涡轮增压器的结构与原理

涡 轮 增 压 柴 油 机 系 统 示 意 图工 作 原 理 由 发 动 机 废 气 推 动 涡 轮 带 动 压 气 机 增 加 进 气 和 压 力 增 强 燃 烧 提 高 燃 油 经 济 性 降 低 排 放 , 减 少 环 境 污 染 提 高 动 力 和 性 能 高 原 功 率 补 偿 发 动 机 涡 轮 增 压 器 发 动 机 排 气 发 动 机 进 气 大 气 环 境增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 涡 轮 壳 涡 轮 压 气 机 壳 压 气 机 叶 轮 中 间 体 浮 动 轴 承 旁 通 阀 执 行 机 构 密 封 环 推 力 轴 承 增 压 器 剖 视 图 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 应 用 于 柴 油 机 的 涡 轮 增 压 器 工 作 温 度 约 ： 500 700 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 转 子 的 工 作 转 速从 每 分 钟 数 万 转 到 二 十 多 万 转 。转 子 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 涡轮增压器系列 T25 T4 T45 转子径向间隙 0.0940.130 0.1060.145 0.1200.168 转子轴向间隙 0.0430.081 0.0510.086 0.0790.119 压气机径向间隙 0.570.90 0.610.91 0.610.97 涡轮径向间隙 0.861.18 0.941.20 0.941.20 增 压 器 间 隙 （ 参 考 ） 动 平 衡 的 目 的 : 延 长 轴 承 的 寿 命 减 少 振 动 减 少 噪 声 减 少 功 率 损 失 减 少 转 子 负 荷动 平 衡 是 一 个 将 质 心 轴 与 转 轴 尽 可 能 接 近 的 过 程动 平 衡 F=m2e e0增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 动 平 衡 是 一 个 将 质 心 轴 与 转 轴 尽 可 能 接 近 的 过 程 动 平 衡TB25:0-1800Hz 1.2G GT17:1.0G/0-1000 & 1.5G/1000-2500HzCHRA不 平 衡 量 单 位 是 :G零 件 （ SWA， 压 气 机 叶 轮 ）不 平 衡 量 单 位 是 ： g.in 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 润 滑 系 统 润 滑 系 统 的 作 用 ：冷 却 来 自 涡 轮 工 作 的 热 量向 轴 承 系 统 提 供 润 滑为 转 子 动 平 衡 提 供 油 膜 支撑 中 间 体 转 子 部 件 （ CHRA） 润 滑 油 进 口 润 滑 油 出 口 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 a DYNAMIC COMPRESSOR SEAL a DYNAMIC TURBINE SEAL密 封 环 密 封 环 密 封 系 统 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 密 封 - 活 塞 环 密 封 二 个 泄 漏 途 径 : 通 过 开 口 沿 周 向 开 口 泄 漏沿 环 周 向 泄 漏 较 低 的 摩 擦 损 失 ， 但 密 封 不 完 全 。 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 旁 通 阀 门 弹 簧 作 用 力 压 气 机 出 气 压 力 气 膜 上 的 压 力 排 气 压 力 曲 柄 长 度 阀 的 直 径 旁 通 阀 工 作 示 意 图增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 旁 通 阀 是 如 何 改 进 性 能 的 ？ 