涡轮增压器的结构与原理学习教案

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1、会计学1涡轮增压器的结构涡轮增压器的结构(jigu)与原理与原理第一页，共40页。 涡涡 轮轮 增增 压压 柴柴 油油 机机 系系 统统 示示 意意 图图工作工作(gngzu)原理原理由发动机废气由发动机废气(fiq)推动推动涡轮带动压气机涡轮带动压气机增加进气和压力增加进气和压力增强燃烧增强燃烧提高燃油经济性提高燃油经济性降低排放降低排放, 减少环境污染减少环境污染(hunjng wrn)提高动力和性能提高动力和性能高原功率补偿高原功率补偿 发发 动动 机机 涡涡 轮轮 增增 压压 器器 发发 动动 机机 排排 气气 发发 动动 机机 进进 气气 大大 气气 环环 境境增增 压压 器器 结结

2、 构构 及及 工工 作作 原原 理理第1页/共40页第二页，共40页。 涡轮壳涡轮壳 涡涡 轮轮 压气机壳压气机壳 压气机叶轮压气机叶轮(yln) 中中 间间 体体 浮动浮动(fdng)(fdng)轴承轴承 旁通(pn tn)阀执行机构 密封环密封环 推力轴承推力轴承增增 压压 器器 剖剖 视视 图图增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第2页/共40页第三页，共40页。 应应 用用 于于 柴柴 油油 机机 的的 涡涡 轮轮 增增 压压 器器 工工 作作 温温 度度 约：约：500500700 700 增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第3页/共40

3、页第四页，共40页。转转 子子 的的 工工 作作 转转 速速从从 每每 分分 钟钟 数数 万万 转转 到到 二二 十十 多多 万万 转。转。转转 子子增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理涡 轮 增 压 器 系 列T25T4T45转 子 径 向 间 隙0.0940.130 0.1060.145 0.1200.168转 子 轴 向 间 隙0.0430.081 0.0510.086 0.0790.119压 气 机 径 向 间 隙0.570.900.610.910.610.97涡 轮 径 向 间 隙0.861.180.941.200.941.20增压器间隙增压器间隙(jin x)

4、（参（参考）考）第4页/共40页第五页，共40页。动平衡的目的动平衡的目的:延长轴承的寿命延长轴承的寿命减少振动减少振动(zhndng)减少噪声减少噪声减少功率损失减少功率损失减少转子负荷减少转子负荷动平衡是一个将质心动平衡是一个将质心(zh xn)(zh xn)轴与转轴尽可能接近的过轴与转轴尽可能接近的过程程动动 平平 衡衡F=m2e e0增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第5页/共40页第六页，共40页。动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近(jijn)(jijn)的过的过程程动动 平平 衡衡TB25:0-1800Hz 1.2GGT

5、17:1.0G/0-1000 & 1.5G/1000-2500HzCHRA不平衡量不平衡量(hng ling)单位是单位是:G零件（零件（SWA，压气机叶轮），压气机叶轮）不平不平(bpng)衡量单位是：衡量单位是：g.in增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第6页/共40页第七页，共40页。润润 滑滑 系系 统统润滑系统的作用：润滑系统的作用：冷却来自涡轮工作的热量冷却来自涡轮工作的热量(rling)(rling)向轴承系统提供润滑向轴承系统提供润滑为转子动平衡提供油膜支撑为转子动平衡提供油膜支撑 中间体转子中间体转子(zhun z)部件（部件（CHRA） 润滑油进口(

6、jn ku) 润滑油出口润滑油出口增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第7页/共40页第八页，共40页。密封环密封环密封环密封环密密 封封 系系 统统增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第8页/共40页第九页，共40页。密密 封封 - - 活活 塞塞 环环 密密 封封 二二 个个 泄泄 漏漏 途途 径径: : 通通 过过 开开 口口 沿沿 周周 向向 开开 口口 泄泄 漏漏沿环周向泄漏沿环周向泄漏(xilu)(xilu) 较较 低低 的的 摩摩 擦擦 损损 失，失， 但但 密密 封封 不不 完完 全。全。增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作

