談渦輪增壓器結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝及使用

陳建平

摘 要：闡述了渦輪增壓器的類(lèi)別、結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝及正確使用方法，適用于相關(guān)人員學(xué)習(xí)掌握。

關(guān)鍵詞：增壓；結(jié)構(gòu)；性能參數(shù)；安裝；使用

中圖分類(lèi)號(hào)：TK423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.032

1 渦輪增壓器的類(lèi)別、結(jié)構(gòu)

渦輪增壓器根據(jù)采用的渦輪型式不同，通?？煞譃閺搅魇健⑤S流式和混流式三類(lèi)。

渦輪增壓器主要由壓氣機(jī)和渦輪機(jī)兩部分組成。渦輪機(jī)部分主要包括渦輪殼、噴嘴環(huán)和單級(jí)徑流式渦輪等，它們是驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。壓氣機(jī)部分主要包括單級(jí)離心式壓氣機(jī)、無(wú)葉擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)殼組成。渦輪與主軸聯(lián)接采用焊接結(jié)構(gòu)，壓氣機(jī)葉輪以動(dòng)配合裝于渦輪軸上，并用螺母壓緊。渦輪軸和壓氣機(jī)葉輪經(jīng)過(guò)精確的單體動(dòng)平衡，以保證在高速下正常工作。增壓器轉(zhuǎn)子的支承系為內(nèi)支承型式。增壓器采用壓力潤(rùn)滑并增設(shè)了一個(gè)專(zhuān)用濾清器，潤(rùn)滑油從專(zhuān)用濾清器中引至中間殼的潤(rùn)滑系統(tǒng)，然后通過(guò)回油管直接流回發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼內(nèi)。在渦輪端和壓氣機(jī)端均設(shè)有活塞環(huán)結(jié)構(gòu)的密封裝置，壓氣機(jī)端還裝有擋油板，以防止?jié)櫥秃蜌怏w的泄漏。渦輪增壓器的主要固定件是渦輪殼、壓氣機(jī)殼和中間殼體。

2 渦輪增壓器工作原理、主要性能參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有一定壓力和高溫的廢氣（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度約400～700 ℃），經(jīng)增壓器的渦輪殼進(jìn)入噴嘴環(huán)。由于噴嘴環(huán)的通道面積由大到小漸縮，因而廢氣壓力和溫度下降，而流動(dòng)速度卻迅速提高；又由于噴嘴環(huán)開(kāi)口有一定的方向，使這個(gè)高速的廢氣流按一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪旋轉(zhuǎn)越快。廢氣通過(guò)渦輪后經(jīng)消聲器排入大氣。

渦輪與壓氣機(jī)葉輪的安裝固定在同一根軸上，所以壓氣機(jī)葉輪與渦輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過(guò)空氣濾清器濾清的空氣吸入壓氣機(jī)殼。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進(jìn)入擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器的形狀為進(jìn)口小出口大，使氣流速度下降，壓力升高，再通過(guò)斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼（又稱(chēng)蝸牛殼），使空氣氣流的壓力繼續(xù)提高。這些高壓氣體經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管進(jìn)入汽缸，與噴入的柴油混合燃燒，從而達(dá)到了增壓的目的。

3 渦輪增壓器安裝要求及安裝方法

渦輪增壓器的安裝必須注意以下幾點(diǎn)：

（1）渦輪增壓器中間殼機(jī)油出口要垂直向下，在特殊情況下可以?xún)A斜30°。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管與增壓器不可剛性聯(lián)接，接頭處應(yīng)使用直的橡膠管。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管容積應(yīng)盡可能大些，以減少進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)。空氣濾清器必須有適應(yīng)的容量，以免壓氣機(jī)進(jìn)口壓力損失過(guò)大。

