廢氣渦輪增壓器的工作原理與使用

1、 廢氣渦輪增壓器的工作原理與使用廢氣渦輪增壓器的工作原理與使用課目：廢氣渦輪增壓器工作原理與使用課目：廢氣渦輪增壓器工作原理與使用目的：通過學(xué)習(xí)掌握渦輪增壓器的原目的：通過學(xué)習(xí)掌握渦輪增壓器的原理，并能正確使用與維護(hù)理，并能正確使用與維護(hù)內(nèi)容：內(nèi)容：1 1、廢氣渦輪增壓器的工作原理、廢氣渦輪增壓器的工作原理 2 2、廢氣渦輪增壓器的使用與維護(hù)、廢氣渦輪增壓器的使用與維護(hù)時(shí)間：時(shí)間：4545分鐘分鐘方法：理論講解方法：理論講解要求：要求：1 1、課中專心聽講、課中專心聽講 2 2、課后認(rèn)真復(fù)習(xí)、課后認(rèn)真復(fù)習(xí) 教學(xué)提要教學(xué)提要（一）增壓式柴油機(jī)的工作原理（一）增壓式柴油機(jī)的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)依靠燃油在

2、氣缸內(nèi)燃燒發(fā)出功率。因此，進(jìn)入缸內(nèi)的燃發(fā)動(dòng)機(jī)依靠燃油在氣缸內(nèi)燃燒發(fā)出功率。因此，進(jìn)入缸內(nèi)的燃油和空氣是最基本的兩大要素，兩者要合理調(diào)配，燃燒才能完全，油和空氣是最基本的兩大要素，兩者要合理調(diào)配，燃燒才能完全，使之功率大而燃油省。燃油的輸入量是可以控制的，而關(guān)鍵是空氣。使之功率大而燃油省。燃油的輸入量是可以控制的，而關(guān)鍵是空氣。一般發(fā)動(dòng)機(jī)靠自然吸氣，空氣吸入量受發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力的限制，一般發(fā)動(dòng)機(jī)靠自然吸氣，空氣吸入量受發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力的限制，僅能吸入僅能吸入70%70%80%80%的空氣量，因此功率難以提高。的空氣量，因此功率難以提高。增壓型柴油機(jī)的基本特征就是采用了增壓型柴油機(jī)的基本特征就

3、是采用了“增壓器增壓器”。使進(jìn)入氣缸。使進(jìn)入氣缸的空氣不是依靠自然吸氣，而是由增壓器強(qiáng)制將空氣壓入或的空氣不是依靠自然吸氣，而是由增壓器強(qiáng)制將空氣壓入或“填入填入”氣缸，使空氣量增多，噴射的燃油量也可相應(yīng)增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)不但氣缸，使空氣量增多，噴射的燃油量也可相應(yīng)增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)不但功率大大提高，而且因燃燒完全，相應(yīng)降低了耗油量，尾氣煙度也功率大大提高，而且因燃燒完全，相應(yīng)降低了耗油量，尾氣煙度也有所改善。有所改善。那么，柴油車為什么要增壓呢？那么，柴油車為什么要增壓呢？一、廢氣渦輪增壓器的工作原理一、廢氣渦輪增壓器的工作原理柴油機(jī)為什么要增壓？柴油機(jī)為什么要增壓？簡(jiǎn)單的說，柴油機(jī)使用渦輪增壓（增

4、壓中冷）技術(shù)主要是提高簡(jiǎn)單的說，柴油機(jī)使用渦輪增壓（增壓中冷）技術(shù)主要是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。以康明斯以康明斯b b系列系列6 6缸機(jī)為例：自然吸氣型額定功率為缸機(jī)為例：自然吸氣型額定功率為96kw96kw（130130馬力），增壓型額定功率為馬力），增壓型額定功率為118kw118kw（160160馬力），增壓中馬力），增壓中冷型額定功率為冷型額定功率為140kw140kw（190190馬力）。通過數(shù)據(jù)顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率馬力）。通過數(shù)據(jù)顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率明顯提高。另外采用不變缸徑，和缸體、缸蓋等零部件完全通用的明顯提高。另外采用不變缸徑，和缸體、缸蓋等零部件完全通用的方法，降低了生

5、產(chǎn)成本，減少了備件品種；發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊，體積和重方法，降低了生產(chǎn)成本，減少了備件品種；發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊，體積和重量明顯減小。燃油消耗降低，提高了經(jīng)濟(jì)性，有利于降低噪聲和排量明顯減小。燃油消耗降低，提高了經(jīng)濟(jì)性，有利于降低噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，此外，在高原地區(qū)使用，動(dòng)力可保持不變或損失較少。放標(biāo)準(zhǔn)，此外，在高原地區(qū)使用，動(dòng)力可保持不變或損失較少。增增壓器的種類很多，按照驅(qū)動(dòng)增壓的形式可分為機(jī)械式增壓、廢氣渦壓器的種類很多，按照驅(qū)動(dòng)增壓的形式可分為機(jī)械式增壓、廢氣渦輪增壓及復(fù)合增壓等。目前使用最廣、最有效的是廢氣渦輪增壓。輪增壓及復(fù)合增壓等。目前使用最廣、最有效的是廢氣渦輪增壓。（二）廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)（二）廢

