致機(jī)油消耗量增加和排氣冒藍(lán)煙。 由于汽油機(jī)增壓器的熱負(fù)荷大，因此在增壓器中間體的渦輪機(jī)側(cè)設(shè)置冷卻水套，并用軟管與發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)相通。冷卻液自中