渦輪增壓器是一種利用內(nèi)燃機運作所產(chǎn)生的廢氣通過同軸的兩個葉輪組成的結構驅動的空氣壓縮機。與機械增壓器功能相似,兩者都可增加進入內(nèi)燃機或鍋爐的空氣流量,從而提升燃燒效率。常見用于汽車引擎中,透過利用排出廢氣的熱量及流量,渦輪增壓器能提升內(nèi)燃機的輸出功率或者在同等輸出功率下提升燃油經(jīng)濟性。一般的NA(自然進氣)發(fā)動機的做法,逃不開加大節(jié)氣門口徑,或換多喉直噴等,使高轉速時可以在同油門深度下,獲得更多的空氣量。但這種方法在某一轉數(shù)后,作用就有限了。畢竟NA 發(fā)動機的空氣是靠真空吸入的。在汽缸容積固定不變的情況下,真空吸入空氣有一個相對的限度。離心式壓氣機與渦輪組合成一個整體,稱為渦輪增壓器。中華1.5T渦輪增壓器
渦輪增壓器常見的故障:軸承損壞,現(xiàn)象:增壓器軸承損壞,發(fā)動機功率下降,機油消耗高,冒黑煙,嚴重時增壓器不能工作。原因:潤滑油壓力和流量不足。增壓器軸頸和止推軸承的潤滑油供應不足;使轉子軸頸和軸承間保持浮動的潤滑油不足; 增壓器已高速運轉,而潤滑油未及時供給。雜物或泥沙進入潤滑系統(tǒng)。機油氧化變質:柴機油過熱,從活塞與缸壁間竄過的燃氣過多;冷卻水漏入機油中;機油選用不當,以及沒有按規(guī)定定期更換機油。處理方法:檢查潤滑油壓力是否正常,機油量是否符合要求。按規(guī)定要求,定期更換潤滑油,并保證潤滑油清潔。嚴格按規(guī)定要求,使用潤滑油,不得混用。應避免發(fā)動機在高溫情況下工作,保持發(fā)動機的正常工作溫度。小松400發(fā)動機渦輪增壓器增壓器安裝在發(fā)動機的排氣一側,所以增壓器的工作溫度很高。
增壓器引起喘振的原因的具體分析:進氣門打不開,該缸就無法進入新鮮空氣,那么增壓后的空氣量過剩,而影響到壓氣機前的空氣進入;而該缸在氣門重疊階段,廢氣總管中的廢氣會從排氣門倒流入氣缸內(nèi)。這樣該缸在噴入燃油后的燃燒狀態(tài)變得很差。進氣門關不嚴,該缸在壓縮過程中,部分新鮮空氣回流到穩(wěn)壓箱,一方面減少了增壓后的空氣消耗量,另一方面氣缸內(nèi)的新鮮空氣的減少,會惡化燃燒。排氣門打不開,在排氣過程中,廢氣不能順利進入排氣總管,而當進氣門打開時,該缸本身不能順利地吸入新鮮空氣,反而使廢氣竄至進氣穩(wěn)壓箱,趁別的氣缸吸氣時乘機而入,從而惡化其它氣缸的燃燒過程。排氣門關不嚴,在該缸處于壓縮過程時會漏泄出缸內(nèi)的新鮮空氣量,使壓縮壓力減小,在吸氣過程時,排氣總管的廢氣會倒流入氣缸內(nèi),凡此種種均造成燃燒狀態(tài)惡化。
渦輪增壓器:渦輪軸看起來只是簡單的一根金屬管,但實際上它是一個肩負120000-160000rpm 轉動及超高溫的精密零件。其精細的加工工差、精深的材料運用和處理正是所有渦輪廠很為重點的技術。傳統(tǒng)的渦輪軸使用波司軸承結構。它確實只是一根金屬管,其完全倚仗高壓進入軸承室的機油實現(xiàn)承托散熱,因此才能高速地轉動。而新近出現(xiàn)的滾珠軸承逐漸成為渦輪軸發(fā)展的趨勢。顧名思義,滾珠軸承就是在渦輪軸上安裝滾珠,取代機油成為軸承。滾珠軸承有眾多好處:摩擦力更小,因此將有更好的渦輪響應(可減少渦輪遲滯),并對動力的極限榨取更有利;它對渦輪軸的轉動動態(tài)控制更穩(wěn)定(傳統(tǒng)的是靠機油做軸承,行程漂浮);對機油壓力和品質的要求相對可以降低,間接提高了渦輪的使用壽命。但其缺點是耐用性不如傳統(tǒng)的波司軸承,大約7 萬-8 萬公里就到壽命極限,且不易維修、維修費昂貴。因此重視耐久性的渦輪制造廠就不會推出此型式渦輪。通過增壓器壓縮空氣,提高發(fā)動機的進氣密度,從而可以提高發(fā)動機的升功率。
增壓效果差,主要表現(xiàn)在動力下降,冒黑煙、藍煙,燃油增壓器一端或兩端漏油,這是比較常見的故障,也是影響增壓器使用壽命的主要原因。增壓器轉速很高,其浮動軸承的潤滑全靠來自油底殼的潤滑油潤滑。以正常壓力進入軸承間隙的機油在通過軸承工作面后,機油壓力變?yōu)榱?,靠自身重力流回油底殼,不會從增壓器兩端流出。在正常工作時,增壓器兩葉輪之間有一定的壓力,機油是不會從低壓的軸承區(qū)流向兩端高壓區(qū)的,而且兩葉輪和浮動軸承之間還有密封環(huán),一般情況下不會發(fā)生漏油現(xiàn)象。增壓器,活塞式航空發(fā)動機借以增加氣缸進氣壓力的裝置。土方車渦輪增壓器
二級渦輪增壓器結構復雜,制造成本較高。中華1.5T渦輪增壓器
渦輪增壓技術的發(fā)展趨勢:復合增壓技術,復合增壓技術同時采用機械增壓技術和渦輪增壓技術,理論上可以徹底消除渦輪遲滯問題。但由于復合增壓器結構復雜,因此長期以來在應用上受到一定的限制,一般只用在二沖程柴油機和一些特殊場合。如圖8所示,在發(fā)動機低轉速時,用機械增壓器提供進氣,從而消除渦輪介人前由于壓縮比不夠高造成的功率下降問題;當發(fā)動機轉速達到一定程度,渦輪完全啟動后,機械增壓器自動斷開,由渦輪增壓器提供進氣。復合增壓型發(fā)動機很好地發(fā)揮了機械增壓技術和渦輪增壓技術的優(yōu)點,在發(fā)動機全工況范圍,提高發(fā)動機的輸出功率和輸出轉矩,徹底消除渦輪遲滯問題,它著未來渦輪增壓技術的發(fā)展方向。中華1.5T渦輪增壓器
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