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增压器

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supercharger

  活塞式航空发动机借以增加汽缸进气压力的装置。进入发动机汽缸前的空气先经增压器压缩以提高空气的密度,使更多的空气充填到汽缸里,从而增大发动机功率。装有增压器的发动机除能输出较大的起飞功率外,还可改善发动机的高度特性。活塞式航空发动机一般采用曲轴传动的单级离心式增压器,这种增压器是一个小型离心式压气机,由机匣、叶轮和扩压器组成。离心叶轮转速高达数万转/每分,在曲轴和离心叶轮间必须有一套齿轮传动机构。传动机构按传动比分为单速传动和双速传动。用于较低飞行高度的发动机大多采用单速传动,用于高空飞行的发动机则采用双速传动,在低空工作时用低速挡工作,以减少不必要的功率消耗,当飞机超过某一高度后增压器自动转入高速挡工作。这一高度称为第一额定高度。在额定高度以下,靠调整节风门的位置维持发动机的进气压力不变。在汽化器供油的发动机上,增压器一般安装在汽化器与汽缸之间;而在直接注油式的发动机上,增压器则安装在节风门与汽缸之间。有些功率较大的发动机利用汽缸排出的废气驱动涡轮(称废气涡轮),再由涡轮带动增压器,这种增压器称为废气涡轮增压器。空气在废气涡轮增压器内经过预先压缩,然后再输入发动机传动的增压器,可使发动机的高度特性得到更大的改善。

原理

  增压器是能将输入压力变换,以较高压力输出的液压元件。
  增压器是一个马达驱动的空气泵或者压缩机,它增加歧管压力迫使油气混合气进入气缸。歧管压力越高,油气混合气密度越高,发动机就能够产生更多的功率。对于正常进气的发动机,进气压力是不可能高于周围空气压力的。增压器可以提高歧管压力到30英寸汞柱以上。

结构

  增压式进气系统的结构和正常进气系统的结构类似,在燃油计量装置和进气歧管之间多了一个额外的增压器。增压器是由马达通过一个一倍速,二倍速或者可变速的齿轮系驱动的。另外,增压器可以有一级或者多级。每一级增加一次压力。因此,增压器根据发生增压的次数可以分为单级,两级,或者多级。

发展历程

  早期形式的单级单速增压器被称为海平面增压器。装配了这种类型增压器的发动机称为海平面发动机。就这种类型的增压器,使用了一个单级齿轮驱动叶轮来增压发动机在所有高度产生的功率。然而,缺点是使用这种增压器,发动机输出功率仍然随高度增加而降低,类似于发生在正常进气的发动机上。
  很多高功率辐射式发动机会使用单级-单速增压器,使用一个朝前的进气口,因此进气系统可以完全利用冲压空气。进气道空气通过管道到达汽化器,在那里和气流成比例计量燃油。油气通过管道输送到增压器或者压气机叶轮,它向外加速了油气混合气。一旦被加速,油气混合气通过一个扩压器,在这里空气速度弥补了压力能量。经压缩后产生的高压油气混合气被直接送到气缸。
  一些二战期间开发的大的辐射式发动机有一个单级双速增加器。对于这种增压器,单个叶轮可以运行在两个速度上。低叶轮速度称为低压气机设定,而高叶轮速度称为高压气机设定。在装配双速增压器的发动机上,在驾驶舱中有一个控制杆或者开关驱动一个滑油离合器在两个速度间切换。
  在正常运行下,起飞时增压器被设定在低压气机位置。在此模式,发动机变成地面增压的发动机,功率输出随着飞机高度增加而降低。然而,一旦飞机到达一个特定高度,功率就会降低,且增压器控制要切换到高压气机位置。然后油门复位到需要的进气压力。装配这种增压器的发动机叫高度发动机。

著名品牌

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使用注意事项

  由于涡轮增压器经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600℃左右,增压器转子以832-1040r/min 的高速旋转,因此为了保证增压器的正常工作,使用中应注意以下几点:
  

1 不能着车就走


   发动机发动后,特别是在冬季,应让其怠速运转一段时间,以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。所以刚启动后千万不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。
  

2 不能立即熄火


   发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的高温传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,因此,发动机热机状态下如果突然停机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。所以发动机大负荷、长时间运行后,在熄火前应怠速运转3-5min,让增压器转子的转速降下来以后再熄火。特别要防止猛轰几脚油门后突然熄火。
  

3 保持清洁


   拆卸增压器时,要保持清洁,各管接头一定要用清洁的布堵塞好,防止杂物掉进增压器内,损坏转子。维修时应注意不要碰撞损坏叶轮,如果需要更换叶轮,应对其做动平衡试验。重新装复完毕后,要取出堵塞物。
  

4 由于增压器经常处于高温下运转


   它的润滑油管线因受高温作用,内部机油容易有部分的结焦,这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。因此,润滑油管线在运行一段时间后要进行清洗。
  

5 经常注意检查增压器的运转情况


   在出车前、收车后,应检查气道各管的连接情况,防止松动、脱落而造成增压器失效和空气短路进入气缸。
  由此可见,发动机经过增压后,零部件的结构进行了强化,从使用、保养方面讲,必须加强发动机的强制保养工作,注意采用正确的操纵方法。
  所以发动机大负荷、长时间运行后,在熄火前应怠速运转3-5min,让增压器转子的转速降下来以后再熄火。特别要防止猛轰几脚油门后突然熄火
  这就是熄火延时装置的作用。
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