7、 原原 理理第9页/共40页第十页，共40页。 旁旁 通通 阀阀 门门 弹弹 簧簧 作作 用用 力力 压压 气气 机机 出出 气气 压压 力力 气气 膜膜 上上 的的 压压 力力 排排 气气 压压 力力 曲曲 柄柄 长长 度度 阀阀 的的 直直 径径 旁旁 通通 阀阀 工工 作作 示示 意意 图图增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第10页/共40页第十一页，共40页。 旁旁 通通 阀阀 是是 如如 何何 改改 进进 性性 能能 的？的？ 允允 许许 采采 用用 小小 涡涡 轮，轮， 改改 善善 发发 动动 机机 的的 低低 速速 性性 能能 L 但但 在在 低低 速速

8、的的 增增 压压 度度 较较 低低 旁旁 通通 阀阀 可可 优优 化化 发发 动动 机机 的的 高、高、 低低 速速 性性 能。能。 普普 通通 的的 增增 压压 器器 的的 增增 压压 度度 受受 涡涡 轮轮 尺尺 寸寸 控控 制制 普普 通通 式式 旁旁 通通 式式 增增 压压 器器 的的 增增 压压 度度 受受 旁旁 通通 涡涡 轮轮 气气 流流 控控 制制 旁旁 通通 式式J 允允 许许 采采 用用 较较 小小 的的 涡涡 轮，轮，J 增增 加加 低低 速速 增增 压压 度度 增增 加加 的的 增增 压压 度度01.01.5 发发 动动 机机 全全 负负 荷荷 性性 能能 的的 比比

9、较较0150030004500 发发 动动 机机 转转 速速 增增 压压 压压 力力, bar0.5增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第11页/共40页第十二页，共40页。何谓增压器与发动机之间的匹配何谓增压器与发动机之间的匹配? 增压器与发动机之间存在着内在的联系增压器与发动机之间存在着内在的联系 -增压器给发动机提供压缩空气增压器给发动机提供压缩空气 -发动机利用压缩空气燃烧燃料发动机利用压缩空气燃烧燃料(rnlio) -发动机的排气能量取决于发动机的燃烧状况发动机的排气能量取决于发动机的燃烧状况 -排气驱动增压器涡轮排气驱动增压器涡轮 -增压器涡轮带动压气机叶轮增

10、压器涡轮带动压气机叶轮 这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平衡。这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平衡。 能量与流量的平衡点就是增压器能量与流量的平衡点就是增压器/发动机的匹配。发动机的匹配。增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理第12页/共40页第十三页，共40页。增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第13页/共40页第十四页，共40页。涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以(suy)正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第14页/共40页第十五页，共40页。1.增

11、压器采用(ciyng)发动机润滑油进行润滑,润滑油必须使用CD级以上牌号,且须经过过滤尺寸小于20的全流式滤清器滤清。2.下列情况均须预先润滑涡轮增压器：停机时间过长或在冬季,更换润滑油或维修（包括放出润滑油）之后.3.发动机启动后34秒内,增压器进油口必须显示油压69kpa（0.7kgf/cm2）润滑润滑(rnhu)(rnhu)系统：系统：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第15页/共40页第十六页，共40页。4.发动机负载运行时,增压器进油口处润滑油压力在最大扭矩工况及以上转速时应在196-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范围内,低怠速工况应不小于69kpa(0.7k

12、gf/cm2)。5.润滑油进油温度应在100以下，最高不应超过120。6.不要使用液体成型的密封条和密封垫片， 也不能使用密封胶。7.要避免发动机长时间的怠速（最长不应超过20分钟）。9.在发动机润滑油压力建立(jinl)以前,必须使发动机保持在怠速状态(35分钟)10.发动机停车之前,要使它的温度和转速逐步地从最大值降下来(35分钟)增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第16页/共40页第十七页，共40页。1.压气机进口处负压最大值在新滤清器时作如下(rxi)限定：中型柴油机为：3kpa（0.03kgf/cm2）重型柴油机为：3.5kpa（0.036kgf/cm2）2.当压气机进口