允 许 采 用 小 涡 轮 ， 改 善 发 动 机 的 低 速 性 能 L 但 在 低 速 的 增 压 度 较 低 旁 通 阀 可 优 化 发 动 机 的 高 、 低 速 性 能 。 普 通 的 增 压 器 的 增 压 度 受 涡 轮 尺 寸 控 制 普 通 式 旁 通 式 增 压 器 的 增 压 度 受 旁 通 涡 轮 气 流 控 制 旁 通 式 J 允 许 采 用 较 小 的 涡 轮 ，J 增 加 低 速 增 压 度 增 加 的 增 压 度01.01.5 发 动 机 全 负 荷 性 能 的 比 较0 1500 3000 4500 发 动 机 转 速 增 压 压 力, bar 0.5 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 何 谓 增 压 器 与 发 动 机 之 间 的 匹 配 ? 增 压 器 与 发 动 机 之 间 存 在 着 内 在 的 联 系 -增 压 器 给 发 动 机 提 供 压 缩 空 气 -发 动 机 利 用 压 缩 空 气 燃 烧 燃 料 -发 动 机 的 排 气 能 量 取 决 于 发 动 机 的 燃 烧 状 况 -排 气 驱 动 增 压 器 涡 轮 -增 压 器 涡 轮 带 动 压 气 机 叶 轮 这 样 ， 增 压 器 与 发 动 机 之 间 到 达 一 个 能 量 与 流 量 的 相 互 平 衡 。 能 量 与 流 量 的 平 衡 点 就 是 增 压 器 /发 动 机 的 匹 配 。增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 增 压 器 的 使 用 要 求 涡 轮 增 压 器 是 在 高 温 、 高 速 下 工 作 ， 所 以 正 确 地 使 用 和良 好 的 维 护 保 养 对 保 证 增 压 器 的 使 用 寿 命 和 性 能 非 常 重要 。 增 压 器 的 使 用 要 求 1.增 压 器 采 用 发 动 机 润 滑 油 进 行 润 滑 ,润 滑 油 必 须 使 用 CD级 以 上 牌 号 ,且 须经 过 过 滤 尺 寸 小 于 20 的 全 流 式 滤 清 器 滤 清 。2.下 列 情 况 均 须 预 先 润 滑 涡 轮 增 压 器 ：停 机 时 间 过 长 或 在 冬 季 ,更 换 润 滑 油 或 维 修 （ 包 括 放 出 润 滑 油 ） 之 后 .3.发 动 机 启 动 后 3 4秒 内 ,增 压 器 进 油 口 必 须 显 示 油 压 69kpa（ 0.7kgf/cm 2） 润 滑 系 统 ： 增 压 器 的 使 用 要 求 4.发 动 机 负 载 运 行 时 ,增 压 器 进 油 口 处 润 滑 油 压 力 在 最 大 扭 矩 工 况 及 以 上 转 速 时应 在 196-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范 围 内 ,低 怠 速 工 况 应 不 小 于69kpa(0.7kgf/cm2)。5.润 滑 油 进 油 温 度 应 在 100 以 下 ， 最 高 不 应 超 过 120 。6.不 要 使 用 液 体 成 型 的 密 封 条 和 密 封 垫 片 ， 也 不 能 使 用 密 封 胶 。7.要 避 免 发 动 机 长 时 间 的 怠 速 （ 最 长 不 应 超 过 20分 钟 ） 。9.在 发 动 机 润 滑 油 压 力 建 立 以 前 ,必 须 使 发 动 机 保 持 在 怠 速 状 态 (3 5分 钟 ) 10.发 动 机 停 车 之 前 ,要 使 它 的 温 度 和 转 速 逐 步 地 从 最 大 值 降 下 来 (3 5分 钟 ) 增 压 器 的 使 用 要 求 1.压 气 机 进 口 处 负 压 最 大 值 在 新 滤 清 器 时 作 如 下 限 定 ：中 型 柴 油 机 为 ： 3kpa（ 0.03kgf/cm2）重 型 柴 油 机 为 ： 3.5kpa（ 0.036kgf/cm2）2.