6、氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)增增 壓壓 （中冷）（中冷） 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)采用廢氣渦輪增壓器采用廢氣渦輪增壓器增增 壓壓 器器 剖剖 面面 圖圖（三）廢氣渦輪增壓器的工作原理（三）廢氣渦輪增壓器的工作原理將柴油機(jī)排氣管接到增壓器的渦輪殼上，柴油機(jī)排出的高溫和將柴油機(jī)排氣管接到增壓器的渦輪殼上，柴油機(jī)排出的高溫和有一定壓力的廢氣經(jīng)渦輪殼進(jìn)入噴嘴環(huán)，由于噴環(huán)的通道面積做成有一定壓力的廢氣經(jīng)渦輪殼進(jìn)入噴嘴環(huán)，由于噴環(huán)的通道面積做成由大到小，因而廢氣的壓力和溫度下降，而速度卻提高。這個(gè)高速由大到小，因而廢氣的壓力和溫度下降，而速度卻提高。這個(gè)高速的廢氣流，按著一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓的廢氣流，按著

7、一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的越快。通過渦輪的廢氣最后排入大力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的越快。通過渦輪的廢氣最后排入大氣。氣。 因?yàn)闇u輪與壓氣機(jī)葉輪固定在同一根轉(zhuǎn)軸上，所以壓氣機(jī)葉輪因?yàn)闇u輪與壓氣機(jī)葉輪固定在同一根轉(zhuǎn)軸上，所以壓氣機(jī)葉輪也與渦輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過空氣濾清器濾清過的空氣吸入也與渦輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過空氣濾清器濾清過的空氣吸入壓氣機(jī)殼。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速壓氣機(jī)殼。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進(jìn)入擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器的形狀做成進(jìn)口小出口大，度和壓力增加，并進(jìn)入擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓

8、器的形狀做成進(jìn)口小出口大，因此，氣流的速度下降壓力升高。再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣因此，氣流的速度下降壓力升高。再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼使空氣氣流的壓力繼續(xù)升高。這個(gè)高壓氣體經(jīng)柴油機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)機(jī)殼使空氣氣流的壓力繼續(xù)升高。這個(gè)高壓氣體經(jīng)柴油機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸與柴油混合燃燒，從而實(shí)現(xiàn)增壓。入氣缸與柴油混合燃燒，從而實(shí)現(xiàn)增壓。原理圖原理圖原理圖原理圖渦輪增壓器由于其流量、效率、壓比有一定的范圍，匹配僅能使發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)渦輪增壓器由于其流量、效率、壓比有一定的范圍，匹配僅能使發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)特定工況得到最佳匹配，如最大扭矩特定工況得到最佳匹配，如最大扭矩/ /轉(zhuǎn)速工況。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷高于或低轉(zhuǎn)速

9、工況。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷高于或低于這個(gè)匹配點(diǎn)時(shí)，渦輪增壓器效率將降低，旁通閥渦輪增壓器對(duì)于上述問題是一于這個(gè)匹配點(diǎn)時(shí)，渦輪增壓器效率將降低，旁通閥渦輪增壓器對(duì)于上述問題是一個(gè)相當(dāng)有效的解決方法。當(dāng)壓氣機(jī)出口壓力過高時(shí)，旁通閥自動(dòng)打開，使一部分個(gè)相當(dāng)有效的解決方法。當(dāng)壓氣機(jī)出口壓力過高時(shí)，旁通閥自動(dòng)打開，使一部分柴油機(jī)排氣不經(jīng)過渦輪直接進(jìn)入管，增壓器轉(zhuǎn)速降低，壓氣機(jī)出口壓力下降，達(dá)柴油機(jī)排氣不經(jīng)過渦輪直接進(jìn)入管，增壓器轉(zhuǎn)速降低，壓氣機(jī)出口壓力下降，達(dá)到既改善低速性能，又避免高速工況時(shí)氣缸爆發(fā)壓力過高和增壓器超速的目的。到既改善低速性能，又避免高速工況時(shí)氣缸爆發(fā)壓力過高和增壓器超速的目的。旁通閥渦

