1.发动机是如何为汽车提供动力的

2.电动机能当发电机用吗

3.高压泵的工作原理?

4.涡轮增压和机械增压有什么不同?

5.发动机动力降低是什么原因

汽油机水泵使用说明_汽油机水泵原理

发电机原理:

<一> 发电机概述

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。

发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。

发电机已实施出口产品质量许可制度,未取得出口质量许可证的产品不准出口。

<二>发电机的分类可归纳如下:

发电机分:直流发电机和交流发电机

交流发电机分:同步发电机和异步发电机(很少采用)

交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

<三>发电机结构及工作原理

发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。

定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。

转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。

由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。

柴油发电机工作原理

柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。

在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。

将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。

这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 详细请进>>>

汽油发电机原理

汽油机驱动发电机运转,将汽油的能量转化为电能。

在汽油机汽缸内,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装,就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。 详细请进>>>

同步发电机工作原理

· 主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。

· 载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。

· 切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。

· 交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。详细请进>>>

异步发电机原理

直流发电机的工作原理

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

电刷上不加直流电压,用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动,线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线,而在其中感应产生电动势,电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转,,因此,必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线,虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的.线圈内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷A,B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些,是一种方向不变的脉振电动势)。因为,电枢在转动过程中,无论电枢转到什么位置,由于换向器配合电刷的换向作用,电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势,因此,电刷A始终有正极性。同样道理,电刷B始终有负极性,所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多,可使脉振程度减小,就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。

从基本电磁情况来看,一台直流电机原则上既可工作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是约束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上,加上直流电压,将电能输入电枢,机械能从电机轴上输出,拖动生产机械,将电能转换成机械能而成为电动机,如用原动机拖动直流电机的电枢,而电刷上不加直流电压,则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源,可输出电能,电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机,能作电动机或作发电机运行的这种原理.在电机理论中称为可逆原理。详细请进>>>

交流发电机的工作原理

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汽轮发电机原理

蒸汽机利用高温高压的蒸汽膨胀做功,通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动,带动发电机发电。

蒸汽轮机是用蒸汽来推动轮机转动的,它运转的基本原理和常见的风车相似,蒸汽轮机是由一个中央很厚的钢盘及钢盘外沿有很多密排的叶片组成的主体结构。从锅炉里出来的高压过热蒸汽从喷嘴喷到叶片上时,轮机就转动起来,蒸汽速度越大,轮机转动得越快(也就是蒸汽的内能在喷射中变成蒸汽的动能,它的动能又转变为机轴旋转的机械能)。详细请进>>>

水轮发电机原理

水轮发电机的安装结构形式通常由水轮机的型式确定。主要有以下几种型式:

1)卧式结构 卧式结构的水轮发电机通常有冲击式水轮机驱动。

2)立式结构 国产水轮发电机组广泛采用立式结构。立式水轮发电机组通常由混流式或轴流式水轮机驱动。立式结构又可分为悬式和伞式。发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬式,位于转子下部的统称为伞式。

3)贯流式结构 贯流式水轮发电机组由贯流式水轮机驱动。贯流式水轮机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水轮机的特殊型式。它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置,并与水轮机进水管和出水管水流方向一致。贯流式水轮发电机具有结构紧凑,重量轻的优点,广泛用于低水头的电站中。详细请进>>>

手摇发电机原理

风能发电机的原理

新型水冷式交流发电机原理和应用

水冷式交流发电机利用水来代替风扇进行冷却。交流发电机主要的发热部位是定子,水冷式交流发电机重点冷却部分就是定子及线圈绕组。发电机的前端盖和后端盖用铝材制造,开有水道槽。定子及线圈绕组用合成树脂固定密封,定子与转子之间有铝质围板与水道隔离。水道与进水管和出水管连通,进水管和出水管分别与发动机冷却水系统连通。

这样,当发动机运转时,冷却水在发动机水泵的带动下循环流动,通过发电机壳体,可以有效地冷却定子线圈绕组、定子铁芯,同时也冷却转子、内藏式调节器和轴承等其它发热零部件。

水冷式交流发电机与风冷式交流发电机相比,内部构造复杂了,防漏密封要求提高了,成本也会增加。同时因联接水管的问题,安装布置也受到诸多限制,自由度减少了。但是,水冷式交流发电机的发电及低噪声性能,是风冷式交流发电机无法比拟的。

首先,水冷式交流发电机具有良好的低速充电特性。我们知道,在交流发电机的电流特性曲线上有一个“拐点”,即超过所谓“0安培速度”之后才会有电流产生,电流上升到一定程度才能充电。在哪个转速以上才出现“拐点”和达到可充电电流与励磁电流的大小相关。

由于水冷式交流发电机大幅度抑制了定子、转子及调节器的温升,可以相应提高励磁电流,励磁电流越大输出电压也越高,因此当水冷式交流发电机低速转动时也会有良好的充电表现,这种低速充电性能对城市用车的正常使用相当重要。