当 压 气 机 进 口 处 负 压 超 过 6.5kpa（ 0.064kgf/cm2） 时 , 应 清 洁 或 更 换 更换 空 滤 滤 芯 。3.涡 轮 出 口 的 排 气 背 压 应 不 超 过 10.0kpaG（ 0.1kgf/cm 2G),当 采 用 排 气 制 动时 ， 排 气 背 压 限 值 可 参 考 发 动 机 使 用 说 明 书 的 规 定 。 4.涡 轮 进 口 最 高 温 度 一 般 应 不 超 过 700 。 进 排 气 系 统 ： 增 压 器 的 使 用 要 求 1.旁 通 阀 执 行 器 总 成 压 力 设 定和 校 验 是 在 本 公 司 的 专 门 设 定/检 验 机 构 上 进 行 的 ， 客 户 和其 他 人 员 不 能 随 意 变 动 。 2.对 旁 通 增 压 器 总 成 ，切 勿 将 装 在 外 面 的 推 杆等 零 件 当 作 拎 把 搬 动 增压 器 总 成 ， 以 免 影 响 旁通 阀 执 行 机 构 的 灵 敏 度和 可 靠 性旁 通 阀 执 行 器 ： 增 压 器 的 使 用 要 求 日 常 检 查 ：注 意 ： 必 须 在 发 动 机 冷 下 来 后 才 能 进 行 检 查 ， 检 查 中 不 能 开 动 发 动 机 ， 以 免造 成 人 员 伤 害 。1.检 查 空 气 滤 清 器 与 增 压 器 、 增 压 器 与 发 动 机 进 排 气 管 之 间 的 连 接 管 路 密 封 性和 紧 固 情 况 。2.检 查 涡 轮 增 压 器 进 回 油 管 有 无 损 坏 或 节 流 现 象 ， 接 头 处 连 接 螺 栓 有 无 松 动 。3.检 查 机 油 品 质 、 清 洗 或 更 换 机 油 滤 芯 。4.检 查 空 气 滤 清 器 并 定 期 清 洁 或 更 换 滤 芯 。5.检 查 发 动 机 曲 轴 箱 呼 吸 器 是 否 通 畅 ， 保 证 曲 轴 箱 压 力 正 常 。定 期 保 养 ：按 柴 油 机 厂 商 和 汽 车 厂 商 规 定 对 发 动 机 润 滑 油 系 统 、 进 排 气 系 统 进 行 定 期 维护 保 养 。 增 压 器 的 使 用 要 求 增 压 柴 油 机 的 故 障 诊 断 漏 油 是 一 种 常 见 的 故 障 现 象 ,如 果 及 时 发 现 并 排 除 故 障 原 因 ,可 使 涡轮 增 压 器 避 免 失 效 ,以 下 情 况 会 导 致 增 压 器 漏 油 :a.发 动 机 空 滤 器 或 进 气 管 路 阻 塞 ， 导 致 进 气 负 压 过 大 。b.增 压 器 回 油 管 撞 弯 或 损 坏 ， 导 致 回 油 节 流 。c.中 间 体 油 腔 内 积 碳 ， 导 致 回 油 不 畅 。d.压 气 机 壳 出 气 口 到 发 动 机 进 气 管 之 间 的 连 接 管 路 是 否 漏 气e.涡 壳 进 气 口 与 排 气 管 出 气 口 的 连 接 处 是 否 漏 气 。f.怠 速 时 间 过 长 。g.曲 轴 箱 内 油 压 或 油 位 过 高 ， 曲 轴 箱 通 风 管 堵 塞 。h.发 动 机 下 窜 气 过 大 。注 ： 1.如 果 一 台 增 压 器 外 观 完 好 、 转 子 转 动 灵 活 、 叶 片 无 擦 壳 ， 则 说 明 增 压 器 本 身 状 态 良 好 。 2.返 回 的 大 多 数 未 损 坏 增 压 器 也 是 被 判 定 为 漏 油 而 被 不 必 要 地 更 换 增 压 柴 油 机 的 故 障 诊 断 a.发 动 机 空 滤 器 或 进 气 管 路 阻 塞 ， 导 致 进 气 负 压 过 大 。 进 气 管过 瘪 产生 节 流 d.压 气 机 壳 出 气 口 到 发 动 机 进 气 管 之 间 的 连 接 管 路 是 否 漏 气此 处 为 潜 在泄 漏 区 域此 处 为 泄漏 区 域 管 路 破 裂产 生 漏 气导 致 漏 油 g.曲 轴 箱 内 油 压 或 油 位 过 高 ， 曲 轴 箱 通 风 管 堵 塞 。 