第三节 离心式压气机的工作原理

　　离心式压气机属于叶片机械，其工作原理是以高速气流与工作叶轮和固定叶片的相互动力作用为基础，与容积式压气机相比离心式压气机的优点是：消耗同样的功率时， 比容积式压气机的效率高，并能得到较高的增压压力，一般能达到0.147～0.196MPa以上；结构简单紧凑，重量轻，金属消耗量少。目前离心式压气机在内燃机增压方面获得广泛的应用。离心式压气机的缺点是随着转速的降低，增压压力便急剧下降。 
　　离心式压气机由包括进气道、工作轮(又称叶轮)、扩压器及出气蜗壳等部分组成。扩压器可以是有叶片式也可以是无叶片式的。

空气经滤清器进入气道，进气道的断面沿气流方向逐渐缩小，以便提高气流的稳定性。进气道一定要能保证在流动损失为最小的情况下，把空气均匀地导向工作轮。工作轮装装花链轴上，尺寸小的可安装在光轴上。工作轮可由曲轴通过机械驱动，也可直接由涡轮机驱动。
　　空气沿进气道进入工作轮随工作轮一起旋转，受到离心力的作用沿着工作轮上叶片所构成的通道流动，使空气受到压缩，这时压力从P1增加到P2，气流速度从c1增加到c2，驱动工作轮的机械功转化为空气在工作轮中获得的动能，和以压力形式表现的势能。工作轮出口处的功能一般为气流总能量的一半，因此，在工作轮后装有扩压器，使其转换为压力能。当气流在扩压器中流动时，由于流通面不断扩大，气流的速度从c2下降到c3，压力从P2升高到P3。此时产生的损失是压气机损失中的主要部分。吁片式扩压器的损失比无叶片式扩压器的损失为小。 
　　自扩压器周围出来的空气进入蜗形管，从此进入发动机的进气管，根据增压器在发动机上的配置位置不同，蜗形管可以有一个或数个出口管。 
　　工作轮是压气机的主要零件，在工作中使空气受到压缩并获得动能。工作轮一般用铝台金制造，以大大减少作用在工作轮上的离心力。在现代增压器中，离心力可达很高的数值，有时可能比零件的重量大5万到10万倍。 
　　工作轮可制成半开式或闭式的，半开式工作轮如[动画]所示，将径向叶片和轮盘制成一体。半开式工作轮的特点是强度高，工艺性好，当空气流经叶片间的沟槽时，流动损失变化平缓。闭式工作轮还具有前封闭盖，特点是可大大降低流动损失和空气与壳体的摩擦损失，但工艺复杂。
　　由于工作轮背后b处的空气压力比工作轮前面的压力高，为了减少由于压差造成的 使轮盘向左移动的轴向推力，在工作轮毁上钻有平衡aa如下图，以使工作轮前后的压力得到平衡。

　　工作轮进口处的叶片顺着工作轮转动方向扭转一定角度，通常称为导向器[动画]，其作用是使空气进入工作轮时不发生冲击现象。导向器与工作轮制成一体，导向器也可单独制造与工作轮装在一起。
　　闭式工作轮[动画]所示，与半开式工作轮不同之处是具有前封闭盖，其特点是可以大大降低空气流经相邻叶片沟槽时的损失和空气与完体的摩擦损失，这种工作轮适宜于耗气量大、增压比高的发动机压气机，增压比愈高、耗气量愈大，封闭式工作轮的优点就愈突出。但这种工作轮又重又大，制造难度比半开式工作轮高。
　　压气机性能的主要参数是：单位时间内压气机提供给内燃机的空气量，称为流量，并有两种表示方法。容积流量为单位时间内所提供的空气客积V(m3/h或m3/min)，重量流量为单位时间内所提供的空气重量Gk(kg/s)。另一个参数是增压比或压力升高比，为压气机出口空气压力pk与进口空气压力p0之比，表示为π=pk/p0