第二,水冷式交流发电机具有低噪声。由于省略了风扇,所以不存在发电机风扇发出的噪声。据介绍在3500转/分时,水冷式交流发电机与风冷式交流发电机相比,噪声要低15分贝。

水冷式交流发电机的优点被看好,认为是汽车发电机的发展方向。有人认为在12伏特汽车中,2500瓦以下适宜用风冷式交流发电机,2500瓦以上或者42伏特电系适宜用水冷式交流发电机。

发动机是如何为汽车提供动力的

一、发动机主要构造及各部分功能:

1、气缸体

缸体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。

2、爆震传感器

发动机发生爆震时,爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先储存的点火及其他数据,及时计算修正点火提前角,去调整点火时间,防止爆震的发生。

3、火花塞

通过电极之间的放电现象产生火花,汽油发动机是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力,但是作为燃料的汽油即使处于高温环境下也很难自燃,要想使其适时燃烧有必要用“火”来点燃。这里说的火花点火便是“火花塞”的作用。

4、分电器

汽油发动机点火系统中按气缸点火次序定时的将高压电流传至各气缸火花塞的部件。

5、缸线

缸线是传统点火系中必不可少的一部分,是点火线圈把能量传给火花塞的介质。

6、活塞

发动机好比是汽车的“心脏”,而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”。每个活塞的裙体处都有三条皱纹,是为了安装两道气环和一道油环,且气环在上。在装配时,两道气环的开口需要错开,起到密封的作用。油环的作用主要是刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油,并将润滑油刮布均匀。

7、机滤

机滤全称机油滤清器,它的作用是去除机油中的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质,保护发动机。

8、机油冷却器

机油冷却器的作用是冷却润滑油,保持油温在正常工作范围之内。

9、节气门

节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门,气体进入进气管后会和汽油混合成可燃混合气,从而燃烧做工。

10、节温器

节温器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量,改变水的循环范围,以调节冷却系的散热能力,保证发动机在合适的温度范围内工作。

11、冷却系统

冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

12、喷油嘴

喷油嘴是个简单的电磁阀,当电磁线圈通电时,产生吸力,针阀被吸起,打开喷孔,燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出,形成雾状,利于燃烧充分。

13、平衡轴

平衡轴让发动机工作起来更加平稳、顺畅。平衡轴技术是一项结构简单并且非常实用发动机技术,它可以有效减缓整车振动,提高驾驶的舒适性。

14、起动系统

为了使静止的发动机进入工作状态,必须先用外力转动发动机曲轴,使活塞开始上下运动,气缸内吸入可燃混合气,然后依次进入后续的工作循环。而依靠的这个外力系统就是启动系统。

15、气门

气门的作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气。

16、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。

17、曲轴

曲轴是发动机的主要旋转机构,它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动,且通常我们所说的发动机转速就是曲轴的转速。

18、润滑系统

润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面,并在摩擦表面之间形成油膜,实现液体摩擦,从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损,以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

19、中冷器

中冷器一般只有在安装了涡轮增压的车才能看到。

二、底盘主要构造及各部分功能:

底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

1、传动系

主要是由离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。

(1)离合器:其作用是使发动机的动力与传动装置平稳地接合或暂时地分离,以便于驾驶员进行汽车的起步、停车、换档等操作。

(2)变速器:由变速器壳、变速器盖、第一轴、第二轴、中间轴、倒档轴、齿轮、轴承、操纵机构等机件构成,用于汽车变速、变输出扭矩。

2、行驶系

由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。基本功用是支持全车质量并保证汽车的行驶。钢板弹簧与减震器:

(1)钢板弹簧的作用是使车架和车身与车轮或车桥之间保持弹性联系。

(2)减震器的作用是当汽车受到震动冲击时使震动得到缓和。减震器与钢板弹簧并联使用。

3、转向系

由方向盘、转向器、转向节、转向节臂、横拉杆、直拉杆等组成,作用是转向。

前轮定位:为了使汽车保持稳定直线行驶,转向轻便,减少汽车在行驶中轮胎和转向机件的磨损,前轮、转向主销、前轴三者之间的安装具有一定的相对位置,这就叫“前轮定位”。 它包括主销后倾、产销内倾、前轮前束。前束值是指两前轮的前边缘距离小于后边缘距离的差值。

4、制动系

机动车的制动性能是指车辆在最短的时间内强制停车的效能。

(1)手制动器的作用:手制动器是一种使汽车停放时不致溜滑,在特殊情况下,配合脚制动的装置。

(2)液压制动构造:液压制动装置由制动踏板、制动总泵、分泵、鼓式(车轮)制动器和油管等机件组成。

(3)气压制动装置:由制动踏板、空气压缩机、气压表、制动阀、制动气室、鼓式(车轮)制动 器和气管等机件组成。

发动机保养注意事项:

