涡轮增压器工作原理技术ppt课件

1、涡轮增压器任务原理侯旭东前言 讨论涡轮增压发动机系统之前，先回想一下 内燃机的根本任务原理及其同空气增压系统的关系。 内燃机是一种耗气机械，由于燃油需求与空气混合才干完成熄灭冲程。一旦空燃比到达某一值后，再添加燃油，除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外，不会产生更多功率。发动机供油越多，黑烟就越浓。因此，超越空燃比极限后，添加供油量只会呵斥燃油耗费量过多、大气污染、废气温度升高，并使柴油机寿命缩短。由此可见，添加空气量的才干对发动机来说是多么重要 .废气涡轮增压系统 涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来任务的空气泵。废气驱动涡轮叶轮总成，它与压气机叶轮相衔接，如图1 所示。当涡轮增压器

2、转子转动时，大量的紧缩空气被保送到发动机的熄灭室里。由于添加了紧缩空气的分量，就可以使更多的燃油喷入到发动机里去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多的功率。 图1空气增压系统的优点 涡轮增压有许多益处。非增压发动机经过曲轴的运动直接从大气中吸进空气，而涡轮增压器向发动机提供紧缩空气。由于进入气缸的空气增多，所以允许喷入较多的燃油，使发动机产生较多的功率并具有较高的熄灭效率。这意味着一台尺寸和分量一样的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机一样的功率。其它还有节约燃油和降低排放等优点。空气增压系统的优点 由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气，燃油

3、在发动机气缸里熄灭时会熄灭得更充分、更彻底。发动机进气管的空气坚持正压力大于大气压的压力对发动机有几方面的益处。当发动机进排气门重叠开启时，新颖空气吹入熄灭室，去除一切残留在熄灭室里的废气，同时冷却气缸头、活塞和气门。 涡轮增压器可使非增压发动机在高原上任务时得到氧气补偿使其到达规范大气条件。发动机和涡轮增压器相匹配，使进气管压力坚持海平面大气压。而一台自然吸气的发动机，随着海拔高度的添加，其功率将下降。 涡轮增压器的零部件 废气涡轮增压器囹2是由废气驱动的涡轮和径流式压气机组成的，它们分别被安装在轴的两头并有各自的铸造壳体。轴本身被安装在中间壳中并由中间壳来支撑。中间壳的两侧分别同压气机壳和

4、涡轮壳相衔接，典型的涡轮增压器转速可以在100000转/分以上。 图2涡轮增压器构造 涡轮 涡轮部分是个向心式的径流或混流安装，由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳组成，进气口位于涡轮壳的外直径处。废气流进涡轮，经叶轮叶片，从涡轮壳直径的中心部位流出。 压气机 压气机部分是个离心式或径向外流式安装，由铸造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳组成，进气口位于压气机壳直径的中心部位处。空气在压气机内向外流，经叶轮叫片，从压气机壳的外直径处流出。 中间壳和转子 涡轮增压器卸去所衔接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和转子总成。中间壳又称轴承壳以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的轮轮系统。这一

5、为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样接受重的载荷，而是必需准确地定位两只叶轮的位置，使其尽能够接近两端壳子的轮廓型线。这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入光滑油。注入到间隙里的光滑油对提高涡轮增压器的效率和延伸运用寿命是极其重要的。 图3是光滑油流动的表示图，它阐明从发动机光滑系统流出的光滑油是如何经过油孔和油槽流入两个主轴承的。光滑油流过轴承中的油孔去光滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈。光滑油也从进油孔直接进入推力轴承，或者经过在压气机壳后盖板的油道进入推力轴承。光滑油靠重力从中间壳排出。 密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开。密封限制光滑油流进压气机和涡轮区域内，并阻

6、止燃气和空气从这两个区域流入中间壳。密封系统由活塞环密封、石墨和O形图密封、甩油环以及迷宫螺纹状的密封组成，以完成密封义务。当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时，密封开场起作用，如图3所示。 图3图3 图3 涡轮增压器光滑油路 各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。止推部件用来保证轴向位置。轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来衔接压气机叶轮和涡轮叶轮。涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和或压板、锁紧板来衔接。 操作步骤预防性维护 多年的阅历通知我们，呵斥涡轮增压器事故的主要缘由是光滑问题，例如光滑油供油滞后、节流或缺油和在光滑油里有杂质等。占第二位的缘由是外来物体进入压气机叶轮或涡

