废气涡轮增压器的工作原理

废气涡轮增压器的工作原理 摘要：本文为大家讲述柴油发动机涡轮增压器的一些基本知识，具体为您讲述废气涡轮增压器的工作原理。 废气涡轮增压器由涡轮、中间壳和压气机组成。它的工作原理如图1所示。 图1库气涡轮增压器工作原理示意图 1-排气管2-喷嘴环3-涡轮4-涡轮壳5-轴6-轴承7-扩压气8-压气机叶轮9-环形压气机壳10-进气管 柴油机排出的具有8001000K高温和一定压力的废气经排气管1进入涡轮壳4里的喷嘴环2。由于喷嘴环通过的面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度提高，使它的动能增加。这股高速废气流，按定的方向冲击涡轮，使涡轮高速运转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转的就越快。通过涡轮的废气最后排入大气。 因为涡轮3和离心式压气机叶轮8固装在同一根轴5上，所以两者同速旋转。这样，将经过空气滤清器的空气吸入压气机壳，高速旋转的压气机叶轮8把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加并进入扩压器7。扩压器的形状做成进口小出口大，因此气流的流速下降，压力升高，再通过断面由小到大的环形压气机壳9使空气流的压力继续提高，压缩的空气经柴油机进气管10进入气缸。 废气涡轮增压器用的压气机多采用离心式，它的出口气体压力可达140300kPa，甚至可达到500kPa。 废气涡轮增压器的一个主要性能指标是压力升高比，简称压比k。它是指压气机的出口气体压力(Pk)与进口气体压力P1之比值。 废气涡轮增压器按压比可分为低、中、高三种类型，低增压的压kl.4;中增压的压比k=1.42.0;高增压的压比k2。现代柴油机多采用高压比增压器。 汽车用废气涡轮增压器的涡轮多采用径流向心式。进入涡轮的废气流则多利用脉冲式，以使废气的能量得到充分利用。为此，进入增压器的排气管做成分置式，如对发火顺序为1-5-3-6-2-4的6缸机而言，一般1、2、3缸共用一根排气管，沿着涡轮壳上的一条进气道通向半圈喷嘴环;4、5、6缸共用另一根排气管，沿着涡轮壳的另一条进气管通向另外半圈喷嘴环。这样，每根排气管里的排气间隔为240大于一个冲程，使排气互不干扰，可以充分利用废气的脉冲能量驱动涡轮。并且压力高峰后的瞬时真空有助于气缸扫气(见图2)。 图2Steyr-WD615柴油机废气增压系统简图 l-空气滤清器2-防冒烟限位器通气管3-连接管4-进气管5-中间冷却器6-水箱7-风扇8-排气管9-涡轮10-压气机 要使充气密度提高，可以增大压气机的压比。但当kl.8时，空气密度将随压比升高而减小，且空气温度随压比的升高而升高，加大了柴油机零件的热负载和加大了排气污染。一般采用降低进气温度，来提高充气密度。 有些增压柴油机安装有中间冷却器。试验证明，进入气缸的空气温度每下降10K，功率可提高2.5%3%，中间的冷却器的效果越显著，增压压力越高。 中间冷却器的结构同散热器。它安装在散热器前方，使热空气利用柴油机上的气管涡轮压气机风扇进行冷却。也有的是利用冷却水冷却，其结构外形随机型而异。增压器的基本知识想咨询更详细的信息？联系我们 2009-11-30 17:16:31一、废气涡轮增压器的工作原理：增压器的基本原理：废气涡轮增压器是利用柴油机排出的具有一定温度和压力的废气能量，经过涡轮转换为转子的回转机械能，从而带动与其同轴的压气机叶轮高速旋转，将新鲜空气加压提高密度后经气管送入气缸，增加了气缸的充气量，从而可以向气缸内喷入更多的柴油提高柴油机的功率。因此，增压是不增加柴油机排量和转速的情况下，提高动力性，改善经济性，降低排气污染的行之有效的手段，也是目前柴油机的发展趋势。在高原地区，由于气压低，空气稀薄缺氧，自然吸气的发动机功率会有所下降，采用废气涡轮增压器的发动机，海拔的升高对功率的影响较小，因此涡轮增压器在高原运行时随着海拔高度的升高，其转速也会上升，提高了增压压力，可以补偿因海拔高度升高而引起进气密度下降的影响，从而可以减少发动机功率下降的幅度。因此采用废气涡轮增压技术也是恢复发动机高原功率的有效措施。增压器的润滑：增压器的润滑油由柴油机主油道供给，回油靠自重直接流回油底壳，为避免增压器漏油，以保证增压器正常、可靠的工作，必须注意其进油及回油的畅通，不得有渗漏现象，回油管截面积及形状不得改变。二、涡轮增压器的结构简介：涡轮增压器一般由涡轮、中间体、压气机三大部分组成。为了进一步改善涡轮增压器柴油机加速、爬坡能力，满足配套动力的使用要求，本机的废气涡轮增压器带有排气放气阀。（1）涡轮部分：主要包括涡轮壳，单级径流式涡轮、它们是一个能量转换器。