1、清理空气滤清器

空气滤清器直接关系到汽车在行驶过程中发动机的进气问题,广本经销店的经理告诉记者说,车辆只在城市中行驶,空气滤清器还不会堵塞,但是汽车如果在灰尘较多的路面上行驶后,就需要特别关注一下空气滤清器的清洁问题了。

如果空气滤清器发生堵塞或积尘过多就会致使发动机进气不畅,而且大量的灰尘进入汽缸,会加快汽缸积炭速度,使发动机点火不畅,动力不足,车辆的油耗就自然会升高。

如果在正常的城市公路上行驶,空气滤清器在汽车行驶5000公里时就应该进行检查,如果滤清器上积尘过多,可以考虑用压缩空气从滤芯内部向外吹,将灰尘吹净。但压缩空气的压力也不能过高,以防滤纸被损坏。他告诉记者,在清洁空气滤清器时切不可用水或油,以防止油水浸染滤芯。

2、驱除节气门油泥

节气门处油泥产生的原因是多方面的,有些是燃料燃烧的废气在节气门处形成积碳;再就是没有被空气滤清器过滤的杂质在节气门处残留形成。油泥多了进气会产生气阻,从而导致油耗的增加。车一般在行驶1万到2万公里时就应该对节气门进行清洗。

3、清洗喷油嘴积碳

因为燃烧室容易产生积碳,而积炭会导致启动困难;喷油嘴积炭也会导致油道堵塞、汽油喷射变形、雾化差,燃油消耗自然也会增大。

对于燃烧室的清洗可以采用专用退炭剂,使燃烧室和喷油嘴上的积炭软化并与零件表面脱离,然后将软化的积炭除去。这种除炭方法效果好,比起以前直接擦拭相比有不损伤零件表面等优点,并且除炭的效率也得到了大大的提高。

电动机能当发电机用吗

一.构造

发动机是为汽车提供动力的装置。依椐燃料的不同分为汽油发动机和柴油

发动机。主要包括两大机构和五大系统。它门是-曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、点火系、起动系统、冷却系统和润滑系统。

1.曲柄连杆机构

该机构主要由缸体、缸盖、活塞、活塞环、连杆、曲轴和飞轮组成。

2.

配气机构

该机构主要由气门、气门传动件及凸轮轴组成。

3.燃油供给系统

汽油发动机燃油供给系统主要由空气滤清器、汽化器、进气管、排气管、消声器、汽油泵和汽油箱组成。

柴油发动机燃油供给系统主要由空气滤清器、输油泵、喷油嘴、进气管、排气管、消声器、柴油箱组成。

4.点火系统

点火系统为汽车发动机独有。由蓄电池、点火开关、分电器总成、点火线圈、高压线和火花塞组成。

5.起动系统

主要由蓄电池、起动控制与传动机构和起动机(马达)等组成。

6.冷却系统

冷却系统主要由水泵、散热器、风扇、水套和节温器等组成。

7.润滑系统

润滑系由机油泵、机油滤清器、主油道和油底壳组成。

二.工作原理

现代汽车广泛采用往复活塞式内燃发动机。它是通过可燃气体在气缸内燃烧膨胀产生压力,推动活塞运动并通过连杆使曲轴旋转来对外输出功率的。

1.

曲柄连杆机构:缸体上部为气缸,下部为曲轴箱。活塞位于气缸内。活塞环用来填充气缸与活塞之间的间隙,防止气缸内的气体泄漏到曲轴箱内。曲轴安装于曲轴箱内。飞轮固定于曲轴后端,伸出到发动机缸体之外负责对外输出动力。连杆用来连接活塞与曲轴,负责两者之间的动力与运动。

2.

配气机构:每个气缸都有一个进气门和排气门,分别位于进、排气道口,负责封闭和开放进、排气道。凸轮轴通过正时齿轮或者齿形皮带由曲轴驱动而转动,通过气门传动组件定时将气门打开,将新鲜空气或雾状混合气充入气缸或者将燃烧后的废气排出气缸。

3.

燃油供给系统

汽油机燃油供给系统:主要功用是将汽油雾化、蒸发后,与空气混合成不同浓度的可燃混合气充入气缸,供燃烧使用。同时,将燃烧后的废汽排出气缸。进入气缸内的混合气量由驾驶员通过加速踏板控制,以满足发动机不同负荷的需要。

柴油机燃油供给系统:通过空气滤清器和进气管进入气缸内部的是空气。柴油箱内的柴油被油泵抽出并进入喷油泵,经喷油泵加压后,通过喷油器直接以雾状喷入汽缸燃烧室内。柴油在燃烧室内完成蒸发、混合后自燃。燃烧后的废气则由排气管排出气缸。驾驶员通过加速踏扳和根据发动机负荷的大小,控制每次喷入气缸的柴油量。

4.