透 气 管 节流 导 致 增压 器 漏 油 当 你 在 使 用 中 遇 到 问 题 而 怀 疑 是 涡 轮 增 压 器 出 故 障 时 ，请 勿 立 即 从 发 动 机 上 拆 下 涡 轮 增 压 器 ， 而 是 应 该 首 先 进 行 机 上故 障 诊 断 （ 参 阅 “ 机 上 故 障 诊 断 表 ” ） ， 查 明 原 因 并 排 除 故 障 。经 验 表 明 ， 仅 仅 更 换 涡 轮 增 压 器 而 不 去 查 清 造 成 问 题 的 原 因 ，不 仅 不 能 解 决 问 题 ， 还 可 能 会 出 现 同 样 的 现 象 。增 压 柴 油 机 的 故 障 诊 断 可能原因 排除措施 空气滤清器太脏 按照发动机制造厂商的规定更换滤芯 压气机进气管不通畅 视具体情况清除杂物或更换损坏的零部件 压气机出口管道不通畅 视具体情况清除杂物或更换损坏的零部件 发动机进气管不通畅 参照发动机制造厂商的手册并清除杂物 空气滤清器至压气机间的管道漏气 视具体情况更换密封件或拧紧紧固件 压气机至发动机进气管的管道漏气 视具体情况更换密封件或拧紧紧固件 发动机进气管与气缸盖接合面漏气 参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换垫片或拧紧紧固件 发动机排气管不通畅 参照发动机制造厂商的手册并清除杂物 消音器或其后的排气管不通畅 视具体情况清除杂物或更换次品 发动机排气管与气缸盖接合面漏气 参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换垫片或拧紧紧固件 涡轮进口与发动机排气管的连接处漏气 视具体情况更换垫片或拧紧紧固件 涡轮排气管道漏气 参照发动机制造厂商的手册并排除漏气现象 增压器回油管不通畅 视具体情况清除杂物或更换排气管 发动机曲轴箱呼吸器不通畅 参照发动机制造厂商的手册并清除杂物 增压器中间壳积污或结焦 视具体情况更换机油和机滤、大修或更换增压器 喷油泵或喷油器调整不正确 参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换或调整有关部件 发动机正时不正确 参照发动机制造厂商的手册并更换磨损的零件 发动机活塞环或缸套磨损导致窜气 参照发动机制造厂商的手册并视具体情况修理发动机 发动机内部问题（气门、活塞） 参照发动机制造厂商的手册并视具体情况修理发动机 压气机叶轮或扩压器叶片积污 清洁，查找并清除空气未过滤的原因，更换机油或机滤 增压器损坏 查找并消除造成损坏的原因，视具体情况大修或更换增压器 机 上 故 障 诊 断 表 问题 发 动 机 功 率 不 足 发 动 机 排 气 冒 黑 烟 发 动 机 机 油 耗 量 过 大 发 动 机 排 气 冒 蓝 烟 增 压 器 工 作 噪 音 过 大 增 压 器 发 出 周 期 性 声 响 压 气 机 侧 漏 油 涡 轮 侧 漏 油 增 压 柴 油 机 的 故 障 诊 断 增 压 器 失 效 模 式 分 析 损 坏 增 压 器 主 要 原 因 有 以 下 四 点 ：A） 异 物 进 入 。B） 润 滑 油 不 洁 或 老 化 。C） 润 滑 油 不 足 。D） 使 用 和 保 养 不 善 。增 压 器 失 效 模 式 分 析 与 润 滑 有 关 的 问 题1.使 用 不 洁 润 滑 油 :不 洁 润 滑 油 进 入 增 压 器 会 导 致 转 轴 、 轴 承 、 轴 承 座 孔的 磨 损 ， 并 破 坏 转 子 的 动 平 衡 ， 最 后 造 成 增 压 器 损 坏 。 以 下 情 况 会 导 致 润滑 油 不 洁 ：a.柴 油 机 使 用 的 润 滑 油 滤 清 器 不 符 合 规 定 ， 或 使 用 伪 劣 滤 芯 。b.使 用 中 滤 芯 被 击 穿 ， 或 柴 油 机 主 油 道 滤 清 器 被 堵 塞 ， 润 滑 油 进 入 旁 通 道 。c.没 有 按 规 定 更 换 润 滑 油 ， 更 换 前 未 清 洗 柴 油 机 主 油 道 。d.