7、轮叶轮。 要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器、光滑油质量和光滑油滤清器等的维护保养。由于涡轮增压器任务转速很高，所以良好的维护保养是非常重要的。适当的操作步骤和预防性的维护保养，可以保证涡轮增压器的运用寿命和良好性能。 除了偶尔要对压气机进展清洗以外，不需求单独对涡轮增压器作周期性的维护保养。由于普通的维修人员没有公用设备是不能对涡轮增压器做校准和调整任务，并且涡轮增压器的光滑油是由它所在的发动机供应的。所以涡轮增压器的预防性维护保养主要是保证发动机与空气增压系统的完好性以及不让发动机以损害涡轮增压器和发动机本身的方式来任务。 以下预防性措施以确保涡轮增压器有最长的任务寿命 在发动机光

8、滑油压力建立以前，必需使发动机坚持在怠速形状 1发动机在启动之后立刻加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充分光滑的情况下就以最大转速任务。涡轮增压器在光滑不充分的情况下任务会损坏它的轴承。反复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏。 2建议驾驶员起动发动机后应先怠速运转3-5分钟。在发动机停车之前，要使它的温度和转速逐渐地从最大值降下来 涡轮增压器的任务转速和延续任务温度都比其它机器要高。当发动机在最大输出功率或最大扭矩形状下任务时，涡轮增压器的转速和温度也到达最大值。当发动机在这一任务点忽然停车时，会使发动机尤其是涡轮增压器出问题。这时需求发动机中速怠速或在轻负荷工况下任务一段时间，同时仍要

9、坚持发动机的光滑油压力和流过冷却系统的空气量不变。遵照这些准那么可以防止涡轮增压器长期在缺乏光滑油的情况下运转，并可以防止涡轮增压器内部积碳景象，这是在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留光滑油碳化而构成的。 预先光滑涡轮增压器在改换滑油或做任何维修包括放出光滑油之后，涡轮增压器需求进展预先光滑。在发动机启动前要将曲轴盘动几次。启动发动机后，在进入高速运转前，让它怠速一段时间，以建立起整个光滑油循环和压力 低温时启动发动机必需谨慎 当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的光滑油压力和流量。在这种情况下，发动机启动后必需怠速几分钟才干进入高速任务形状。 要防止发动机长时间的怠速

10、当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，光滑油会经过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这普通不会呵斥机械损伤，但会弄脏叶轮，运用户产生埋怨。 安装和启动步骤 安装者应遵守以下预防措施，以确保胜利地改换涡轮增压器。 1。要确保包括光滑油泵和整个发动机形状在内的发动机光滑系统的完好，确保一切通道和管路畅通，使它们可以产生和坚持所需的光滑油流量和压力。 2。要确保光滑油进口供油管路和出口排油管路清洁并布置适当。 a.光滑油进出油管路的布置应尽量减少从发动机排气管和其他高温热源传来的热量。 b.光滑油进油管被积碳堵塞时，要改换它 c.假设运用软管，要确保管子不硬化、不折叠，它的内衬不损坏、不

11、剥落 d. 假设运用金属管，要确保管子无节流或折叠景象 e.一些光滑油进油软管有可以反复运用的接头，这样允许只互换软管而不换接头。要确认接头安装正确，软管的内衬碎片不能被遗留在油管总成中。 3。当涡轮增压器光滑油进出口处运用液体成型的密封垫片和密封条时，曾经发现过这样的问题：即在拧紧接头时，这种密封垫片和密封条因受挤压而被挤入光滑油的油道中。当这种资料进入光滑油进口后，流向一个或多个轴承中去的光滑油将被堵塞或切断，光滑油流量和压力会迫使这种资料进入轴承，从而引起轴承的异常磨损。在中间壳光滑油出口处，由于沉淀物增多，足以在出口处构成光滑油的节流景象。 4.对涡轮增压器进展预光滑时要留意不可使光滑

12、油浸没增压器 5.从开口的光滑油供油管道中去除空气。把光滑油排油管从涡轮增压器上装配下来，这时，盘动曲轴而不启动发动机，直到光滑油从中间壳排油口中流出。假设光滑油延续不断地从排油管中流出来，就阐明空气泡曾经被排出光滑油系统。用漏斗把光滑油倒回到排油管中。6.要确保光滑油清洁并处于正常任务所需求的油量程度上。假设有能够，该当用清洁的光滑油灌满光滑油滤清器，以减少启动发动机所需的时间。缺点诊断 在找出问题的缘由之前，不能如通常所做的那样先轻率地把涡轮增压器从发动机上拆下来，而应该先检查和评价涡轮增压器的任务情况。现场出现的问题大多数可以经过系统缺点诊断来处理。 假设必需把涡轮增压器从发动机上拆下来

