涡轮增压器的结构与原理

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1、 涡涡 轮轮 增增 压压 柴柴 油油 机机 系系 统统 示示 意意 图图工作原理工作原理由发动机废气推动由发动机废气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 构构 及及 工工 作作 原原 理理 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 中中 间间 体体 浮动轴承浮

2、动轴承 旁通阀执行机构旁通阀执行机构 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 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

3、 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（参考）增压器间隙（参考）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轴与转轴尽可能接近的过程动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程动动 平平 衡衡F=m2e e0增增 压压 器器

4、 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程动动 平平 衡衡TB25:0-1800Hz 1.2GGT17:1.0G/0-1000&1.5G/1000-2500HzCHRA不平衡量单位是不平衡量单位是:G零件（零件（SWA，压气机叶轮），压气机叶轮）不平衡量单位是：不平衡量单位是：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为转子动平衡提供

5、油膜支撑撑 中间体中间体转子部件（转子部件（CHRACHRA）润滑油进口润滑油进口 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aDYNAMIC COMPRESSOR SEALaDYNAMIC TURBINE SEAL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 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

6、。全。增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理 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 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 的的 增增 压压 度度

7、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 较较015003000450

8、0 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 -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，

9、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 理理增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以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1.增压器采用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

10、机启动后3 34 4秒内,增压器进油口必须显示油压69kpa69kpa（0.7kgf/cm0.7kgf/cm2 2）润滑系统：润滑系统：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求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/196-392kpa(2.11-4kgf/cmcm2 2)范围内,低怠速工况应不小于69kpa(0.7kgf/cm69kpa(0.7kgf/cm2 2)。5 5.润滑油进油温度应在100以下，最高不应超过120。6 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

11、速（最长不应超过20分钟）。9.在发动机润滑油压力建立以前,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1.压气机进口处负压最大值在新滤清器时作如下限定：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),当采用排气制动时，排气背压限值可参考发动机使用说明书的规定。4

12、 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：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求1.旁通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，切勿将装在外面的推杆等零件当作拎把搬动增压器总成，以免影响旁通阀执行机构的灵敏度和可靠性旁通阀执行器：旁通阀执行器：增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求日常检查：日常检查：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，以免造成人员伤害。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况。2.检查涡轮增压器进

13、回油管有无损坏或节流现象，接头处连接螺栓有无松动。3.检查机油品质、清洗或更换机油滤芯。4.检查空气滤清器并定期清洁或更换滤芯。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。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。增增 压压 器器 的的 使使 用用 要要 求求增增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断漏油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,可使涡轮增压器避免失效,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。b.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

14、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路是否漏气e.涡壳进气口与排气管出气口的连接处是否漏气。f.怠速时间过长。g.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。注：注：1.如果一台增压器外观完好、转子转动灵活、叶片无擦壳，则说明增如果一台增压器外观完好、转子转动灵活、叶片无擦壳，则说明增 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a.发动机空滤器或进气管路阻塞，导致进气负压过大。进气管

15、进气管过瘪产过瘪产生节流生节流d.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此处为潜在此处为潜在泄漏区域泄漏区域此处为泄此处为泄漏区域漏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g.曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞。透气管节透气管节流导致增流导致增压器漏油压器漏油 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，请请勿立即从发动机上拆下勿立即从发动机上拆下涡轮增压器，而是应该首先进行涡轮增压器，而是应该首先进行机上机上故障诊断故障诊断（参阅（参阅“机上故障诊断表机上故障诊断表”），查明原因并排除故障。），查明原因并排除故

16、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，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，还可能会出现同样的现象不仅不能解决问题，还可能会出现同样的现象。增增 压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断可 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

17、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

18、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

19、压压 柴柴 油油 机机 的的 故故 障障 诊诊 断断增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析 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，或柴油机主油道滤清器被堵塞，润滑油进入旁

20、通道。c.没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 析析杂质损坏的轴承杂质损坏的轴承与新轴承的对比与新轴承的对比杂质造成轴承损坏杂质造成轴承损坏增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析杂质造成涡轮轴损坏杂质造成涡轮轴损坏拉丝拉丝拉丝拉丝增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析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

21、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 析析润滑油不足造成变色润滑油不足造成变色发黑发黑发蓝发蓝增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析3.机油老化导致增压器损坏:增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析4.使用劣质或变质的润滑油

22、:轴承副磨损轴承副磨损增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析异物进入涡轮增压器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

23、效效 模模 式式 分分 析析颗粒杂物损颗粒杂物损坏压气机叶坏压气机叶轮轮坚硬物体损坚硬物体损坏压气机叶坏压气机叶轮轮软物损坏压软物损坏压气机叶轮气机叶轮颗粒杂物损颗粒杂物损坏涡轮叶轮坏涡轮叶轮增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析使用和保养不善驾驶员在使用和例行保养中,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 析析谢 谢！