13、处负压超过6.5kpa（0.064kgf/cm2）时, 应清洁或更换更换空滤滤芯。3.涡轮出口的排气背压应不超过10.0kpaG（0.1kgf/cm2G),当采用排气制动(zh dn)时，排气背压限值可参考发动机使用说明书的规定。 4.涡轮进口最高温度一般应不超过700。进排气系统进排气系统(xtng)(xtng)：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第17页/共40页第十八页，共40页。1.旁通(pn tn)阀执行器总成压力设定和校验是在本公司的专门设定/检验机构上进行的，客户和其他人员不能随意变动。2.对旁通增压器总成，切勿将装在外面(wimin)的推杆等零件当作拎把搬动增压器总

14、成，以免影响旁通阀执行机构的灵敏度和可靠性旁通旁通(pn tn)(pn tn)阀执行器：阀执行器：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第18页/共40页第十九页，共40页。日常日常(rchng)(rchng)检查：检查：注意：必须在发动机冷下来后才能进行检查，检查中不能开动发动机，以免造成人员伤注意：必须在发动机冷下来后才能进行检查，检查中不能开动发动机，以免造成人员伤害。害。1.1.检查空气滤清器与增压器、增压器与发动机进排气管之间的连接管路密封性和紧固情检查空气滤清器与增压器、增压器与发动机进排气管之间的连接管路密封性和紧固情况。况。2.2.检查涡轮增压器进回油管有无损坏或节流现

15、象，接头处连接螺栓有无松动。检查涡轮增压器进回油管有无损坏或节流现象，接头处连接螺栓有无松动。3.3.检查机油品质、清洗或更换机油滤芯。检查机油品质、清洗或更换机油滤芯。4.4.检查空气滤清器并定期清洁或更换滤芯。检查空气滤清器并定期清洁或更换滤芯。5.5.检查发动机曲轴箱呼吸器是否通畅，保证曲轴箱压力正常。检查发动机曲轴箱呼吸器是否通畅，保证曲轴箱压力正常。定期保养：定期保养：按柴油机厂商和汽车厂商规定对发动机润滑油系统、进排气系统进行定期维护保养。按柴油机厂商和汽车厂商规定对发动机润滑油系统、进排气系统进行定期维护保养。增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求第19页/共40页第二十

16、页，共40页。增增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断第20页/共40页第二十一页，共40页。漏油是一种常见的故障现象漏油是一种常见的故障现象,如果及时发现并排除故障原因如果及时发现并排除故障原因,可使涡轮增压器避免失效可使涡轮增压器避免失效,以下情况会导致增压器漏油以下情况会导致增压器漏油:a.发动机空滤器或进气管路阻塞，导致进气负压过大。发动机空滤器或进气管路阻塞，导致进气负压过大。b.增压器回油管撞弯或损坏，导致回油节流。增压器回油管撞弯或损坏，导致回油节流。c.中间体油腔内积碳，导致回油不畅。中间体油腔内积碳，导致回油不畅。d.压气机壳出气口到发动机进气管之间的连接管

17、路是否漏压气机壳出气口到发动机进气管之间的连接管路是否漏气气e.涡壳进气口与排气管出气口的连接处是否漏气。涡壳进气口与排气管出气口的连接处是否漏气。f.怠速时间怠速时间(shjin)过长。过长。g.曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞。曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞。h.发动机下窜气过大。发动机下窜气过大。注：注：1.如果一台增压器外观完好、转子转动如果一台增压器外观完好、转子转动(zhun dng)灵活、叶片无擦壳，则灵活、叶片无擦壳，则说明增说明增 压器本身状态良好。压器本身状态良好。 2.返回的大多数未损坏增压器也是被判定为漏油而被不必要地更换返回的大多数未损坏增压器也是被