点火系统:火花塞位于气缸燃烧室。该系统的主要作用是使火花塞按时产生电火花,将气缸内的可燃混合气点燃而做功。柴油机的燃烧方式为自燃(压燃),不设点火系。

5.

起动系统:用来起动发动机,使其投入运转。

6.

冷却系统:通过一套循环水系统降温、冷却,使发动机有一个合适的工作温度。

7.润滑系统:在发动机上起润滑、冷却、清洁和密封等作用。

高压泵的工作原理?

电动机不可以发电。

电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机。

电动机主要由定子与转子组成,通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。

扩展资料

电动机的社会背景:

我国的电动机生产开始于1917年,该行业在国内已经形成比较完整的产业体系。我国电动机制造行业随着电力发展呈现出勃勃生机,产销规模和经济效益都有了大幅度提高。

2005-2011年,我国电动机制造行业销售收入年均增长36.92%。除了2009年受金融危机影响,制造业普遍下滑,电动机的同比增速下降到11.20%之外。

其他年份,我国电动机的市场规模增长率均处于较高水平,同比均在20%以上,即使在2011年我国制造业发展速度普遍放缓的情况下,电动机的同比增长仍达到21.87%。

百度百科-电动机

涡轮增压和机械增压有什么不同?

高压泵的工作原理:

高压泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于其柱塞和柱塞孔都是圆的,加工时可以贴合很紧,达到较高的精度配合,所以高压泵的容积效率高,运转平稳,噪音低,工作压力高等优点。

高压泵的分类及用途:

1、高压柱塞泵

高压柱塞泵适用于石油、化工、化肥工业作为流程用泵、冶金、轧钢厂的高压水除鳞、建筑、造船、制糖、造纸、化工等工业的高压水清洗除垢、油田注水、锅炉给水、液压机械的动力源,以及食品、制药等需要产生高压液体的部分,输送介质为无固体颗粒的流体。

高压柱塞泵包括高压三柱塞泵,此泵全部为卧式,它比立式更稳、振动小、装拆、维修方便。也叫三缸泵,具有均匀的流量,压力脉动也相应减小。

2、高压往复泵

高压往复泵适用于:清洗泵、流程泵、尿素铜液泵、基甲酸氨液二甲泵、食品均质泵、洗涤剂料浆泵、氨水泵、料浆泵、五钠泵、增压泵、注水泵、除鳞泵、输油泵、除锈泵、高压水雾化

组装型式:有卧式、固定式、移动式。

传动型式:有电动机、柴油机、齿轮箱、皮带轮、电磁调速、变频调速。每个品种的泵都装有安全调压阀,泵的压力可任意调节。泵体材料有合金钢、马氏体、奥氏体不锈钢、316、316L双相钢。

高压电动试压泵

高压电动试压泵继承了老试压泵优点,具有“三化”程度高、使用寿命长、

3、高压电动试压泵

性能稳定、操作方便、移动灵活、重量轻等优点,供各类压力容器、管道、阀门和蒸气锅炉等作水压试验和室中获得高压、液体等,在试压的初始阶段具有较大流量,能迅速充液和升压,以缩短试验时间。当压力超过0.6Mpa后,为使试压过程能较平稳而缓慢地进行,则流量自动减少,此泵在高低压时有两种流量,并能自动变换,凡在额定排出压力以下,可进行任意数值的水压试验。

4、高压清洗泵

清洗泵是一种高效、节能的清洗设备,用于化工厂、热电厂、糖厂、造纸厂等行业热交换器或反应釜和各种管道的清圬,也可用于铸件清砂,各种车辆、飞机、轮船、屠宰场等清洗,通过配置附件又可作水喷砂,从而克服了气喷砂所造成的环境污染,影响人身健康等缺点,为搞好环境保护工作创造了条件。

该泵配有各种喷嘴,以适应各种不同用途,并装在有四个轮子的平板车上或小艇上以适应各种不同场合的需要。整机装在拖板车上用人力即可拖动,车上除泵外、还有电机、电控箱、滚动架和高压软管,在防爆场合可配防爆弄电器设备。

