废气涡轮增压器的工作原理与使用讲解

废气涡轮增压器的工作原理与使用 课目：废气涡轮增压器工作原理与使用 目的：通过学习掌握涡轮增压器的原 理，并能正确使用与维护 内容：1、废气涡轮增压器的工作原理 2、废气涡轮增压器的使用与维护 时间：45分钟 方法：理论讲解 要求：1、课中专心听讲 2、课后认真复习 教学提要 （一）增压式柴油机的工作原理 发动机依靠燃油在气缸内燃烧发出功率。因此，进入缸内的燃 油和空气是最基本的两大要素，两者要合理调配，燃烧才能完全， 使之功率大而燃油省。燃油的输入量是可以控制的，而关键是空气 。一般发动机靠自然吸气，空气吸入量受发动机进气系统阻力的限 制，仅能吸入70%80%的空气量，因此功率难以提高。 增压型柴油机的基本特征就是采用了“增压器”。使进入气缸 的空气不是依靠自然吸气，而是由增压器强制将空气压入或“填入 ”气缸，使空气量增多，喷射的燃油量也可相应增加，使发动机不 但功率大大提高，而且因燃烧完全，相应降低了耗油量，尾气烟度 也有所改善。 那么，柴油车为什么要增压呢？ 一、废气涡轮增压器的工作原理 柴油机为什么要增压？ 简单的说，柴油机使用涡轮增压（增压中冷）技术主要是提高 发动机的功率。以康明斯B系列6缸机为例：自然吸气型额定功率为 96KW（130马力），增压型额定功率为118KW（160马力），增压中 冷型额定功率为140KW（190马力）。通过数据显示，发动机的功率 明显提高。另外采用不变缸径，和缸体、缸盖等零部件完全通用的 方法，降低了生产成本，减少了备件品种；发动机紧凑，体积和重 量明显减小。燃油消耗降低，提高了经济性，有利于降低噪声和排 放标准，此外，在高原地区使用，动力可保持不变或损失较少。增 压器的种类很多，按照驱动增压的形式可分为机械式增压、废气涡 轮增压及复合增压等。目前使用最广、最有效的是废气涡轮增压。 （二）废气涡轮增压器的结构 增 压 （中冷） 结 构 采用废气涡轮增压器 增 压 器 剖 面 图 （三）废气涡轮增压器的工作原理 将柴油机排气管接到增压器的涡轮壳上，柴油机排出的高温和 有一定压力的废气经涡轮壳进入喷嘴环，由于喷环的通道面积做成 由大到小，因而废气的压力和温度下降，而速度却提高。这个高速 的废气流，按着一定的方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转。废气的压 力、温度和速度越高，涡轮转的越快。通过涡轮的废气最后排入大 气。 因为涡轮与压气机叶轮固定在同一根转轴上，所以压气机叶轮 也与涡轮以相同的速度旋转，将经过空气滤清器滤清过的空气吸入 压气机壳。高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮的外缘，使其速 度和压力增加，并进入扩压器。扩压器的形状做成进口小出口大， 因此，气流的速度下降压力升高。再通过断面由小到大的环形压气 机壳使空气气流的压力继续升高。这个高压气体经柴油机进气管进 入气缸与柴油混合燃烧，从而实现增压。 原 理 图 原 理 图 涡轮增压器由于其流量、效率、压比有一定的范围，匹配仅能使发动机的一个 特定工况得到最佳匹配，如最大扭矩/转速工况。在发动机转速和负荷高于或低 于这个匹配点时，涡轮增压器效率将降低，旁通阀涡轮增压器对于上述问题是一 个相当有效的解决方法。当压气机出口压力过高时，旁通阀自动打开，使一部分 柴油机排气不经过涡轮直接进入管，增压器转速降低，压气机出口压力下降，达 到既改善低速性能，又避免高速工况时气缸爆发压力过高和增压器超速的目的。 旁通阀涡轮增压器 二、废气涡轮增压器的使用与维护 （一）废气涡轮增压器的使用 车用增压柴油机都采用废气涡轮增压器，它处在高温、高速 下工作，使用时应注意以下几点： (1)废气涡轮增压器的最高工作转速可达10万转分钟以上 ，因此，一般都采用浮动轴承。为确保高速下浮动轴承的润滑， 柴油机起动后应怠速动转几分钟，待机油达到一定的温度和压力 后，方可加速加负荷，以免突然加速加负荷时，轴承无油磨损， 甚至卡死。同时在停机前，应使柴油机逐渐减小负荷，并经怠速 运转2-3分钟后，方可停机。 (2)柴油机带负荷运转时，增压器进油压力不得低于 200Kpa，进油温度不得超过80，以保证增压器在良好的 润滑条件下运转。 （3）长时间车辆不动的情况下，在初起动前，从润滑 油进口添加少许机油。 (4)按说明书规定，做好增压器维护工作，内容包括： 经常检查外部接头的紧固状况；定期清洗滤清器；定期清 洗涡轮和压气机；定期检查更换增压器转子轴轴承。 （5）在高原地区运行时，废气涡轮增压柴油机能补偿 由于空气稀薄引起的功率损失，功率下降程度小于非增压 柴油机，因而更为适用。 预先润滑增压器. 启动前怠速运转 停机前将转速降 到怠速运转. 低温启动发动机 怠速运转5分钟 避免发动机突然 加大油门运转. 避免发动机长时 间怠速运转 （二）柴油机增压后的性能变化 优点： 1、柴油机有效功率提高（可提高20%-40%）。 2、柴油机的经济性改善，有效燃油消耗率显著降低。 3、柴油机的排气污染和噪声降低。 4、高原恢复功率，在平原条件下，增加扭矩。 缺点： 1、主要零部件的机械负荷与热负荷增高，材料强度降低。 2、低速扭矩性能和瞬时响应性变差，低速时增压压力不 足，循环供气量下降使增压柴油机的扭矩储备性差。 这节课我们学习了柴油机废气涡轮增压 器的工作原理与使用，本节课的重点是要牢 固掌握涡轮增压器的结构及工作原理，在实 际操作中要正确使用与维护，避免违规操作 ，以延长装备的使用寿命。 教 学 讲 评 谢谢大家！谢谢大家！