18、判定为漏油而被不必要地更换增增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断第21页/共40页第二十二页，共40页。a.发动机空滤器或进气管路阻塞(zs)，导致进气负压过大。进气管进气管过瘪产过瘪产生生(chnshng)节流节流第22页/共40页第二十三页，共40页。d.压气机壳出气口到发动机进气管之间的连接管路是否(sh fu)漏气此处为潜在此处为潜在泄漏泄漏(xilu)区域区域此处为泄此处为泄漏漏(xilu)区域区域管路破裂管路破裂产生漏气产生漏气导致漏油导致漏油第23页/共40页第二十四页，共40页。g.曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞(ds)。透气管节透气管节流流(ji

19、 li)导致增压导致增压器漏油器漏油第24页/共40页第二十五页，共40页。 当你在使用中遇到问题而怀疑是涡轮增压器出故障时，当你在使用中遇到问题而怀疑是涡轮增压器出故障时，请勿立即从发动机上拆下涡轮增压器，而是应该首先请勿立即从发动机上拆下涡轮增压器，而是应该首先(shuxin)进行机上故障诊断（参阅进行机上故障诊断（参阅“机上故障诊断表机上故障诊断表”），查），查明原因并排除故障。经验表明，仅仅更换涡轮增压器而不去明原因并排除故障。经验表明，仅仅更换涡轮增压器而不去查清造成问题的原因，不仅不能解决问题，还可能会出现同查清造成问题的原因，不仅不能解决问题，还可能会出现同样的现象。样的现象。增

20、增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断第25页/共40页第二十六页，共40页。可 能 原 因排 除 措 施 空气滤清器太脏按照发动机制造厂商的规定更换滤芯 压气机进气管不通畅视具体情况清除杂物或更换损坏的零部件 压气机出口管道不通畅视具体情况清除杂物或更换损坏的零部件 发动机进气管不通畅参照发动机制造厂商的手册并清除杂物空气滤清器至压气机间的管道漏气 视具体情况更换密封件或拧紧紧固件 压气机至发动机进气管的管道漏气视具体情况更换密封件或拧紧紧固件 发动机进气管与气缸盖接合面漏气参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换垫片或拧紧紧固件 发动机排气管不通畅参照发动机制造厂商的手册

21、并清除杂物 消音器或其后的排气管不通畅视具体情况清除杂物或更换次品 发动机排气管与气缸盖接合面漏气参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换垫片或拧紧紧固件 涡轮进口与发动机排气管的连接处漏气视具体情况更换垫片或拧紧紧固件涡轮排气管道漏气参照发动机制造厂商的手册并排除漏气现象 增压器回油管不通畅视具体情况清除杂物或更换排气管 发动机曲轴箱呼吸器不通畅参照发动机制造厂商的手册并清除杂物 增压器中间壳积污或结焦视具体情况更换机油和机滤、大修或更换增压器 喷油泵或喷油器调整不正确参照发动机制造厂商的手册并视具体情况更换或调整有关部件 发动机正时不正确参照发动机制造厂商的手册并更换磨损的零件 发动机活塞

22、环或缸套磨损导致窜气参照发动机制造厂商的手册并视具体情况修理发动机 发动机内部问题（气门、活塞）参照发动机制造厂商的手册并视具体情况修理发动机 压气机叶轮或扩压器叶片积污清洁，查找并清除空气未过滤的原因，更换机油或机滤 增压器损坏查找并消除造成损坏的原因，视具体情况大修或更换增压器机 上 故 障 诊 断 表问 题发动机功率不足发动机排气冒黑烟发动机机油耗量过大发动机排气冒蓝烟增压器工作噪音过大增压器发出周期性声响压气机侧漏油涡轮侧漏油增增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断第26页/共40页第二十七页，共40页。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第27页/共

23、40页第二十八页，共40页。 损 坏 增 压 器 主 要 原 因 有 以 下 四 点：A） 异 物 进 入。B） 润 滑 油 不 洁 或 老 化。C） 润 滑 油 不 足。D） 使 用 和 保 养 不 善。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第28页/共40页第二十九页，共40页。与润滑有关的问题1.使用不洁润滑油:不洁润滑油进入增压器会导致转轴、轴承、轴承座孔的磨损，并破坏转子的动平衡，最后造成增压器损坏。以下情况会导致润滑油不洁：a.柴油机使用的润滑油滤清器不符合规定，或使用伪劣滤芯。b.使用中滤芯被击穿(j chun)，或柴油机主油道滤清器被堵塞，润滑油进入旁通道。c.没

