廢氣渦輪增壓器的工作原理

1、廢氣渦輪增壓器的工作原理來源：機(jī)房360 整理：袁仁光、林由娟 更新時間：2010/10/8 16:28:43 摘要：本文為大家講述柴油發(fā)動機(jī)渦輪增壓器的一些基本知識，具體為您講述廢氣渦輪增壓器的工作原理。 廢氣渦輪增壓器由渦輪、中間殼和壓氣機(jī)組成。它的工作原理如圖1所示。   圖1庫氣渦輪增壓器工作原理示意圖  1-排氣管2-噴嘴環(huán)3-渦輪4-渦輪殼5-軸6-軸承7-擴(kuò)壓氣8-壓氣機(jī)葉輪9-環(huán)形壓氣機(jī)殼10-進(jìn)氣管 柴油機(jī)排出的具有8001000K高溫和一定壓力的廢氣經(jīng)排氣管1進(jìn)入渦輪殼4里的噴嘴環(huán)2。由于噴嘴環(huán)通過的面積是逐漸收縮的，因而廢氣的壓力和溫度下降，速度提高，

2、使它的動能增加。這股高速廢氣流，按定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的就越快。通過渦輪的廢氣最后排入大氣。 因為渦輪3和離心式壓氣機(jī)葉輪8固裝在同一根軸5上，所以兩者同速旋轉(zhuǎn)。這樣，將經(jīng)過空氣濾清器的空氣吸入壓氣機(jī)殼，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪8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7。擴(kuò)壓器的形狀做成進(jìn)口小出口大，因此氣流的流速下降，壓力升高，再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼9使空氣流的壓力繼續(xù)提高，壓縮的空氣經(jīng)柴油機(jī)進(jìn)氣管10進(jìn)入氣缸。 廢氣渦輪增壓器用的壓氣機(jī)多采用離心式，它的出口氣體壓力可達(dá)140300kPa，甚至可達(dá)到500kPa。 廢氣渦輪

3、增壓器的一個主要性能指標(biāo)是壓力升高比，簡稱壓比k。它是指壓氣機(jī)的出口氣體壓力(Pk)與進(jìn)口氣體壓力P1之比值。 廢氣渦輪增壓器按壓比可分為低、中、高三種類型，低增壓的壓kl.4;中增壓的壓比k=1.42.0;高增壓的壓比k2?，F(xiàn)代柴油機(jī)多采用高壓比增壓器。 汽車用廢氣渦輪增壓器的渦輪多采用徑流向心式。進(jìn)入渦輪的廢氣流則多利用脈沖式，以使廢氣的能量得到充分利用。為此，進(jìn)入增壓器的排氣管做成分置式，如對發(fā)火順序為1-5-3-6-2-4的6缸機(jī)而言，一般1、2、3缸共用一根排氣管，沿著渦輪殼上的一條進(jìn)氣道通向半圈噴嘴環(huán);4、5、6缸共用另一根排氣管，沿著渦輪殼的另一條進(jìn)氣管通向另外半圈噴嘴環(huán)。這樣，

4、每根排氣管里的排氣間隔為240°大于一個沖程，使排氣互不干擾，可以充分利用廢氣的脈沖能量驅(qū)動渦輪。并且壓力高峰后的瞬時真空有助于氣缸掃氣(見圖2)。   圖2Steyr-WD615柴油機(jī)廢氣增壓系統(tǒng)簡圖 l-空氣濾清器2-防冒煙限位器通氣管3-連接管4-進(jìn)氣管5-中間冷卻器6-水箱7-風(fēng)扇8-排氣管9-渦輪10-壓氣機(jī) 要使充氣密度提高，可以增大壓氣機(jī)的壓比。但當(dāng)kl.8時，空氣密度將隨壓比升高而減小，且空氣溫度隨壓比的升高而升高，加大了柴油機(jī)零件的熱負(fù)載和加大了排氣污染。一般采用降低進(jìn)氣溫度，來提高充氣密度。 有些增壓柴油機(jī)安裝有中間冷卻器。試驗證明，進(jìn)入氣缸的

5、空氣溫度每下降10K，功率可提高2.5%3%，中間的冷卻器的效果越顯著，增壓壓力越高。 中間冷卻器的結(jié)構(gòu)同散熱器。它安裝在散熱器前方，使熱空氣利用柴油機(jī)上的氣管渦輪壓氣機(jī)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。也有的是利用冷卻水冷卻，其結(jié)構(gòu)外形隨機(jī)型而異。增壓器的基本知識想咨詢更詳細(xì)的信息？了解我們 >> 2009-11-30 17:16:31一、廢氣渦輪增壓器的工作原理：增壓器的基本原理：廢氣渦輪增壓器是利用柴油機(jī)排出的具有一定溫度和壓力的廢氣能量，經(jīng)過渦輪轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動與其同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將新鮮空氣加壓提高密度后經(jīng)氣管送入氣缸，增加了氣缸的充氣量，從而可以向氣缸內(nèi)噴入更多的柴