10、輪增壓器旁通閥渦輪增壓器二、廢氣渦輪增壓器的使用與維護(hù)二、廢氣渦輪增壓器的使用與維護(hù)（一）廢氣渦輪增壓器的使用（一）廢氣渦輪增壓器的使用車用增壓柴油機(jī)都采用廢氣渦輪增壓器，它處在高溫、高速車用增壓柴油機(jī)都采用廢氣渦輪增壓器，它處在高溫、高速下工作，使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：下工作，使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)(1)廢氣渦輪增壓器的最高工作轉(zhuǎn)速可達(dá)廢氣渦輪增壓器的最高工作轉(zhuǎn)速可達(dá)1010萬轉(zhuǎn)分鐘以上，萬轉(zhuǎn)分鐘以上，因此，一般都采用浮動(dòng)軸承。為確保高速下浮動(dòng)軸承的潤(rùn)滑，柴因此，一般都采用浮動(dòng)軸承。為確保高速下浮動(dòng)軸承的潤(rùn)滑，柴油機(jī)起動(dòng)后應(yīng)怠速動(dòng)轉(zhuǎn)幾分鐘，待機(jī)油達(dá)到一定的溫度和壓力后，油機(jī)起動(dòng)后應(yīng)怠速

11、動(dòng)轉(zhuǎn)幾分鐘，待機(jī)油達(dá)到一定的溫度和壓力后，方可加速加負(fù)荷，以免突然加速加負(fù)荷時(shí)，軸承無油磨損，甚至方可加速加負(fù)荷，以免突然加速加負(fù)荷時(shí)，軸承無油磨損，甚至卡死。同時(shí)在停機(jī)前，應(yīng)使柴油機(jī)逐漸減小負(fù)荷，并經(jīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)卡死。同時(shí)在停機(jī)前，應(yīng)使柴油機(jī)逐漸減小負(fù)荷，并經(jīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)2-32-3分鐘后，方可停機(jī)。分鐘后，方可停機(jī)。 (2)(2)柴油機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，增壓器進(jìn)油壓力不得低于柴油機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，增壓器進(jìn)油壓力不得低于200kpa200kpa，進(jìn)油溫度不得超過，進(jìn)油溫度不得超過8080，以保證增壓器在良好的，以保證增壓器在良好的潤(rùn)滑條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。（3 3）長(zhǎng)時(shí)間車輛不動(dòng)的情況下，在初起動(dòng)前

12、，從潤(rùn)滑）長(zhǎng)時(shí)間車輛不動(dòng)的情況下，在初起動(dòng)前，從潤(rùn)滑油進(jìn)口添加少許機(jī)油。油進(jìn)口添加少許機(jī)油。(4)(4)按說明書規(guī)定，做好增壓器維護(hù)工作，內(nèi)容包括：按說明書規(guī)定，做好增壓器維護(hù)工作，內(nèi)容包括：經(jīng)常檢查外部接頭的緊固狀況；定期清洗濾清器；定期清經(jīng)常檢查外部接頭的緊固狀況；定期清洗濾清器；定期清洗渦輪和壓氣機(jī)；定期檢查更換增壓器轉(zhuǎn)子軸軸承。洗渦輪和壓氣機(jī)；定期檢查更換增壓器轉(zhuǎn)子軸軸承。（5 5）在高原地區(qū)運(yùn)行時(shí)，廢氣渦輪增壓柴油機(jī)能補(bǔ)償）在高原地區(qū)運(yùn)行時(shí)，廢氣渦輪增壓柴油機(jī)能補(bǔ)償由于空氣稀薄引起的功率損失，功率下降程度小于非增壓由于空氣稀薄引起的功率損失，功率下降程度小于非增壓柴油機(jī)，因而更為適用

13、。柴油機(jī)，因而更為適用。預(yù)先潤(rùn)滑增壓器預(yù)先潤(rùn)滑增壓器.啟動(dòng)前怠速運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)前怠速運(yùn)轉(zhuǎn)停機(jī)前將轉(zhuǎn)速降停機(jī)前將轉(zhuǎn)速降到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)到怠速運(yùn)轉(zhuǎn).低溫啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘分鐘避免發(fā)動(dòng)機(jī)突然避免發(fā)動(dòng)機(jī)突然加大油門運(yùn)轉(zhuǎn)加大油門運(yùn)轉(zhuǎn).避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)（二）柴油機(jī)增壓后的性能變化（二）柴油機(jī)增壓后的性能變化優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1、柴油機(jī)有效功率提高（可提高、柴油機(jī)有效功率提高（可提高20%-40%）。）。2、柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性改善，有效燃油消耗率顯著降低。、柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性改善，有效燃油消耗率顯著降低。3、柴油機(jī)的排氣污染和噪聲降低。、柴油機(jī)的排氣污染和噪聲降低。4、高原恢復(fù)功率，在平原條件下，增加扭矩。、高原恢復(fù)功率，在平原條件下，增加扭矩。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、主要零部件的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷增高，材料強(qiáng)度降低。、主要零部件的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷增高，材料強(qiáng)度降低。2、低速扭矩性能和瞬時(shí)響應(yīng)性變差，低速時(shí)增壓壓力不、低速扭矩性能和瞬時(shí)響應(yīng)性變差，低速時(shí)增壓壓力不 足，循環(huán)供氣量下降使增壓柴