发动机动力降低是什么原因

涡轮增压系统原理解构 涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。 如果在相同的单位时间里,能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气,提高容积效率),便能在相同的转速下产生较自然进气发动机更大的动力输出。涡轮增压利用废气驱动,基本没有额外的能量损耗(对发动机没有额外的负担),便能轻易地创造出大马力,是非常聪明的设计。情形就像你拿一台电风扇向汽缸内吹,硬是把风往里面灌,使里面的空气量增多,以得到较大的马力,只是这个扇子不是用电动马达,而是用引擎排出的废气来驱动。 一般而言,引擎在配合这样的一个“强制进气”的动作后,起码都能提升30%-40% 的额外动力,如此惊人的效果就是涡轮增压器令人爱不释手的原因。况且,获得完美的燃烧效率以及让动力得以大幅提升,原本就是涡轮增压系统所能提供给车辆最大的价值所在。 该系统包括涡轮增压器、中冷器、进气旁通阀、排气旁通阀及配套的进排气管道。 涡轮增压系统如何工作? 我们希望用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序,从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。 一,发动机排出的废气,推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel)②,并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) ③也同时转动。 二,压气机叶轮把空气从进风口强制吸进,并经叶片的旋转压缩后,再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩,这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。 三,有的发动机设有中冷器,以此降低被压缩空气的温度、提高密度,防止发动机产生爆震。 四,被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸,参与燃烧做功。 五,燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,再重复以上(一)的动作。 涡轮增压器 涡轮增压器本体是涡轮增压系统中最重要的部件,也就是我们一般所说的“蜗牛”或“螺仔”。因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名。 涡轮增压器本体是提高容积效率的核心部件,其基本结构分为:进气端、排气端和中间的连接部分。 其中进气端包括压气机壳体(Compressor Housing,包括压气机进风口(Compressor Inlet)、压气机出风口(Compressor Discharge)、压气机叶轮(Compressor Wheel)。 而排气端包括涡轮壳体(Turbine Housing, 其中包括涡轮进风口(Turbine Inlet)、涡轮出风口(TurbineDischarge)、涡轮叶轮(Turbine Wheel)。 在两个壳体间负责连接两者的,还有一个轴承室(CenterHousing),安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮,应付上万转速的涡轮轴(Shaft),以及与之对应的机油入口(Oil Inlet)、机油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。 “高温”是涡轮增压器运作时面临的最大考验。涡轮运转时,首先接触的便是由引擎排出的高温废气(第一热源),其推动涡轮叶轮并带动了另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轮轴的转速动辄120000-160000rpm。所以涡轮轴高速转动所产生的热量非常惊人(第二热源),再加上空气经压气机叶轮压缩后所提高的温度(第三热源),这三者成为涡轮增压器最最严峻的高温负担。涡轮增压器成为一个集高温原件于一体的独立工作系统。所以“散热”对于涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的机油道(散热及润滑),有不少更同时设计有机油道以及水道,通过油冷及水冷双重散热,降低增压器温度。 涡轮轴 涡轮轴(Bearing)看起来只是简单的一根金属管,但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承(Bushing Bearing)结构。它确实只是一根金属管,其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热,因此才能高速地转动。 而新近出现的滚珠轴承(Ball Bearing)逐渐成为涡轮轴发展的趋势。顾名思义,滚珠轴承就是在涡轮轴上安装滚珠,取代机油成为轴承。滚珠轴承有众多好处:摩擦力更小,因此将有更好的涡轮响应(可减少涡轮迟滞),并对动力的极限榨取更有利;它对涡轮轴的转动动态控制更稳定(传统的是靠机油做轴承,行程漂浮);对机油压力和品质的要求相对可以降低,间接提高了涡轮的使用寿命。但其缺点是耐用性不如传统的波司轴承,大约7 万-8 万公里就到寿命极限,且不易维修、维修费昂贵。因此重视耐久性的涡轮制造厂( 如KKK) 就不会推出此型式涡轮。 涡轮叶轮 涡轮叶轮的叶片型式,可分为“水车式” 叶片(外形是直片设计,让废气冲撞而产生回旋力量,直接与回转运动结合),及“风车式”叶片(外形为弯曲型叶片设计,除了利用冲撞的力量以外,还能有效利用气流进入叶片与叶片之间,获取废气膨胀能量)。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性,理论上来说,叶片数愈少,低速响应较差,但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。 涡轮叶轮的叶片大多以耐高热的钢铁制造(有的使用陶瓷技术),但由于铁本身的质量较大,于是又轻又强的钛合金叶片因此产生。只是在量产车中,现在只有三菱LancerEVO Ⅸ RS 车型有搭载钛合金叶片涡轮(EVO 的钛合金涡轮型号为TD05-HRA,一般的则为TD05-HR 请读者明鉴)。而改装品中,也只有Garrett 出品的赛车专用涡轮使用钛合金,除此以外暂没听说。 压气机叶轮 叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用,因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务,然后再加以决定其形状。 