6、油提高柴油機(jī)的功率。因此，增壓是不增加柴油機(jī)排量和轉(zhuǎn)速的情況下，提高動力性，改善經(jīng)濟(jì)性，降低排氣污染的行之有效的手段，也是目前柴油機(jī)的發(fā)展趨勢。在高原地區(qū)，由于氣壓低，空氣稀薄缺氧，自然吸氣的發(fā)動機(jī)功率會有所下降，采用廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)，海拔的升高對功率的影響較小，因此渦輪增壓器在高原運(yùn)行時隨著海拔高度的升高，其轉(zhuǎn)速也會上升，提高了增壓壓力，可以補(bǔ)償因海拔高度升高而引起進(jìn)氣密度下降的影響，從而可以減少發(fā)動機(jī)功率下降的幅度。因此采用廢氣渦輪增壓技術(shù)也是恢復(fù)發(fā)動機(jī)高原功率的有效措施。增壓器的潤滑：增壓器的潤滑油由柴油機(jī)主油道供給，回油靠自重直接流回油底殼，為避免增壓器漏油，以保證增壓器正常、可

7、靠的工作，必須注意其進(jìn)油及回油的暢通，不得有滲漏現(xiàn)象，回油管截面積及形狀不得改變。二、渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)簡介：渦輪增壓器一般由渦輪、中間體、壓氣機(jī)三大部分組成。為了進(jìn)一步改善渦輪增壓器柴油機(jī)加速、爬坡能力，滿足配套動力的使用要求，本機(jī)的廢氣渦輪增壓器帶有排氣放氣閥。（1）渦輪部分：主要包括渦輪殼，單級徑流式渦輪、它們是一個能量轉(zhuǎn)換器。柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)過渦輪殼進(jìn)入噴嘴并以一定的方向噴向渦輪葉輪時，將廢氣的熱量及壓力能變成動能，從而使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。（2）中間體：中間體是支承轉(zhuǎn)子總成及固定渦輪殼、壓氣機(jī)殼的中間支承體，也是潤滑和冷卻浮動軸轉(zhuǎn)子的潤滑箱。（3）壓氣機(jī)部分：主要包括單級離心式壓氣機(jī)葉輪、

8、擴(kuò)壓器及壓氣機(jī)殼體，空氣經(jīng)空氣濾清器被高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪吸入，使空氣流速增加，壓力升高，在京擴(kuò)壓器與壓氣機(jī)殼體使氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑝毫M(jìn)一步提高后經(jīng)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸，從而使進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸的空氣密度增加。渦輪軸與渦輪采用摩擦焊連成一體，壓氣機(jī)葉輪以過渡配合裝入渦輪軸上，并用自鎖螺母壓緊。整個轉(zhuǎn)子總成經(jīng)過非常精確的動平衡，以保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下正常工作。轉(zhuǎn)子總成的支承采用內(nèi)支承，即兩個全浮式浮動軸承布置在兩葉輪之間的中間體上，轉(zhuǎn)子的軸向力由固定在中間體上的止推軸承裝置承受。增壓器的潤滑采用壓力潤滑，其作用是保證轉(zhuǎn)子和軸承在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下獲得足夠的潤滑強(qiáng)度和冷卻強(qiáng)度。（4）排氣放氣閥：渦輪增壓

9、器采用排氣放氣閥的目的是為了保證發(fā)動機(jī)在低、中速范圍內(nèi)與渦輪增壓器具有最佳的匹配效果，以便發(fā)動機(jī)能夠得到較充足的空氣量，并與隨之加大的燃油供給量相適應(yīng)，增大低速扭矩，改善燃油消耗，在高速范圍通過排氣放氣（即部分廢氣不經(jīng)過渦輪而直接進(jìn)入排氣管）以避免增壓器轉(zhuǎn)子超速或增壓壓力過高而引起氣缸內(nèi)燃燒壓力過大，加劇發(fā)動機(jī)的機(jī)械負(fù)荷等。也就是說，渦輪增壓器采用排氣放氣閥，重點(diǎn)是改善發(fā)動機(jī)的低速扭矩特征，同時兼顧發(fā)動機(jī)在高速運(yùn)行時性能指標(biāo)及使用可靠性。排氣放氣閥的啟閉由增壓壓力自動控制，將壓氣機(jī)出口的增壓壓力引入放氣閥調(diào)節(jié)器的密閉壓力室內(nèi)，當(dāng)增壓壓力達(dá)到或超過規(guī)定值時，其膜片將克服左邊的彈簧力，與連動推桿一

