【動力改變世界】柴油機發(fā)展史之渦輪增壓器的應(yīng)用

大家好我是FOCUS，大家都知道，現(xiàn)代的柴油機上已經(jīng)有了一個必不可少的好伴侶…渦輪增壓器…現(xiàn)在柴油機早已全面進入渦輪增壓時代！那么渦輪增壓器究竟是如何被應(yīng)用到柴油機上的呢！首先我們要說的是他的工作原理：增壓器原理

我們知道，柴油機的做功需要柴油和空氣混合后產(chǎn)生熱能并轉(zhuǎn)化為機械能，才能輸出功率，柴油與空氣的理論空燃比是1:17，但實際燃燒需要一定的過量空氣系數(shù)，自然吸氣柴油機的空燃比是不能滿足良好燃燒的，進氣增壓裝置則是滿足所需充氣效率達到良好燃燒的必要措施。

廢氣渦輪增壓系統(tǒng)是我們最常見的渦輪增壓裝置，實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪殼內(nèi)的渦輪，渦輪帶動同軸的壓氣機內(nèi)的葉輪，葉輪壓縮吸入的空氣，即增壓后進入氣缸，實現(xiàn)氣缸內(nèi)空氣密度的增大，空氣密度的增大可以燃燒更多的燃料，從而在發(fā)動機排量不變時增加輸出功率，并且燃燒效率極大提高，排入大氣的CO2和有害物質(zhì)如NOx大幅度降低，在環(huán)保上起到了非常關(guān)鍵的作用。

廢氣渦輪增壓
渦輪誕生之初，其實并不是給汽車用的，而是用在另一個人類科技結(jié)晶——飛機身上。我們都知道，隨著海拔的升高，空氣中的含氧量會逐漸減小，而發(fā)動機運轉(zhuǎn)所需最重要的兩種物質(zhì)就是油和氧氣。過少的進氧量會嚴重影響燃燒的質(zhì)量，從而讓飛機的性能大打折扣甚至引發(fā)事故。這一技術(shù)壁壘在當(dāng)時難倒了各國飛機工程師，軍方對此也無可奈何。

直到1917年，事情才出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機，法國雷諾公司的工程師AugusteRateau無意中看到了AlfredBuchi博士的新發(fā)明，這個長得像蝸牛的東西立刻引發(fā)了他濃厚的興趣——用增壓器強制給發(fā)動機“灌氣”，以暴力的方式解決飛機高空供氣的難題。敢想敢干一向是法國人的風(fēng)格，在一番考量后，他們真的將當(dāng)年那個體積巨大的渦輪增壓器塞進了雷諾戰(zhàn)斗機弱小的身板里。成果是令人滿意的，增壓發(fā)動機讓雷諾戰(zhàn)機精神大振。巨大的性能優(yōu)勢下，德國的?？巳頇C和信天翁被打的無可奈何。盡管渦輪增壓器好處很多，不過在當(dāng)時的工業(yè)水平下，渦輪的耐用性可靠性都存在很大問題。只有財大氣粗，不惜血本的軍方才愿意使用。渦輪增壓器價格高昂，故障率又很高，因此被機械師們詛咒成“只有瘋子才喜歡的東西”

諷刺的是，這個世界上最不缺少的就是瘋子。隨著一戰(zhàn)的結(jié)束，一批機械狂人被從航空領(lǐng)域拖入了汽車領(lǐng)域，既然在飛機上玩不了，就放在汽車上玩！將渦輪增壓裝入汽車的想法也隨之開始萌生。1933年，AlfredBuchi博士申請了一項可以供汽車使用的柴油發(fā)動機渦輪增壓技術(shù)，僅僅5年之后，SwissMachineWorksSaurer公司就制造了一批渦輪增壓卡車引擎。自此，渦輪增壓器正式著陸，開始了與柴油機的不解之緣。
  在渦輪增壓動力早期的發(fā)展史中，卡特彼勒是率先將渦輪增壓技術(shù)推廣到乘用車發(fā)動機上的企業(yè)之一?？ㄌ乇死胀ㄟ^和現(xiàn)在最著名的增壓器供應(yīng)商Garrett（蓋瑞特）合作，對柴油發(fā)動機的缸體和增壓器的殼體進行了強化設(shè)計，同時增加了增壓器的密封性能，壓縮機的尺寸由此變得更小。1955年Garrett（蓋瑞特）研制成功T15渦輪增壓器，而這也促使了世界上第一款量產(chǎn)的渦輪增壓車型！

蓋瑞特生產(chǎn)的渦輪增壓器也促使了車用柴油機領(lǐng)域渦輪增壓器的快速普及！但是早期的渦輪增壓器體積太過龐大！不適合搭載在車用柴油機上！從50年代開始沃爾沃，斯堪尼亞和康明斯等主要發(fā)動機制造商開始研究在柴油機領(lǐng)域使用渦輪增壓器的技術(shù)…而德國一位工程師Kurt Beirer設(shè)計出一臺結(jié)構(gòu)緊湊的廢氣渦輪增壓器！解決了自身體積龐大的問題！并且在柴油卡車上得到了廣泛的應(yīng)用！

如今！幾十年過去了！渦輪增壓器的原理雖然沒有變化，但是技術(shù)同樣在進步！浮動軸承和機油潤滑的技術(shù)解決了增壓器壽命短的問題！而渦輪增壓器水冷技術(shù)的應(yīng)用解決了軸承溫度高！停車后不能立即熄火的問題，想想我們學(xué)徒時候師傅是不是交代熄火前要怠速運轉(zhuǎn)五分鐘，否則容易損壞渦輪增壓器呢如今的發(fā)動機理論上熄火前不需要再怠速運轉(zhuǎn)…如今幾乎百分之80以上的柴油機都搭載了廢氣渦輪增壓器！搭載渦輪增壓器的柴油機省油！噪音小！排放達標(biāo)，動力強勁并且可以節(jié)省成本！同樣的功率柴油機加渦輪比自然吸氣型柴油機重量輕！體積小！自然可以節(jié)省制造成本！渦輪增壓器絕對是柴油機的好伴侶
  好了！【動力改變世界】柴油機發(fā)展史三部曲就講完了！大家可以關(guān)注我的其他帖子！感謝大家的支持！  （完結(jié)）
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