一般原厂涡轮的压气机叶轮(Compressor Wheel) 都使用全叶片的设计,即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积,提升高速回转时的效率,目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮(此种设计多出现在改装品上)。 而压气机叶轮设计的另一个目的是让压缩空气的流速均等化。传统的叶轮为“放射型压缩轮”,其两叶片之间的气体流速变化很快:位于叶轮运转方向前方的空气,被叶片挤压,故流速很快。但叶片后方的空气则因为吸入阻力及回压力等因素,流速较慢。当节气门半开时,压气机叶轮转速下降,进入压缩轮的空气速度就会降低。而之前已被压缩的空气量如果此时相对过多,便会出现“真空”的状态,无法输送空气(压气机叶轮转速无法产生大于进气管中气压的压力),相对压力也就无法产生了(压力回馈),这也就是所谓的“气体剥离” (Compressor Surge) 现象。 所谓的Surge 效应,就好比我们用手去搅动水桶里的水,当手搅动的速度愈快,水桶里的水就会愈来愈向水桶边缘扩散,接着水桶里的水位也就会愈来愈低,到最后水桶里的水则变成只能在水桶周围旋转,而无法落下。这样的现象也会发生在空气流体力学上。大家可以试想:压气机进风口就好比是一个水桶,周围空气就像是水,至于涡轮叶片就好比是搅动的手,当涡轮叶片转速一旦提升,进气口内的气流就会逐渐向周围扩散,转速提升愈高,气流就愈向周围靠近,导致涡轮叶片中央位置会愈来愈吸不到空气,到最后甚至会呈现真空的状态,使得空气只能从叶片周围进入,进气效率当然也就会跟着下降,这样的现象就是所谓的Surge 效应。而迎风角度大的叶片,进气效率虽较好,但却容易在高转速时发生Surge 效应,而角度较小的叶片则反之。 为了防止“气体剥离”现象,把叶片角度设计成向运转方向缩小(与涡轮轴线方向更接近),以维持流速均一化的“反向”压缩轮渐渐成为改装品的主流,而这也就是改装界所谓的“斜流”叶片。“斜流”叶片通常都在原有的主叶片下,多加半个叶片(一般其角度更接近涡轮轴线方向,即更竖直)。若从进气入口正视压气机叶轮,可看到两个叶片重叠,就代表这是“斜流” 叶轮。而Hybrid Turbine 的压气机叶轮通常亦会使用“斜流”叶片( 后方并加以切平) 搭配漏斗式的加大吸气口来增加出风量。此外,还有压气机进风口处加设循环排气孔,让流失的压缩空气2次循环来减少surge效应的新设计(此处不赘述,HKS T04Z 便有此设计)。 内置式排气旁通阀 内置式排气旁通阀(Internal Wastegate,俗称Actuator),是目前涡轮系统中最常见的泄压装置,一般又被称为连动式排气泄压阀。“Actuator”直接配置在涡轮上,利用一支连杆来控制涡轮排气中的阀门,一旦涡轮压缩空气端的增压值达到限定的程度,进气压力便会推“Actuator”的连杆,使涡轮排气侧内的旁通阀门开启,部分废气不经涡轮叶轮(Turbine Wheel)直接排到排气管。这样减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,涡轮叶轮转速降低,同时带动压气机叶轮转速降低。因此“Actuator”既是限制涡轮最高转速的装置,也是使涡轮进气端增压压力维持一个稳定值(不会长时间过高)的装置。 外置式排气旁通阀 外置式排气旁通阀(External Wastegate,俗称Wastegate)也被称为排气泄压阀,功能与“Actuator”大致相同,但结构与安装位置有别。结构上“Wastegate”省去了连杆和在涡轮内的排气阀门。而位置上“Wastegate”以独立方式安装在涡轮与排气管头段之间,而无须像“Actuator”那样依附于涡轮增压器本体上。一旦涡轮增压值达到设定上限,“Wastegate”排出( 可直接排向大气或导回排气管内) 多余的废气,减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,进而使涡轮保持稳定的增压值。“Wastegate”比“Actuator”有更大的增压容量(可配用大的弹簧)且反应灵敏,所以更适合用在大马力或高增压涡轮发动机上,尤其是使用差异过大的Hybird 涡轮,更是必备用品! 中冷器 中冷器(中央冷却器,Intercooler)位于压气机出风口与节气门之间的“散热排”。其构造有点像水箱,就是运用横向的众多小扁铝管分割压缩空气,然后利用外界的冷风吹过与细管相连的散热鳍片,达到冷却压缩空气的目的,使进气温度较为接近常温。 引擎最不喜欢高温的气体,因为高温空气会使马力下降。特别是四季炎热的亚热带地区。但由于涡轮增压器会把吸进引擎的气体进行强制压缩,从而使空气密度提高,但与此同时,空气的温度也会急剧上升。温度上升又反过来造成被压缩空气的氧含量下降。此外这股热气未经冷却即进入高温的汽缸,将导致燃油的不规则预燃(爆震),使引擎温升进一步加剧,增加了熔毁活塞的可能。 为了提升空气密度,同时兼顾空气中的含氧量,我们需要在压缩空气后(压缩程度较大)降低进气的温度。中冷器因此而产生。中冷器的面积及厚度越大,其散热能力越强。因为面积和厚度大,其内的小扁管数量、长度和散热叶片等皆随之增加,中冷器内的高温压缩空气及中冷器外的大气就有更多的接触面积及接触时间,热交换(散热)的面积和时间更充分,降温效果更好。虽然大容量中冷器有更好的冷却效能,但其加长了散热路径和增大了进气容度,会带来相对的压力损失,TurboLag 容易变大。 进气旁通阀 进气旁通阀(ReliefValve)一般又称为“进气泄压阀”。它安装在靠近节气门的进气管上,它是大部分涡轮增压发动机出厂时原配的泄压装置。 由于涡轮是利用废气排出的力量来驱动,当驾驶过程中收油门(如换挡、急刹车时),节气门关闭。涡轮叶片(压气机叶轮)在惯性作用下仍旧持续转动。此时因节气门的截断和叶片的继续增压所致,进气管路中(在节气门与涡轮之间)的空气压力会迅速提高。为了保护增压系统,当压力达到某一限定值后,进气旁通阀打开,把过剩的空气(压力)导回至滤清器与涡轮之间,实现降压保护的功能。 Blow-Off Valve(BOV)即俗称的“放气哇佬”,同样属于进气旁通阀。只是它一般被用作取代Relief Valve的改装部件。其功能基本上和Relief Valve 相同,唯一的差异仅在于Blow-off Valve的阀门并不会像Relief Valve那样容易受到进气压力的影响而开启(导致进气压力下降)。而且在节气门关闭后,Blow-off Valve 是将剩余压力直接向大气释放,并非再导于涡轮与滤清器之间再度增压。因此BlowoffValve 除了同样具有保护涡轮系统的效果外,在泄压反应上也比起原厂配置的Relief Valve 更为优异。但对于小排量或小增压的涡轮发动机来说,Blow-off Valve对再加油的动力响应会变差。另外Blow-off Valve 泄压时会产生更大的泄气声,令人听得更为兴奋,也成为涡轮增压车最为特殊的音效。机械增压,就是利用发动机的动力来带动一个罗兹压气机,通过发动机本身的动力来压缩空气。它跟空调压缩机很相似。