13、，那么在把软管、夹头和接头拆下来时，要确定接头能否是紧的，能否有漏气。由于一旦把涡轮增压器拆下来后，就很难证明产生这类问题的真正缘由 改换了新的涡轮增压器的立刻出现缺点能够与以下要素有关： 1)没有完全处理呵斥需求改换涡轮增压器的问题；2)在改换涡轮增压器时产生的问题； 3)涡轮增压器本身有缺陷。 一台曾经正常运转的涡轮增压器，在以后的日子里是不大能够再发现缺陷的。由于在涡轮增压器任务时，只需察看它的转速和温度就可以很快地发现问题。安装或发动机系统的问题也可以在改换涡轮增压器时立刻暴显露来。留意：假设涡轮增压器能自在转动并不擦内壳的话，就不要急于断定为涡轮增压器的问题。 必需强调的是，涡轮增压

14、器根本不会改动发动机本身的任务特性。涡轮增压器不是一种能源，它独一作用是向发动机提供更多的紧缩空气，使发动机可以熄灭更多的燃油，从而产生更多的功率。它之所以可以任务完全是取决于发动机废气的流量、压力和温度。 涡轮增压器是一个完好的任务系统中的一个主要部件。只是为了方便起见，才把涡轮增压器用螺栓安装在发动机的外面，但它的作用绝不亚于发动机的凸轮轴或活塞。涡轮增压器不能够纠正或抑制诸如发动机燃油系统、发动机定时、空气滤清器堵塞、轴瓦缺点等一类的机械缺点或缺陷问题。因此，假设一台增压的发动机发生缺点，而涡轮增压器曾经被检查并已确定是任务正常的，那么就要象对非增压的发动机一样进展缺点检修。简单地交换一

15、台好的涡轮增压器并不能排除发动机本身的机械缺点。 了解涡轮增压器在整个发动机任务系统中的作用，对胜利地诊断和排除缺点是非常重要的。同样，更好地了解涡轮增压器的一些特点会有助于断定涡轮增压器的损坏或缺陷以及每次都能一次就安装正确。下面的步骤是对发动机任务情况变化的综合评价。在发动机上进展缺点分析也将有助于揭露任何外部的或与呵斥涡轮增压器缺点有关的发动机的问题，这些缺点必需被排除，以防止新换上的涡轮增压器的损坏 警告： 1) 做增压器检查时不能起动发动机，且必需求等到发动机冷下来后才干开场检查。2) 在不装进气管和不衔接空气滤清器的情况下使涡轮增压器运转，会呵斥人员损伤。外来物体进入涡轮增压器内可

16、 能会呵斥机组损坏。 涡轮增压器缺点诊断流程图 图1 图2 维修 检 查 根本步骤如下 1) 目测和仪器检测检查涡轮增压器的外部和安装情况。听一听能否有不正常的机械噪声。目测一下能否有漏气、堵塞、温度过高、节流或叶轮碰壳体的情况。在怠速或低功率时看起来似乎是少量的、不严重的系统漏气，在额定负荷时会严重地影响发动机的空燃比和涡轮增压器壳体中的气体压力。所以一旦这种漏气发生，在额定负荷时将会产生严重问题。 a.听一听能否有不正常的机械噪声并看一看振动情况。b.听一听能否有高频噪声，这能够阐明有空气或燃气走漏。c. 听一听周期性噪声的程度，这能够阐明在空气滤清器和管道中有节流。d. 检查螺母、螺栓、压板和垫片能否有漏装或松动景象。e. 检查发动机进排气管及其管道和固定件能否有松动和损坏。f.检查光滑油进出管道能否有节流或损坏景象。 g.检查涡轮增压器壳体能否有裂纹或损坏。h. 检查外部光滑油或冷却介质能否有走漏，检查涡轮增压器外外表能否有污物沉淀阐明空气、光滑油、排气或冷却介质走漏i.检查能否有明显的热变色。j. 检查空气滤清器能否有明显的节流景象。 k.查废气放气阀能否有自在运动和损坏。必需确保软管情况良好，接头是紧的。按照设备的原始规范来检查校准和控制系统。l.核实涡轮增压器的构造参数对该用途来说能否是正确的。记住：这些问题被排除的本