（4）廢氣管道的截面積與汽缸排氣截面必須大致相同。

（5）渦輪殼出口管道截面積應(yīng)大些，否則背壓高影響增壓效果，渦輪本身有消音作用，故出口處不必再安裝消音器。

（6）所有進(jìn)出管道必須仔細(xì)配置，避免截面突然變化。

（7）增壓器潤(rùn)滑油可由發(fā)動(dòng)機(jī)油路直接供給。但工作條件較差的發(fā)動(dòng)機(jī)，潤(rùn)滑油容易受污染，應(yīng)在增壓器進(jìn)油前另加一個(gè)精濾器，使?jié)櫥屠锊缓?gt;15 μm顆粒的污物。

（8）潤(rùn)滑油進(jìn)油管內(nèi)徑應(yīng)為8～12 mm的銅管，回油管內(nèi)徑為20～25 mm，并應(yīng)逐漸斜降到曲軸箱機(jī)油平面上，油管不得縮接，以使回油流暢，否則易引起燒機(jī)油。

（9）安裝進(jìn)油管接頭時(shí)，應(yīng)先向增壓器里注入足量干凈的潤(rùn)滑油，以防缺油燒壞軸承。

（10）安裝過(guò)程中，應(yīng)保證不讓異物掉入增壓器和進(jìn)排氣管系統(tǒng)內(nèi)，以免打壞增壓器和其它配件。

4 渦輪增壓器的正確使用

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后至少空轉(zhuǎn)5 min，使油壓上升后才能加載，否則會(huì)因缺油造成軸承嚴(yán)重磨損，甚至燒壞。

（2）天冷潤(rùn)滑油在油道中還較黏時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不可突然施加負(fù)荷。

（3）工作中應(yīng)經(jīng)常觀察渦輪增壓器的油壓、油溫，使其保證如下數(shù)值：油量：2～3 L/min；進(jìn)油壓力：025～039 MPa；

進(jìn)油溫度：50～80 ℃；

出油溫度：<120 ℃。

（4）應(yīng)經(jīng)常注意傾聽(tīng)增壓器有無(wú)異聲及振動(dòng)，如有異聲，應(yīng)立即停車(chē)檢查。

（5）高速滿負(fù)荷運(yùn)行后，無(wú)特殊情況不可立即停機(jī)，應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐步降下來(lái)，停車(chē)前空轉(zhuǎn)約5 min，以免軸承缺油及機(jī)件過(guò)熱，導(dǎo)致軸承及渦輪葉輪產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。

（6）使用中要注意維護(hù)保養(yǎng)。每班次都要檢查增壓器有無(wú)漏油、漏氣現(xiàn)象，特別是檢查壓氣機(jī)出口至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管部分是否有漏氣、漏油現(xiàn)象，排氣支管及其通道是否有漏氣或堵塞現(xiàn)象，各部緊固螺絲有無(wú)松動(dòng)，潤(rùn)滑油是否變質(zhì)。

工作200 h左右要清洗一次空氣濾清器和壓氣機(jī)。在灰塵較多的環(huán)境中作業(yè)時(shí)，100 h左右就應(yīng)清洗。

工作500 h左右除進(jìn)行上述保養(yǎng)項(xiàng)之外，還需檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)情況。方法是，松開(kāi)壓氣機(jī)開(kāi)口處的膠管緊固卡箍，取下連接膠管，用手撥動(dòng)轉(zhuǎn)子看其轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活。如能借助慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈就表示正常，否則說(shuō)明軸承可能過(guò)度磨損或轉(zhuǎn)子件與固定件之間有碰擦、卡死等現(xiàn)象。這時(shí)需拆下增壓器進(jìn)一步檢查壓氣機(jī)葉輪徑向間隙和轉(zhuǎn)子軸向游動(dòng)量，分檢排除后才能保證正常工作。

壓氣機(jī)葉輪徑向間隙為05～056 mm，最小值不能<01 mm。轉(zhuǎn)子軸向游動(dòng)量為012～02 mm，最大不能>03 mm。