它的工作原理与发动机机油泵、水泵有些类似,也是与发动机动力相连,只不过压缩的是空气而已。由于它是由发动机来带动的,所以只要发动机在运转,它就可以压缩空气进行工作。

而废气涡轮增压系统是靠排出的废气的动力来推动增压器的扇叶,从而使增压器进行工作的。这个增压器的转速通常能接近10万转/分钟。所以用废气流推动扇叶由0增加到10万转/分钟是需要一个相对较长的响应过程的。这也就是涡轮增压系统的“滞后性”。而机械增压器是靠发动机通过皮带来带动增压器的,故不存在这个问题。(当然,奔驰S600上的双涡轮增压系统上就有一个质量较小的轻便小涡轮,这个小涡轮可以在发动机低速运转时就开始压缩空气)

不过出于经济性考虑,机械增压系统的电磁离合器在怠速工况时是断开的,也就是说怠速时增压器不工作,但是只要踩下油门,电磁离合器就可以迅速连接发动机动力。所以机械增压能够给汽车带来很好的低转扭矩,让起步时冲劲十足。虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺陷,但单机械增压也并非完美,因为它要消耗发动力动力的。在低转速时,由于转速低损耗也就小,但如果处于高转速工况,那么这样能量损耗是非常大的。不仅经济性差,高转动力性也要受到影响。这点就不如废气涡轮增压系统好了。

针对自然进气(NA)引擎在高转速区域会出现进气效率低落的问题,从最基本的关键点着手,也就是想办法提升进气歧管内的空气压力,以克服气门干涉阻力,虽然进气歧管、气门、凸轮轴的尺寸不变,但由于进气压力增加的结果,让每次气门开启时间内能挤入燃烧室的空气增加了,因此喷油量也能相对增加,让引擎的工作能量比增压之前更为强大,这就是增压(Charge)的基本原理。

现今运用在汽车的增压系统有两大主流

机械增压(Super Charge)、涡轮增压(Turbo Charge)

本文将机械增压方式,并分析其优缺点。

机械增压器(Super Charge)之构造

机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接,利用引擎转速来带动机械增压器内部叶片,以产生增压空气送入引擎进气歧管内,整体结构相当简单,工作温度界于70℃-100℃,不同于涡轮增压器靠引擎排放的废气驱动,必须接触400℃-900℃的高温废气,因此机械增压系统对于冷却系统、润滑油脂的要求与NA自然进气引擎相同,机件保养程序大同小异。

机械增压器(Super Charge)之特性

由于机械增压器采用皮带驱动的特性,因此增压器内部叶片转速与引擎转速是完全同步的,基础特性为:

引擎rpm X(R1/R2)= 增压器叶片之rpm

R1 引擎皮带盘之半径

R2 机械增压器皮带盘之半径

由于各类引擎的皮带盘尺寸差异不大,同时受限于引擎安装空间,因此机械增压器的工作转速远低于30,000rpm,与涡轮增压器经常处于100,000rpm以上超高转域的情形相去甚远,同时机械增压器转速是完全连动于引擎转速,两者呈现平起平坐的现象,形成一组稳定之等差数线,而且增压器与引擎之间会互相影响,当一方运转受阻的时候,必定会藉由皮带传输而影响另一方的运作,这就是机械增压器的特性。

由于制造成本的限制,市售车辆的引擎最高转速多半维持在7500rpm以下,理想的机械增压器应该在1000rpm-7500rpm的引擎工作区域之内,产生一足够且稳定之增压值,让引擎输出提升20-40%,因此机械增压器必须在低转速就产生增压效应,通常引擎一脱离怠速区域,在1000rpm-1300rpm即能带动机械增压器产生增压效果,并延续至引擎最高转速,因此整体增压曲线是呈现一缓步上升之平滑曲线,经由供油程序与泄压阀的调整,即可达成“高原型”引擎输出功率曲线的目标。

不过看似完美无缺的机械增压系统,却有一个小问题存在,由于机械增压器的动力来源完全依靠引擎带动,而引擎的负担越轻,转速提升就越快,这就是为什么比赛用房车都事先拆除冷气压缩机的原因,若是方程式(formula)赛车,甚至连激活马达、机油帮浦都改成外部连接,以减少对引擎造成的负担,因此增压器本身的运转阻力必须越小越好,才不会拖累引擎的工作效率。

然而增压器产生的能量(增压值)与阻力成正比关系,如果一味追求增压值,虽然引擎输出的能量大增,但是相对的增压器内部叶片受风阻力也会升高,当阻力达到某一界限时,增压器本身的阻力会让引擎承受极大的负担,严重影响引擎转速的提升,因此设计师必须在增压值与引擎负担之间取得妥协,以避免高增压系统带来的负面效应。

目前欧洲生产的机械增压系统多半采取0.3-0.5kg/c㎡的低增压,着重在于低转速扭力输出与中高转速“高原型”马力输出,而台湾“特嘉”研发的新式低阻抗增压器可以产生0.6-0.9kg/c㎡的中度增压值,动力提升的幅度更为显著,虽然机械增压系统在现阶段仍然无法突破1.0kg/c㎡的高增压范围,而涡轮增压早已突破2.0kg/c㎡的超增压境界,单就效率而言,涡轮增压系统可以用“倍数”来提升引擎输出,但是两者在结构上无法相提并论。

高增压涡轮增压系统必须让引擎承受由负压转变为正压的剧烈变化与高压,因此引擎内部机件的材质与加工精密度要求很高,对于冷却、润滑系统的要求也远较一般引擎来得高,保养间隔短、手续繁杂、工作寿命短..等等都是高增压值涡轮引擎的缺点。

在引擎机件维持原有形式,不用额外制造高单价精密机件的情形下,机械增压系统可以让引擎动力输出增进20-40%,又不至于造成维修体系的负担,因此各大车厂在近年都有开发机械增压引擎的计划,例如:BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等欧洲高级车厂都采用机械增压系统来延长现有引擎的生产寿命,并达成环保、省油、高效率的目标,以大幅节省新引擎的开发费用。

发动机动力降低可能是发动机产生积碳、燃油系统故障。

1、发动机产生积碳包括很多种,其中有气缸积碳、节气门积碳、火花塞积碳、进气积碳等,这些故障都是影响发动机动力的因素。如果车辆年限超五年建议大保养一次,清洗节气门、清洗发动机、更换进气滤芯、更换发动机机油、更换机油滤芯,这样能有效的提高车辆的进气效果,改善车子的动力。

2、燃油系统故障导致发动机机油量不足、发动机冷却液不足、发动机散热装置故障等都会使得发动机的负荷增加,以至发动机散热不良。发动机过热会造成润滑效果不良,加大机械磨损,降低发动机动力,加大油耗。

发动机保养方法。

保持曲轴箱通风良好。现在大部分汽油机都装有PCV阀(曲轴箱强制通风装置),但窜气中的污染物会沉积在PCV阀的周围,可能使阀门堵塞。因此须定期清除PCV阀周围的污染物。定期更换机油及滤芯。任何质量等级的润滑油在使用过程中油质都会发生变化,为了避免故障的发生,应结合使用条件定期换油,并使油量适中。

定期清洗曲轴箱。发动机在运转过程中,燃烧室内的高压未燃烧气体、酸、水分、硫和氮等氧化物经过活塞环与缸壁之间的间隙进入曲轴箱中,与零件磨损产生的金属粉末混在一起,形成油泥。因此应定期清洗曲轴箱,保持发动机内部的清洁。使用适当质量等级的润滑油。