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增压器的基本知识

2009.11.30  

 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8~9万转/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(14℃—16℃CA),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3—5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。

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