更 换 增 压 器 或 作 预 润 滑 时 ， 杂 质 进 入 润 滑 油 管 路 。e. 密 封 胶 或 密 封 垫 片 碎 片 流 入 润 滑 油 道 。增 压 器 失 效 模 式 分 析 杂 质 损 坏 的 轴 承与 新 轴 承 的 对 比杂 质 造 成 轴 承 损 坏 增 压 器 失 效 模 式 分 析 杂 质 造 成 涡 轮 轴 损 坏 拉 丝 拉 丝增 压 器 失 效 模 式 分 析 2.润 滑 油 不 足 :增 压 器 润 滑 油 有 润 滑 和 冷 却 功 能 ,润 滑 油 不 足 ,首 先 影 响 的 是 冷 却功 能 ,导 致 增 压 器 过 热 ,烧 坏 转 轴 、 轴 承 等 ， 并 破 坏 转 子 动 平 衡 ， 最 后 导 致 增 压器 损 坏 。 以 下 情 况 会 导 致 供 油 不 足 ：a.没 有 按 规 定 更 换 润 滑 油 ,或 使 用 CD级 以 下 的 润 滑 油 ,导 致 润 滑 油 结 焦 ,丧 失 功 能 。b.柴 油 机 在 大 负 荷 工 作 后 突 然 停 机 ， 产 生 回 热 ， 导 致 转 子 和 轴 承 过 热 并 结 焦 ，损 坏 增 压 器 。c.开 机 后 未 怠 速 运 行 ， 马 上 加 负 荷 ， 或 更 换 增 压 器 前 未 作 预 润 滑 ， 导 致 转 子 缺油 ， 产 生 干 摩 擦 ， 损 坏 增 压 器 。d.进 油 管 路 或 润 滑 油 滤 清 器 堵 塞 ， 润 滑 油 泵 故 障 ， 或 润 滑 油 压 力 低 等 。增 压 器 失 效 模 式 分 析 润 滑 油 不 足 造 成 变 色 发 黑发 蓝增 压 器 失 效 模 式 分 析 3.机 油 老 化 导 致 增 压 器 损 坏 :增 压 器 失 效 模 式 分 析 4.使 用 劣 质 或 变 质 的 润 滑 油 :轴 承 副 磨 损增 压 器 失 效 模 式 分 析 异 物 进 入 涡 轮 增 压 器1. 压 气 机 端 面 被 异 物 损 坏 ,这 是 由 于 异 物 从 进 气 管 或 空 滤 器 进 入 压 气 机 壳 造 成的 ,如 : a.进 气 管 路 密 封 不 良 ,进 气 不 经 滤 清 直 接 进 入 压 气 机 叶 轮 。b.不 按 规 定 更 换 空 滤 或 使 用 伪 劣 滤 芯 ， 导 致 进 气 过 滤 不 良 。c.维 护 保 养 时 异 物 进 入 增 压 器 前 进 气 管 路 。2. 涡 轮 径 向 被 异 物 损 坏 ， 这 是 由 于 异 物 从 柴 油 机 排 气 歧 管 进 入 涡 壳 所 造 成 的 ,如 ： a.柴 油 机 气 缸 内 有 零 件 损 坏 ， 随 排 气 吹 出 ， 进 入 涡 壳 。b.安 装 排 气 歧 管 时 ， 不 注 意 将 螺 栓 等 掉 入 排 气 道 ， 柴 油 机 运 行后 吹 入 涡 壳 。 任 何 异 物 进 入 都 会 破 坏 增 压 器 转 子 动 平 衡 ,最 终 导 致 转 子 卡 死 或 转 轴 断 裂 。 增 压 器 失 效 模 式 分 析 颗 粒 杂 物 损坏 压 气 机 叶轮 坚 硬 物 体 损坏 压 气 机 叶轮软 物 损 坏 压气 机 叶 轮 颗 粒 杂 物 损坏 涡 轮 叶 轮增 压 器 失 效 模 式 分 析 使 用 和 保 养 不 善驾 驶 员 在 使 用 和 例 行 保 养 中 ,未 按 柴 油 机 厂 或 汽 车 厂 的 规 定 操 作 ,未 及 时 排除 柴 油 机 的 故 障 ,最 后 导 致 大 的 停 机 、 停 车 故 障 。 例 如 ：a.启 动 柴 油 机 后 ， 立 即 加 负 荷 工 作 。b.大 负 荷 工 作 后 立 即 停 机 。c.不 按 规 定 保 养 和 更 换 柴 油 机 的 进 气 系 统 、 润 滑 系 统 和 曲 轴 箱 的透 气 孔 。d.不 及 时 排 除 增 压 器 的 漏 油 现 象 ， 造 成 增 压 器 的 涡 轮 结 碳 ， 损 坏增 压 器 。增 压 器 失 效 模 式 分 析 谢 谢 ！