24、有按规定更换润滑油，更换前未清洗柴油机主油道。d.更换增压器或作预润滑时，杂质进入润滑油管路。e. 密封胶或密封垫片碎片流入润滑油道。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第29页/共40页第三十页，共40页。杂质损坏的轴承杂质损坏的轴承(zhuchng)与新与新轴承轴承(zhuchng)的对比的对比杂质造成轴承杂质造成轴承(zhuchng)损坏损坏增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第30页/共40页第三十一页，共40页。杂质杂质(zzh)造成涡轮轴损坏造成涡轮轴损坏拉丝拉丝(l s)拉丝拉丝(l s)增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第31页

25、/共40页第三十二页，共40页。2.润滑油不足:增压器润滑油有润滑和冷却功能,润滑油不足,首先影响的是冷却功能,导致增压器过热,烧坏转轴、轴承等，并破坏转子动平衡，最后导致增压器损坏。以下情况会导致供油不足：a.没有按规定更换润滑油,或使用CD级以下的润滑油,导致润滑油结焦,丧失功能。b.柴油机在大负荷工作后突然停机，产生回热，导致转子和轴承过热并结焦，损坏增压器。c.开机后未怠速运行，马上(mshng)加负荷，或更换增压器前未作预润滑，导致转子缺油，产生干摩擦，损坏增压器。d.进油管路或润滑油滤清器堵塞，润滑油泵故障，或润滑油压力低等。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第3

26、2页/共40页第三十三页，共40页。润滑油不足润滑油不足(bz)造成变造成变色色发黑发黑发蓝发蓝(f ln)增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第33页/共40页第三十四页，共40页。3.机油老化导致(dozh)增压器损坏:增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第34页/共40页第三十五页，共40页。4.使用(shyng)劣质或变质的润滑油:轴承轴承(zhuchng)副磨损副磨损增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第35页/共40页第三十六页，共40页。异物(yw)进入涡轮增压器1. 压气机端面被异物损坏,这是由于异物从进气管或空滤器进入压气机壳造

27、成的,如:a.进气管路密封不良,进气不经滤清直接进入压气机叶轮。b.不按规定更换空滤或使用伪劣滤芯，导致进气过滤不良。c.维护保养时异物进入增压器前进气管路。2. 涡轮径向被异物损坏，这是由于异物从柴油机排气歧管进入涡壳所造成的,如：a.柴油机气缸内有零件损坏，随排气吹出，进入涡壳。b.安装(nzhung)排气歧管时，不注意将螺栓等掉入排气道，柴油机运行后吹入涡壳。任何异物进入都会破坏增压器转子动平衡,最终导致转子卡死或转轴断裂。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第36页/共40页第三十七页，共40页。颗粒杂物颗粒杂物(z w)损损坏压气机叶轮坏压气机叶轮坚硬物体损坏坚硬物体

28、损坏(snhui)压气机叶压气机叶轮轮软物损坏软物损坏(snhui)压压气机叶轮气机叶轮颗粒杂物损坏涡颗粒杂物损坏涡轮叶轮轮叶轮增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第37页/共40页第三十八页，共40页。使用(shyng)和保养不善驾驶员在使用(shyng)和例行保养中,未按柴油机厂或汽车厂的规定操作,未及时排除柴油机的故障,最后导致大的停机、停车故障。例如：a.启动柴油机后，立即加负荷工作。b.大负荷工作后立即停机。c.不按规定保养和更换柴油机的进气系统、润滑系统和曲轴箱的透气孔。d.不及时排除增压器的漏油现象，造成增压器的涡轮结碳，损坏增压器。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析第38页/共40页第三十九页，共40页。谢 谢！第39页/共40页第四十页，共40页。