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废气涡轮增压器的工作原理与使用 1 课目 废气涡轮增压器工作原理与使用目的 通过学习掌握涡轮增压器的原理 并能正确使用与维护内容 1 废气涡轮增压器的工作原理2 废气涡轮增压器的使用与维护时间 45分钟方法 理论讲解要求 1 课中专心听讲2 课后认真复习 教学提要 2 一 增压式柴油机的工作原理发动机依靠燃油在气缸内燃烧发出功率 因此 进入缸内的燃油和空气是最基本的两大要素 两者要合理调配 燃烧才能完全 使之功率大而燃油省 燃油的输入量是可以控制的 而关键是空气 一般发动机靠自然吸气 空气吸入量受发动机进气系统阻力的限制 仅能吸入70 80 的空气量 因此功率难以提高 增压型柴油机的基本特征就是采用了 增压器 使进入气缸的空气不是依靠自然吸气 而是由增压器强制将空气压入或 填入 气缸 使空气量增多 喷射的燃油量也可相应增加 使发动机不但功率大大提高 而且因燃烧完全 相应降低了耗油量 尾气烟度也有所改善 那么 柴油车为什么要增压呢 一 废气涡轮增压器的工作原理 3 柴油机为什么要增压 简单的说 柴油机使用涡轮增压 增压中冷 技术主要是提高发动机的功率 以康明斯B系列6缸机为例 自然吸气型额定功率为96KW 130马力 增压型额定功率为118KW 160马力 增压中冷型额定功率为140KW 190马力 通过数据显示 发动机的功率明显提高 另外采用不变缸径 和缸体 缸盖等零部件完全通用的方法 降低了生产成本 减少了备件品种 发动机紧凑 体积和重量明显减小 燃油消耗降低 提高了经济性 有利于降低噪声和排放标准 此外 在高原地区使用 动力可保持不变或损失较少 增压器的种类很多 按照驱动增压的形式可分为机械式增压 废气涡轮增压及复合增压等 目前使用最广 最有效的是废气涡轮增压 4 二 废气涡轮增压器的结构 增压 中冷 结构 5 采用废气涡轮增压器 6 7 增压器剖面图 8 9 三 废气涡轮增压器的工作原理 将柴油机排气管接到增压器的涡轮壳上 柴油机排出的高温和有一定压力的废气经涡轮壳进入喷嘴环 由于喷环的通道面积做成由大到小 因而废气的压力和温度下降 而速度却提高 这个高速的废气流 按着一定的方向冲击涡轮 使涡轮高速旋转 废气的压力 温度和速度越高 涡轮转的越快 通过涡轮的废气最后排入大气 因为涡轮与压气机叶轮固定在同一根转轴上 所以压气机叶轮也与涡轮以相同的速度旋转 将经过空气滤清器滤清过的空气吸入压气机壳 高速旋转的压气机叶轮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 扩压器的形状做成进口小出口大 因此 气流的速度下降压力升高 再通过断面由小到大的环形压气机壳使空气气流的压力继续升高 这个高压气体经柴油机进气管进入气缸与柴油混合燃烧 从而实现增压 10 原理图 11 原理图 12 涡轮增压器由于其流量 效率 压比有一定的范围 匹配仅能使发动机的一个特定工况得到最佳匹配 如最大扭矩 转速工况 在发动机转速和负荷高于或低于这个匹配点时 涡轮增压器效率将降低 旁通阀涡轮增压器对于上述问题是一个相当有效的解决方法 当压气机出口压力过高时 旁通阀自动打开 使一部分柴油机排气不经过涡轮直接进入管 增压器转速降低 压气机出口压力下降 达到既改善低速性能 又避免高速工况时气缸爆发压力过高和增压器超速的目的 旁通阀涡轮增压器 13 二 废气涡轮增压器的使用与维护 一 废气涡轮增压器的使用车用增压柴油机都采用废气涡轮增压器 它处在高温 高速下工作 使用时应注意以下几点 1 废气涡轮增压器的最高工作转速可达10万转 分钟以上 因此 一般都采用浮动轴承 为确保高速下浮动轴承的润滑 柴油机起动后应怠速动转几分钟 待机油达到一定的温度和压力后 方可加速加负荷 以免突然加速加负荷时 轴承无油磨损 甚至卡死 同时在停机前 应使柴油机逐渐减小负荷 并经怠速运转2 3分钟后 方可停机 14 2 柴油机带负荷运转时 增压器进油压力不得低于200Kpa 进油温度不得超过80 以保证增压器在良好的润滑条件下运转 3 长时间车辆不动的情况下 在初起动前 从润滑油进口添加少许机油 4 按说明书规定 做好增压器维护工作 内容包括 经常检查外部接头的紧固状况 定期清洗滤清器 定期清洗涡轮和压气机 定期检查更换增压器转子轴轴承 5 在高原地区运行时 废气涡轮增压柴油机能补偿由于空气稀薄引起的功率损失 功率下降程度小于非增压柴油机 因而更为适用 15 预先润滑增压器 启动前怠速运转 停机前将转速降到怠速运转 低温启动发动机怠速运转5分钟 避免发动机突然加大油门运转 避免发动机长时间怠速运转 16 二 柴油机增压后的性能变化 优点 1 柴油机有效功率提高 可提高20 40 2 柴油机的经济性改善 有效燃油消耗率显著降低 3 柴油机的排气污染和噪声降低 4 高原恢复功率 在平原条件下 增加扭矩 缺点 1 主要零部件的机械负荷与热负荷增高 材料强度降低 2 低速扭矩性能和瞬时响应性变差 低速时增压压力不足 循环供气量下降使增压柴油机的扭矩储备性差 17 这节课我们学习了柴油机