柴油机排出的废气经过涡轮壳进入喷嘴并以一定的方向喷向涡轮叶轮时，将废气的热量及压力能变成动能，从而使涡轮高速旋转。（2）中间体：中间体是支承转子总成及固定涡轮壳、压气机壳的中间支承体，也是润滑和冷却浮动轴转子的润滑箱。（3）压气机部分：主要包括单级离心式压气机叶轮、扩压器及压气机壳体，空气经空气滤清器被高速旋转的压气机叶轮吸入，使空气流速增加，压力升高，在京扩压器与压气机壳体使气流的动能转变为压力能，压力进一步提高后经发动机进气管进入气缸，从而使进入发动机气缸的空气密度增加。涡轮轴与涡轮采用摩擦焊连成一体，压气机叶轮以过渡配合装入涡轮轴上，并用自锁螺母压紧。整个转子总成经过非常精确的动平衡，以保证高速运转情况下正常工作。转子总成的支承采用内支承，即两个全浮式浮动轴承布置在两叶轮之间的中间体上，转子的轴向力由固定在中间体上的止推轴承装置承受。增压器的润滑采用压力润滑，其作用是保证转子和轴承在正常运转下获得足够的润滑强度和冷却强度。（4）排气放气阀：涡轮增压器采用排气放气阀的目的是为了保证发动机在低、中速范围内与涡轮增压器具有最佳的匹配效果，以便发动机能够得到较充足的空气量，并与随之加大的燃油供给量相适应，增大低速扭矩，改善燃油消耗，在高速范围通过排气放气（即部分废气不经过涡轮而直接进入排气管）以避免增压器转子超速或增压压力过高而引起气缸内燃烧压力过大，加剧发动机的机械负荷等。也就是说，涡轮增压器采用排气放气阀，重点是改善发动机的低速扭矩特征，同时兼顾发动机在高速运行时性能指标及使用可靠性。排气放气阀的启闭由增压压力自动控制，将压气机出口的增压压力引入放气阀调节器的密闭压力室内，当增压压力达到或超过规定值时，其膜片将克服左边的弹簧力，与连动推杆一起向左移动，推动摇臂绕销轴旋转，使放气阀开启，实现排气旁通放气，控制增压器转速的上升。注意：放气阀的开启压力规定值时由厂家设定，用户不得进行任何调整，即联动推杆上的调节螺母不得拧动，否则将会严重损害发动机的动力性、经济性及使用可靠性。三、增压器的保养与维修1、增压器的保养 为了保证增压柴油机能有效可靠的工作，除了正确使用操作外，还必须对增压器进行定期维护保养，但应注意，涡轮增压器属精密高速旋转机械，其最高转速为12万转/分甚至更高，正常也在89万转/分，因此非必要情况，不得随意对增压器总成进行解体，当因粘污或积炭过多造成转子转动不灵活或柴油机性能变差时，可在不全部解体增压器的情况下进行简单的清理与清洗，具体方法如下：清除增压器表面的灰尘及油污。把增压器从柴油机上拆下，注意不得以联动推杆为把手起增压器。应先拆下引气管，然后拆下放气阀调节器装置。拆下压气机壳、涡轮壳及进回油法兰。清理和清洗压气机壳、涡轮壳以及两个叶轮表面。从进油口处注入适量的干净清洗剂，同时用手转动叶轮，反复进行直接转动灵活。组装并安装到柴油机上。注意：在拆装和清洗过程中不得碰撞叶轮，如有碰撞，不得将变形的叶片校正后继续使用。清洗剂可用煤油、汽油或质量较好的柴油。2、增压器的检查转子径向间隙的检查检查时用手沿径向压力下压气机叶轮，并用厚薄规测量压气机叶轮与压气机壳之间的最小间隙，此值应小于0.10mm,若小于此值应调换浮动轴承。转子轴向间隙的检查检查时可用磁性座固定在涡轮壳出口法兰面上，使百分表与涡轮转子轴面端面接触，再将涡轮转子沿轴向推或拉，测得的差值即为轴向间隙值，新增压器的间隙值应0.10mm,使用极限为0.25mm,这时应进行总成解体，更换磨损零件。四、增压器的使用注意事项1、柴油机静态供油提前角必须在规定的曲轴转角范围内（1416CA），提前角过大将会由于缸内爆发压力过高引起机件的损坏，影响使用可靠性，因此使用中提前角不得超过上限。2、柴油机起动后或停车前，均应空转35分钟，以保证柴油机热车或冷却均匀进行，一般情况下，不宜突然改变转速和负荷，怠速运转时间不得超过10分钟，严禁空负荷大油门运行。3、凡是新机使用前或更换机油、机油滤芯以及长期停放后（约一周时间以上），必须松开增压器上面的进油口接头，注入洁净的机油，使涡轮转子轴承得到充足的初期润滑（加油时注意所用器皿、工具、相关零件及周围环境要洁净，否则得不偿失）。4、必须采用CD级增压柴油机机油，按使用环境温度选择牌号，按规定定期更换，加入前要经过沉淀和过滤。5、冷却水必须是饮水，否则易引起冷却水路的堵塞。6、柴油机进空气的洁净程度，对柴油机的使用寿命有极大的影响。严禁柴油机在不装空气滤清器或空气滤清器失效以及进气系统漏气的情况下工作。7、空气滤清器阻塞将造成增压气机端渗漏机油，因此必须定期保养或更换滤芯。8、更换旋装一次性的机油滤罐，应先将新滤罐加满洁净的机油，安装前用少许机油涂在密封圈的表面，用手拧至密封圈后接触在拧紧3/4圈（新滤罐不加油，再起动柴油机时，由于气阻会造成无油压。