10、起向左移動，推動搖臂繞銷軸旋轉(zhuǎn)，使放氣閥開啟，實現(xiàn)排氣旁通放氣，控制增壓器轉(zhuǎn)速的上升。注意：放氣閥的開啟壓力規(guī)定值時由廠家設(shè)定，用戶不得進(jìn)行任何調(diào)整，即聯(lián)動推桿上的調(diào)節(jié)螺母不得擰動，否則將會嚴(yán)重?fù)p害發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及使用可靠性。三、增壓器的保養(yǎng)與維修1、增壓器的保養(yǎng)  為了保證增壓柴油機(jī)能有效可靠的工作，除了正確使用操作外，還必須對增壓器進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，但應(yīng)注意，渦輪增壓器屬精密高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其最高轉(zhuǎn)速為12萬轉(zhuǎn)/分甚至更高，正常也在89萬轉(zhuǎn)/分，因此非必要情況，不得隨意對增壓器總成進(jìn)行解體，當(dāng)因粘污或積炭過多造成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不靈活或柴油機(jī)性能變差時，可在不全部解體增壓器的情況下

11、進(jìn)行簡單的清理與清洗，具體方法如下：清除增壓器表面的灰塵及油污。把增壓器從柴油機(jī)上拆下，注意不得以聯(lián)動推桿為把手起增壓器。應(yīng)先拆下引氣管，然后拆下放氣閥調(diào)節(jié)器裝置。拆下壓氣機(jī)殼、渦輪殼及進(jìn)回油法蘭。清理和清洗壓氣機(jī)殼、渦輪殼以及兩個葉輪表面。從進(jìn)油口處注入適量的干凈清洗劑，同時用手轉(zhuǎn)動葉輪，反復(fù)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)動靈活。組裝并安裝到柴油機(jī)上。注意：在拆裝和清洗過程中不得碰撞葉輪，如有碰撞，不得將變形的葉片校正后繼續(xù)使用。清洗劑可用煤油、汽油或質(zhì)量較好的柴油。2、增壓器的檢查轉(zhuǎn)子徑向間隙的檢查檢查時用手沿徑向壓力下壓氣機(jī)葉輪，并用厚薄規(guī)測量壓氣機(jī)葉輪與壓氣機(jī)殼之間的最小間隙，此值應(yīng)小于0.10mm,若小

12、于此值應(yīng)調(diào)換浮動軸承。轉(zhuǎn)子軸向間隙的檢查檢查時可用磁性座固定在渦輪殼出口法蘭面上，使百分表與渦輪轉(zhuǎn)子軸面端面接觸，再將渦輪轉(zhuǎn)子沿軸向推或拉，測得的差值即為軸向間隙值，新增壓器的間隙值應(yīng)0.10mm,使用極限為0.25mm,這時應(yīng)進(jìn)行總成解體，更換磨損零件。四、增壓器的使用注意事項1、柴油機(jī)靜態(tài)供油提前角必須在規(guī)定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)（1416CA），提前角過大將會由于缸內(nèi)爆發(fā)壓力過高引起機(jī)件的損壞，影響使用可靠性，因此使用中提前角不得超過上限。 2、柴油機(jī)起動后或停車前，均應(yīng)空轉(zhuǎn)35分鐘，以保證柴油機(jī)熱車或冷卻均勻進(jìn)行，一般情況下，不宜突然改變轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時間不得超過10分鐘，嚴(yán)禁空負(fù)荷大油門運(yùn)行。3、凡是新機(jī)使用前或更換機(jī)油、機(jī)油濾芯以及長期停放后（約一周時間以上），必須松開增壓器上面的進(jìn)油口接頭，注入潔凈的機(jī)油，使渦輪轉(zhuǎn)子軸承得到充足的初期潤滑（加油時注意所用器皿、工具、相關(guān)零件及周圍環(huán)境要潔凈，否則得不償失）。4、必須采用CD級增壓柴油機(jī)機(jī)油，按使用環(huán)境溫度選擇牌號，按規(guī)定定期更換，加入前要經(jīng)過沉淀和過濾。5、冷卻水必須是飲水，否則易引起冷卻水路的堵塞。6、柴油機(jī)進(jìn)空氣的潔凈程度，對柴油機(jī)的使用壽命有極大的影響。嚴(yán)禁柴油機(jī)在