【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小氣體的體積，這樣，在單位體積里，氣體的質(zhì)量就大大增加了，進(jìn)氣量即可滿足燃料的燃燒需要，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。 增壓過(guò)程中采用的壓氣機(jī)又叫做增壓器。廢氣渦輪增壓是進(jìn)氣增壓的一種方式。發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方法根據(jù)驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來(lái)源的不同，基本上可以分為三類：第一類是機(jī)械增壓系 統(tǒng)，增壓器由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)齒輪 (或鏈條等 )直接驅(qū)動(dòng)。第二類是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，增壓器是由發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排出的廢氣帶動(dòng)的。第三類是復(fù)合增壓系統(tǒng)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)上，既采用廢氣渦輪增壓器，又同時(shí)應(yīng)用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式增壓器。此外還有慣性增壓、氣波增壓等其他增壓方式。 這就是我們平時(shí)最常見的渦輪增壓裝置了，增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)任何機(jī)械聯(lián)系，實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快 ，廢氣排出速度與禍輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 10 頁(yè) 共 21 頁(yè) 的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率及扭矩要增大 20%— 30%。但是廢氣渦輪增壓器技術(shù)也有其必須注意的地方，那就是泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉(zhuǎn)子，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)泵輪，泵輪帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常 見的機(jī)械滾針或滾珠軸承無(wú)法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動(dòng)軸承，由機(jī)油來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。 渦輪增壓器的設(shè)計(jì)考慮因素 渦輪增壓機(jī)的一個(gè)主要問(wèn)題是：當(dāng)踩下油門時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)立即產(chǎn)生增壓，而是需要幾秒時(shí)間使渦輪提升轉(zhuǎn)速，之后才能產(chǎn)生增壓。這樣就產(chǎn)生了延時(shí)感，即踩下油門后，要等渦輪轉(zhuǎn)速上升，汽車才會(huì)加速前進(jìn)。 減少渦輪延時(shí)的方法之一是減小旋轉(zhuǎn)件的慣性，這主要通過(guò)減少旋轉(zhuǎn)件的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣就使渦輪和壓縮機(jī)能夠更快地加速，更快地產(chǎn)生增壓。 減小渦輪增壓器的尺寸是降低渦輪 及壓縮機(jī)慣性的一個(gè)有效方法。小型渦輪增壓機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)能更快地產(chǎn)生增壓，但無(wú)法在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速、更多空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生更多的增壓。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，更多的尾氣會(huì)經(jīng)過(guò)渦輪，還可能存在使渦輪轉(zhuǎn)速過(guò)快的危險(xiǎn)。 大型渦輪可以在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較多的增壓，但因?yàn)槠錅u輪和壓縮機(jī)偏重，以致加速緩慢，從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的渦輪延時(shí)。幸運(yùn)的是，我們可以通過(guò)一些小竅門來(lái)克服這些問(wèn)題。 多數(shù)渦輪增壓機(jī)都有一個(gè)廢氣泄放閥，由于它的存在，我們可在采用小型渦輪增壓機(jī)降低增壓延時(shí)的同時(shí)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)渦輪旋轉(zhuǎn)過(guò)快。廢氣 泄放閥是一個(gè)閥門，它使排出的廢氣繞過(guò)渦輪葉片。 廢氣泄放閥能感知增壓壓力。如果壓力過(guò)高，廢氣泄放閥就會(huì)指示渦輪旋轉(zhuǎn)太快，此時(shí)廢氣泄放閥使一部分尾氣經(jīng)過(guò)渦輪葉片，從而降低渦輪葉片的轉(zhuǎn)速。 一些渦輪增壓機(jī)用滾珠軸承代替液壓軸承來(lái)支承渦輪軸。但它們不是普通的滾珠軸承，而是用高級(jí)材料制造出的高精度軸承，用以應(yīng)對(duì)渦輪增壓器的速度和溫度。