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认识涡轮增压器

日期时间:2012-5-17 16:52:49

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涡轮增压器是一种利用发动机排出废气的剩余能量来工作的空气泵。所以全称应叫:废气涡轮增压器。废气驱动涡轮转动而它与压气机叶轮相连接。当涡轮增压器转子转动时,压缩空气被强制输送到发动机的燃烧室里,由于增加了压缩空气的质量,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。一台装有涡轮增压器的发动机的功率输出与其非增压时相比可增加40%或更多。当发动机低速或怠速运行时,极少的能量被释放到排气管中。但当发动机发出功率时,就有大量的能量以高温燃气的形式在气缸中膨胀做功并被排放到排气系统中,这时,涡轮增压器吸收其中的部分能量,用它来把尽可能多的空气送到发动机中去。随着气缸中压力的增加,有越来越多的能量来驱动涡轮增压器,从而连续不断地提高增压器的转速。(见下图)

涡轮增压器原理

  由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气,燃油在发动机气缸里燃烧时会燃烧得更充分、更彻底。发动机进气管的空气保持正压力(大于大气压的压力)对发动机有几方面的好处。当发动机进排气门重叠开启时,新鲜空气吹入燃烧室,清除所有残留在燃烧室里的废气,同时冷却气缸头、活塞和气门。一般的4缸机涡轮增压器额定转速在130,000-150,000转/分左右。而六缸机增压器的转速在80000转/分左右。  

废气涡轮增压的优点:
  a.增压器与发动机只有气体管路连接而无机械传动,因此增压方式结构简单,不需要消耗功率。
  b.在发动机重量及体积增加很少的情况下,发动机结构无需做改动,便很容易提高功率20%-50%。
  c.由于废气涡轮增压回收了部分能量,故增压后发动机经济性也有明显提高,再加上相对减小了机械损失和散热损失,提高了发动机的机械效率和热效率,使发动机涡轮增压后燃油消耗率可降低5%-10%。
  d.涡轮增压发动机对海拔高度变化有较强的适应能力,因此装有废气涡轮增压车在高原地区具有明显的优势。

一. 增压器结构
  增压器分为三大部分:压气机部分、涡轮部分和中间体部分。
  1.压气机部分:
  a.作用:吸入新鲜的空气并使其压缩后送入气缸。
  b.组成:压气机壳体、叶轮和轴端螺母。叶轮需要动平衡。

  2.涡轮部分:
  a.作用:利用发动机排出的高速高温气体驱动转子轴高速旋转。
  b.组成:涡轮箱、涡轮转轴、隔热罩和。涡轮转轴需要动平衡。

  3.中间体部分:
  a.作用:支撑并润滑和冷却转子轴,阻止燃气和空气向轴承体内的油腔泄漏;同理,也阻止燃油向外界泄漏。
  b.组成:轴承体、浮动轴承、止推轴承板、止推片、档油片、轴封套、封油盖、胶圈和密封环等总成需要动平衡。

  4.其他
  a.放气阀作用:该装置经过精确的调整,当它打开时,一部分燃气被旁通掉,即不再通过涡轮,这样就限制了转轴的转速,也就控制了增压压力。是使发动机在高转速或高负荷时,消除进气管里空气压力过大(过增压)的可能性。
  b.润滑作用:润滑油是通过油孔和油槽流入两个主轴承的。润滑油通过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承体和轴颈。润滑油还有一部分从进油孔直接进入止推轴承。润滑油靠重力从中间体排出。
  c.密封作用:密封系统使中间体同涡轮端和压气机端分开。密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内,并阻止燃气和空气从这两个区域流入中间体。密封系统由密封环、和O 形圈、甩油环等组成并完成密封任务。
  d.紧固件:各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。涡轮箱和压气机壳同中间体及转子总成靠螺栓和压板来连接。

增压器的正确使用
1.必须注意按规定牌号加注润滑油。
  增压器的转子轴转速高达150000r/min,因此,增压器采用的是全浮动轴承。全浮动轴承与转子轴和壳体轴承之间均有间隙,当转子轴高速旋转时,具有0.25-0.4Mpa压力的润滑油充满这两个间隙,使浮动轴承在内外两层油膜中随转子轴同向旋转,但其转速却比转子轴低得多,从而使轴承相对轴承孔和转子轴的相对线速度大幅度下降。由于有双层油膜,可以双层冷却,并产生双层阻尼。由此可知,浮动轴承具有高速轻载下工作可靠等优点,但同时浮动轴承对润滑油的要求很高,应采用40CD以上的润滑油。

2.所用润滑油必须清洁,否则将加速轴承磨损,甚至导致增压器及发动机性能恶化。因此,必须严格按照保养规定,定期清洗或更换机油滤清器滤芯。1500km磨合期更换一次机油和滤芯,以后每10000km更换一次机油。

3.应按保养规定定期清洁空气滤清器,每两年便更换一次空气滤清器滤芯或按行驶里程定期更换。使用中应经常检查进气系统和排气系统的密封性。

4.为确保浮动轴承的润滑,发动机刚起动时,应怠速运转几分钟(至少30s),因为机油的压力以及机油循环至浮动轴承处需要一定时间,否则浮动轴承的润滑条件得不到保障,加剧轴承磨损,甚至发生卡死故障。停机时也同样如此,逐渐减少负荷,直至怠速运转几分钟后方可停机。


增压器常见故障及排除
小型增压器原则上是不允许拆解的。

1.增压器转子轴卡死的原因有:
 (1)机油压力偏低。
 (2)增压器进油管接头松动、漏油,导致转子轴和衬套缺油卡死。应旋紧接头螺套或更换。
 (3)机油不清洁堵塞止推铜板和浮动轴承油孔。应更换机油,清洁或更换机油滤清器。
 (4)发动机冷起动突然加速导致机油来不及润滑浮动轴承。应怠速几分钟后加速。
 (5)发动机经常紧急起动和急停机。在起动和停机过程中,均应怠速运转几分钟,然后逐渐增加或减小负荷。

2.增压器漏油
 (1)转子轴与浮动轴承间隙过大,甚至叶片和壳体相蹭,应更换增压器。
 (2)增压器机油回油管堵塞,应清理增压器回油管,必要时更换橡 胶套管。
 (3)发动机呼吸器堵塞,致使增压器回油不畅。疏通空滤或更换。
 (4)增压器压气机出气管漏气。更换胶管或紧固。
 (5)空气滤堵塞。清理。
 (6)增压器型号不符。更换。
 (7)叶片断裂、断轴。更换增压器。

3.增压器声音异常,发动机功率下降。
 (1)增压器涡轮或叶轮损坏,已和壳体相蹭。更换增压器。
 (2)增压器和发动机连接口漏气。更换胶管或紧固。
 (3)放气阀损坏。重新调整或更换。
 (4)放气阀胶管破损。更换。
 (5)空气滤坏,叶轮磨损。更换空滤。
 (6)增压器进入异物。更换增压器。