【正文】 渦輪增壓結(jié)合在一起，來解決這兩種技術(shù)各自的不足，同時(shí)解決低速扭矩和高速功率輸出的問題。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)油來進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻增壓器。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%。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力，來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。然而到目前為止氣波增壓系統(tǒng)，由于其體積大、裝配復(fù)雜、成本高、噪聲大等原因，一直沒有被普遍使用。如具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)性，使柴油機(jī)加速性能好，具有低速功率大的特點(diǎn)，很適合于工程機(jī)械用柴油機(jī)。氣波增壓器由瑞士 Brwon Boveri公司最先研制成功。但是增壓后的氣體壓力不宜超過160～170kPa，因?yàn)樵鰤汉蟮臍怏w壓力過高將使驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的消耗功率急劇增加，最終導(dǎo)致整機(jī)性能下降，特別是比油耗上升。增壓器可用離心式壓氣機(jī)、螺旋轉(zhuǎn)子式壓氣機(jī)或滑片轉(zhuǎn)子式壓氣機(jī)等。即：機(jī)械增壓系統(tǒng)、氣波增壓系統(tǒng)、廢氣增壓系統(tǒng)和復(fù)合增壓系統(tǒng)四種。我們只有了解其結(jié)構(gòu)原理，掌握正確的使用與維護(hù)方法，才能有效提高渦輪增壓器的壽命，充分發(fā)揮其性能。其工作原理為：發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣經(jīng)過渦輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)（10～20萬r/min），新鮮的空氣在壓氣機(jī)葉輪離心力的作用下，被壓縮到147～392kPa后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，由于空氣密度增大，使每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量增加，從而可以向氣缸內(nèi)噴入更多的柴油提高柴油機(jī)的功率，燃燒也獲得改善，并降低排放。它由渦輪機(jī)、中間體、壓氣機(jī)三部分組成。 廢氣渦輪增壓器是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件。另外在氣缸總排量不變的前提下增加了功率的輸出，可節(jié)約金屬材料，降低制造成本，因此渦輪增壓器是節(jié)能、環(huán)保、節(jié)材為一體的高技術(shù)產(chǎn)品，目前在柴油機(jī)上被廣泛采用。這種方法稱為廢氣渦輪增壓?，F(xiàn)對(duì)影響增壓器的使用壽命因素、故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項(xiàng)，以減少增壓器的故障，延長(zhǎng)其使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用。渦輪增壓器的維護(hù)與故障排除（一） 概述近年來，隨著我們機(jī)械裝修部車輛的更新?lián)Q代，在ZL50D型輪式裝載機(jī)上，配用斯太爾WD615型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，普遍使用了GJ80廢氣渦輪增壓器。但在使用中常發(fā)生廢氣渦輪增壓器早期損壞的故障，分析其原因，主要是對(duì)增壓器的使用、維護(hù)不當(dāng)造成的。渦輪增壓裝置其實(shí)就是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，一般來說，采用柴油機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)，以提高進(jìn)氣壓力，增加充氣量。實(shí)踐證明，提高柴油機(jī)功率的措施有很多，但最有效的措施是增加充氣量和循環(huán)供油量，而柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓技術(shù)，可增加發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率20%～40%，降低燃油消耗8%左右，排氣煙度降低 20%～50%，廢氣中的有害有毒氣體含量如CO和HC含量明顯減少，NO含量也減少。（二）渦輪增壓器介紹柴油機(jī)增壓是在不增加柴油機(jī)排量和轉(zhuǎn)速的情況下，提高動(dòng)力、改善經(jīng)濟(jì)性、降低排氣污染的行之有效的手段，也是目前柴油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。它實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。渦輪機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相接，壓氣機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管相接，中間體與發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)相接。由于廢氣渦輪增壓器安裝在排氣管上，工作環(huán)境惡劣，通常處在500℃高溫和每分鐘10～20萬轉(zhuǎn)的高速狀態(tài)下工作，且與發(fā)動(dòng)機(jī)共用一套潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑條件差，如果使用維護(hù)不當(dāng)，很容易導(dǎo)致增壓器損壞，使發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作。渦輪增壓種類根據(jù)增壓的方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)增壓可分為下述四種類型。1）機(jī)械增壓系統(tǒng)：在機(jī)械增壓系統(tǒng)中，增壓器的轉(zhuǎn)子，由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過齒輪增速箱或其它傳動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)，將氣體壓縮并送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。機(jī)械增壓系統(tǒng)可有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，并能用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣，以及用于復(fù)合增壓系統(tǒng)中。2）氣波增壓系統(tǒng)：如圖1所示由曲軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)特殊轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中廢氣直接與空氣接觸，利用高壓廢氣流的脈沖氣波，迫使空氣在互相不混合的情況下受到壓縮，從而提高進(jìn)氣壓力。