渦輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這類滾珠軸承承受的摩擦力 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 11 頁(yè) 共 21 頁(yè) 小于大多數(shù)渦輪增壓器液壓軸承中的摩擦力。 同時(shí)還允許使用略小、略輕的軸。這樣渦輪增壓器加速更快，進(jìn)一步降低了渦輪延時(shí)。 陶瓷渦輪葉片比大多數(shù)渦輪增 壓器中使用的鋼制渦輪葉片要輕。 同樣，這也使渦輪能更快地加速，從而降低渦輪延時(shí)。 有些發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)使用兩個(gè)不同尺寸的渦輪增壓機(jī)。較小的一個(gè)可較快地加大轉(zhuǎn)速，降低渦輪延時(shí)，而較大的一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生更多增壓。 空氣被壓縮時(shí)，溫度升高；而空氣溫度升高時(shí)，就會(huì)發(fā)生膨脹。因此當(dāng)使用渦輪增壓時(shí)，空氣在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)前就已經(jīng)因?yàn)閴嚎s生熱而產(chǎn)生了一些膨脹。為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，需要使更多的空氣分子進(jìn)入氣缸，而并不一定要產(chǎn)生更多的氣壓。 中間冷卻器或進(jìn)氣冷卻器是外觀像散熱器一樣的附加組件，只不過(guò)空氣同時(shí)從中間冷卻器的內(nèi)部和外部經(jīng)過(guò)。渦輪吸入的空氣通過(guò)密封管路流過(guò)冷卻器，而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇吹出的冷風(fēng)從它外部的散熱片流過(guò)。 在來(lái)自壓縮機(jī)的壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前，中間冷卻器會(huì)將其冷卻，從而進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。這意味著，如果渦輪增壓機(jī)在337 千帕的增壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，中間冷卻器就會(huì)產(chǎn)生 337 千帕溫度更低的空氣，這些空氣密度更高，含有的空氣分子比溫度較高的同氣壓空氣多。 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 12 頁(yè) 共 21 頁(yè) 第二章 廢氣渦輪增壓器 常見故障的分析 分析與修理 簡(jiǎn)要分析 在近代柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)中，廢氣渦輪增壓器是應(yīng)用最廣泛的一種，特別是船舶柴油機(jī)，絕大多數(shù)都采用這種增壓器。 廢氣渦輪增壓器是一種利用柴油機(jī)廢氣能量帶動(dòng)渦輪增壓器，使進(jìn)入氣缸的空氣壓力增大來(lái)提高功率的機(jī)器。裝有廢氣渦輪增壓器的柴油機(jī)可以提高它的經(jīng)濟(jì)性，降低單位馬力的重量和節(jié)約材料。 廢氣渦輪增壓器是由許多精密零件組成的，．由于工作溫度高、溫差大、轉(zhuǎn)速高，在運(yùn)行過(guò)程中很容易發(fā)生故障，輕者使運(yùn)轉(zhuǎn)惡化，重者造成零件的損壞，甚至?xí)?dǎo)致整臺(tái)增壓器的報(bào)廢。因此，在管理使用中，對(duì)于增壓器的大 、小故障或征兆都應(yīng)認(rèn)真地對(duì)待，并且要經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)妥善地處理。 增壓壓力不足 柴油機(jī)在額定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)增壓壓力下降超過(guò)了標(biāo)定進(jìn)氣壓力的 l0％以上，應(yīng)立即進(jìn)行必要的檢查和處理。 增壓壓力的下降，會(huì)使氣缸充氣量減少，從而導(dǎo)致燃油燃燒惡化。大大影響柴油機(jī)功率的發(fā)揮。 若在增壓壓力下降的同時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速亦下降，其原因在于廢氣渦輪方面或機(jī)械方面；若增壓壓力下降的同時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速無(wú)顯著變化，那么，原因應(yīng)在壓氣機(jī)方面。具體分析如下： 1．增壓器的空氣濾器阻塞，使吸氣損失增大，造成 增壓壓力不足。 通常情況下，空氣濾器在使用 15003000 小時(shí)后，應(yīng)徹底清洗一次。 2．壓氣機(jī)部分的內(nèi)部空氣通道油垢過(guò)多，當(dāng)氣流在較多油垢的通道內(nèi)經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)使氣流阻力增加，造成增壓壓力降低。 平時(shí)管理中，要注意定期對(duì)增壓器部分進(jìn)行沖洗。對(duì)內(nèi)支承式的中、小型渦輪增壓器，可以拆下壓氣機(jī)殼進(jìn)行氣道沖洗；對(duì)于外支承 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 13 頁(yè) 共 21 頁(yè) 式渦輪增壓器，因拆卸清洗比較困難，可以不必拆卸，直接用水力沖洗，即在壓氣機(jī)進(jìn)口通道處噴水沖洗。 沖洗時(shí)，由于壓氣機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，使水在壓氣機(jī)流道內(nèi)受到攪拌，在這些水的沖 擊下將油垢清除。噴水應(yīng)在柴油機(jī)額定負(fù)荷的 80％～100％范圍內(nèi)進(jìn)行；每次噴水的時(shí)間要短 (4～ 5 秒為宜 )；每次噴水量可根據(jù)