废气涡轮增压技术论文

废气涡轮增压技术论文内容摘要：

小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。 增压过程中采用的压气机又叫做增压器。 废气涡轮增压是进气增压的一种方式。 发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同，基本上可以分为三类：第一类是机械增压系 统，增压器由发动机曲轴通过齿轮 (或链条等 )直接驱动。 第二类是废气涡轮增压系统，增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。 第三类是复合增压系统，即在发动机上，既采用废气涡轮增压器，又同时应用机械驱动式增压器。 此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。 这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。 它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。 当发动机转速增快 ，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气 废气涡轮增压技术 论文 第 10 页 共 21 页 的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。 一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大 20%— 30%。 但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。 增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常 见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。 涡轮增压器的设计考虑因素 涡轮增压机的一个主要问题是：当踩下油门时，发动机不会立即产生增压，而是需要几秒时间使涡轮提升转速，之后才能产生增压。 这样就产生了延时感，即踩下油门后，要等涡轮转速上升，汽车才会加速前进。 减少涡轮延时的方法之一是减小旋转件的惯性，这主要通过减少旋转件的重量来实现。 这样就使涡轮和压缩机能够更快地加速，更快地产生增压。 减小涡轮增压器的尺寸是降低涡轮 及压缩机惯性的一个有效方法。 小型涡轮增压机在发动机低转速时能更快地产生增压，但无法在发动机处于高转速、更多空气进入发动机时产生更多的增压。 同时，发动机高速运转时，更多的尾气会经过涡轮，还可能存在使涡轮转速过快的危险。 大型涡轮可以在发动机高速运转时产生较多的增压，但因为其涡轮和压缩机偏重，以致加速缓慢，从而产生较严重的涡轮延时。 幸运的是，我们可以通过一些小窍门来克服这些问题。 多数涡轮增压机都有一个废气泄放阀，由于它的存在，我们可在采用小型涡轮增压机降低增压延时的同时，防止发动机高速运转时涡轮旋转过快。 废气 泄放阀是一个阀门，它使排出的废气绕过涡轮叶片。 废气泄放阀能感知增压压力。 如果压力过高，废气泄放阀就会指示涡轮旋转太快，此时废气泄放阀使一部分尾气经过涡轮叶片，从而降低涡轮叶片的转速。 一些涡轮增压机用滚珠轴承代替液压轴承来支承涡轮轴。 但它们不是普通的滚珠轴承，而是用高级材料制造出的高精度轴承，用以应对涡轮增压器的速度和温度。 涡轮轴旋转时，这类滚珠轴承承受的摩擦力 废气涡轮增压技术 论文 第 11 页 共 21 页 小于大多数涡轮增压器液压轴承中的摩擦力。 同时还允许使用略小、略轻的轴。 这样涡轮增压器加速更快，进一步降低了涡轮延时。 陶瓷涡轮叶片比大多数涡轮增 压器中使用的钢制涡轮叶片要轻。 同样，这也使涡轮能更快地加速，从而降低涡轮延时。 有些发动机同时使用两个不同尺寸的涡轮增压机。 较小的一个可较快地加大转速，降低涡轮延时，而较大的一个在发动机高速旋转时能产生更多增压。 空气被压缩时，温度升高；而空气温度升高时，就会发生膨胀。 因此当使用涡轮增压时，空气在进入发动机前就已经因为压缩生热而产生了一些膨胀。 为了提升发动机动力，需要使更多的空气分子进入气缸，而并不一定要产生更多的气压。 中间冷却器或进气冷却器是外观像散热器一样的附加组件，只不过空气同时从中间冷却器的内部和外部经过。 涡轮吸入的空气通过密封管路流过冷却器，而发动机冷却风扇吹出的冷风从它外部的散热片流过。 在来自压缩机的压缩空气进入发动机之前，中间冷却器会将其冷却，从而进一步提升发动机的动力。 这意味着，如果涡轮增压机在337 千帕的增压下运转，中间冷却器就会产生 337 千帕温度更低的空气，这些空气密度更高，含有的空气分子比温度较高的同气压空气多。 废气涡轮增压技术 论文 第 12 页 共 21 页 第二章 废气涡轮增压器 常见故障的分析 分析与修理 简要分析 在近代柴油机的增压系统中，废气涡轮增压器是应用最广泛的一种，特别是船舶柴油机，绝大多数都采用这种增压器。 废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器，使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。 装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性，降低单位马力的重量和节约材料。 废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的，．由于工作温度高、温差大、转速高，在运行过程中很容易发生故障，轻者使运转恶化，重者造成零件的损坏，甚至会导致整台增压器的报废。 因此，在管理使用中，对于增压器的大 、小故障或征兆都应认真地对待，并且要经常检查，发现问题要及时妥善地处理。 增压压力不足 柴油机在额定工况下运转时，若发现增压压力下降超过了标定进气压力的 l0％以上，应立即进行必要的检查和处理。 增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化。 大大影响柴油机功率的发挥。 若在增压压力下降的同时，增压器转速亦下降，其原因在于废气涡轮方面或机械方面；若增压压力下降的同时，增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。 具体分析如下： 1．增压器的空气滤器阻塞，使吸气损失增大，造成 增压压力不足。 通常情况下，空气滤器在使用 15003000 小时后，应彻底清洗一次。 2．压气机部分的内部空气通道油垢过多，当气流在较多油垢的通道内经过时，会使气流阻力增加，造成增压压力降低。 平时管理中，要注意定期对增压器部分进行冲洗。 对内支承式的中、小型涡轮增压器，可以拆下压气机壳进行气道冲洗；对于外支承 废气涡轮增压技术 论文 第 13 页 共 21 页 式涡轮增压器，因拆卸清洗比较困难，可以不必拆卸，直接用水力冲洗，即在压气机进口通道处喷水冲洗。 冲洗时，由于压气机的高速旋转，使水在压气机流道内受到搅拌，在这些水的冲 击下将油垢清除。 喷水应在柴油机额定负荷的 80％～100％范围内进行；每次喷水的时间要短 (4～ 5 秒为宜 )；每次喷水量可根据。