圖2 1 氣波增壓示意圖活塞 排氣管 氣波增壓器轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)帶 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管與廢氣渦輪增壓相比，氣波增壓有其獨(dú)特之處。另外還具有排氣煙度低、廢氣污染小等優(yōu)點(diǎn)。3）廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：如圖2所示這是最常見的渦輪增壓裝置，增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)無任何機(jī)械聯(lián)系，實(shí)際上渦輪增壓器是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速圖 22 渦輪增壓示意圖進(jìn)氣管 渦輪機(jī) 壓氣機(jī) 進(jìn)氣口 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管加快，廢氣排出速度與禍輪轉(zhuǎn)速也同步加快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大，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。但是廢氣渦輪增壓器技術(shù)必須注意，那就是葉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)渦輪，渦輪帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。4）復(fù)合增壓系統(tǒng)：如圖3所示即廢氣渦輪增壓和機(jī)械增壓并用，機(jī)械增壓有助于低轉(zhuǎn)速時(shí)的扭力輸出，但是高轉(zhuǎn)速時(shí)功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉(zhuǎn)速時(shí)擁有強(qiáng)大的功率輸出，但低轉(zhuǎn)速時(shí)則力不從心。這種裝置在大功率柴油機(jī)上采用比較多，汽油機(jī)上采用雙增壓系統(tǒng)（復(fù)合增壓系統(tǒng)）的車型還比較少， TSI發(fā)動(dòng)機(jī)（這款發(fā)動(dòng)機(jī)兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。隨著轉(zhuǎn)速的提高，渦輪增壓器能使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更大的功率，與此同時(shí)，機(jī)械增壓器的增壓壓力逐漸降低。在轉(zhuǎn)速超過3500轉(zhuǎn)/分時(shí)，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時(shí)機(jī)械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發(fā)動(dòng)機(jī)分離，防止消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率）采用了這一系統(tǒng)。圖 23 復(fù)合增壓器示意圖 機(jī)械增壓器 空氣過濾器 進(jìn)氣口 節(jié)氣閥 排氣旁通閥 消音器 排氣口 進(jìn)氣旁通閥 渦輪增壓器 曲軸 1V型皮帶 1從動(dòng)輪 1V型皮帶 1進(jìn)氣旁通閥 1電磁離合器渦輪增壓器是用來提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和減少排放的重要部件。它利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量，驅(qū)動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與渦輪同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，壓力機(jī)將空氣壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量，可供更多的燃油完全燃燒，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率30％～50％，降低了燃油的消耗8％左右，同時(shí)由于燃燒條件的改善，減少了廢氣中有害物質(zhì)的排放，還可降低噪音。燃油消耗降低，增壓后進(jìn)氣壓力增高，燃燒條件改善，機(jī)械效率提高，油耗降低，發(fā)動(dòng)機(jī)單位功率質(zhì)量大大降低，但發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后也帶來了新的問題，如使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷增加等等。因此在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是惟一能使發(fā)動(dòng)機(jī)，在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入汽缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。首先是渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖5所示；渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，它可在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高功率和扭矩。這意味著一臺(tái)尺寸和重量相同的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率，或者說，一臺(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生較大排量發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。圖25 GJ80（K28型）渦輪增壓器結(jié)構(gòu)圖壓氣機(jī)蝸殼 渦輪機(jī)蝸殼 隔熱板 浮動(dòng)軸套 渦輪機(jī)葉輪 中間體檔油板止推套 增壓器軸 密封套 1壓氣機(jī)葉輪 1無葉式擴(kuò)壓管發(fā)動(dòng)機(jī)在采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，工作中產(chǎn)生的最高爆發(fā)壓力和平均溫度將大幅度提高，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到不同程度影響。由于這個(gè)改變過程在實(shí)行中難度較大，而且還要考慮增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配問題，因此在一定程度上也限制了，廢氣渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。軸本身被安裝在中間殼中并由中間殼來支撐。1）渦輪：渦輪部分是個(gè)向心式的徑流或混流裝置，由鑄造的渦輪葉輪、葉輪隔熱罩及渦輪殼組成，進(jìn)氣口位于渦輪殼的外直徑處。2）壓氣機(jī)：壓氣機(jī)部分是個(gè)離心式或徑向外流式裝置，由鑄造的壓氣機(jī)葉輪、后蓋板及壓氣機(jī)殼組成，進(jìn)氣口位于壓氣機(jī)殼直徑的中心部位處。圖26 渦輪增壓器結(jié)構(gòu)組成 壓縮器蝸殼 擴(kuò)壓器 密封圈 擰緊螺母 甩油環(huán) 止推套 渦輪軸（含渦輪） 壓縮器葉輪 墊片 螺栓 1密封環(huán) 1檔油環(huán) 1螺栓 1止推軸承 1定位環(huán) 1軸承 1螺栓 1鎖片 1墊片 螺栓 2支承軸