涡轮增压器基本原理介绍
2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,1,涡轮增压器 基本知识介绍,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,2,主要内容,1涡轮增压器工作原理 2涡轮增压器的典型结构 3增压器的主要性能指标,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,3,1.涡轮增压器工作原理,涡轮增压柴油机系统示意图,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,4,四冲程发动机的工作过程,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,5,增压器的工作原理,涡轮增压器能量的来源：发动机排出的废气（即发动机与增压器之间属于气动联接） 废气涡轮增压器的两个轮子之所以能高速旋转，完全取决于柴油机排出废气量的多少、废气的温度和压力（即废气的能量）。 涡轮增压器利用这些废气的能量驱动涡轮，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将压缩了的空气推入柴油机气缸，增加了发动机的空气量，在压力和流速的推动下，使燃烧更充分，从而提高了发动机的功率、降低了燃油消耗，同时还减少了有害物的排放，降低了噪音。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,6,增压器的工作原理,增压是在没有增加柴油机的排量和转速的情况下，提高动力性、经济性和降低排放的有效手段，也是柴油机的发展趋势。 在高原地区，由于空气稀薄，非增压机的功率就会明显下降。增压器在高原运行时随着海拔高度的升高，其转速也会升高，增压压力就会升高。而增压机由于这些自身的调节，功率不会明显下降。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,7,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,8,170立方英寸的自然吸气发动机,100立方英寸的涡轮增压 发动机,100立方英寸增压中冷发动机,涡轮增压发动机优势比较:,230立方英寸自然吸气发动机,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,9,增压发动机的优势明显,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,10,.发动机的废气驱动 .涡轮带动压气机工作 .增加汽缸的进气压力和密度 .增强汽缸内燃烧,.提高发动机的燃油经济性 .提高发动机的动力性和性能 .发动机高原功率补偿 .降低排放，减少环境污染,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,11,涡轮增压器的工作环境,工作温度500-700（柴油机），最高1000（汽油机）； 工作转速最高可达260000r/min; 工作油压0.20.5MPa; 振动； 恶劣的工作环境。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,12,2.增压器典型结构,脉冲系统的双流道涡壳旁通阀增压器,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,13,1.压气机壳2.压气机叶轮3.止推轴承4.联接盘 5.涡轮壳6.涡轮转子7.浮动轴承8.中间壳,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,14,柴油机的涡轮增压系统,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,15,恒压系统的单流道水冷涡壳涡轮增压器,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,16,J90S-2型固定截面型涡轮增压器,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,17,增压器的基本结构,增压器拆分图,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,18,J90S-2增压器的主要零部件,1、中间壳 2、轴承挡圈 3、浮动轴承 5、涡轮转子轴 6、密封环 8、止推套 9、隔热罩 10、止推轴承 11、轴封 13、挡油板 16、O型圈,17、联接盘 18、内花键螺钉 19、压气机叶轮 21、锁紧螺母 22、压气机壳 23、压气机端压板 24、螺钉 25、涡轮壳 27、耐热螺钉 28、涡轮端压板 29、铭牌,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,19,涡轮转子总成：涡轮转子与压气机叶轮以及相应的轴上零件组成了转子总成，涡轮转子及压气机叶轮都经过精确的单体平衡，以保证转子总成在高速运转下正常工作，涡轮转子采用内支撑形式，浮动轴承位于两叶轮之间的中间体内，转子的轴向力靠止推轴承来承受。,增压器的基本结构,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,20,压气机部分：包括压气机叶轮、扩压器、压气机壳组成。压气机叶轮通过空气滤清器吸进环境空气，通过扩压器扩压再由压气机壳收集进入发动机气缸。 涡轮机部分：涡轮机部分由涡轮壳和涡轮叶轮组成，柴油机派出的废气通过排气管进入涡轮壳，以一定方向流向涡轮叶轮，从而使涡轮高速旋转。,增压器的基本结构,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,21,增压器可靠性的保证-动平衡,平衡定义：是改善转子的质量分布，以保证转子在轴承中旋转时因不平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的工艺过程。 影响平衡的零件：涡轮转子、压气机叶轮、转子轴上零件。 动平衡的作用： 延长轴承的寿命 减少振动 降低噪声 减小功率损失 减小涡轮转子的负荷 为实现上述作用采取的平衡措施： 。涡轮转子和压气机叶轮的单体平衡 。组合转子的组合平衡 。中间体核心部件的整体平衡,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,22,增压器的润滑系统,润滑系统：发动机润滑系统流入的0.2-0.4MPa压力润滑油通过中间壳上的进油口流入浮动轴承与止推轴承，同时冷却转子总成各部件，最后，润滑油靠重力从中间壳回油孔排出。 在转子轴与浮动轴承之间、中间壳与浮动轴承之间各形成一层油膜。 润滑系统的作用 冷却来自涡轮工作的热量，降低中间壳温度 对轴承系统的润滑 为转子动平衡提供油膜支撑，浮动轴承自由浮动转动,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,23,增压器的密封结构,密封环：在增压器的涡端和压端都有密封环，其作用是有效密封防止废气和空气进入中间壳，防止机油向中间壳两边泄漏。 封气：利用涡轮端燃气或压气机端压缩空气与中间体建立起来的压力差，防止中间体中的润滑油进入压气机或涡轮机端。 封油：防止中间体润滑油进入增压器两端。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,24,增压器的密封结构压气机端,压缩空气,密封环,甩油盘,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,25,增压器的密封结构涡轮端,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,26,密封环的密封-防止泄漏,关键控制环节 弹力、热变形能力、形位公差、开口间隙、材质、硬度,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,27,润滑系统 发动机润滑系统流入的压力润滑油通过中间壳上的进油口流入浮动轴承与止推轴承，同时冷却转子总成各部件，最后，润滑油靠重力从中间壳回油孔排出。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,28,在转子轴与浮动轴承之间、中间壳与浮动轴承之间各形成一层薄薄的油膜，油膜的良好建立与机油的品质等级密切相关。 增压器转子正是靠这两层油膜做支撑，保持平衡，才得以在每分钟十几万转的转速下工作。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,29,浮动轴承浮动机理,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,30,增压器因回油不畅而造成的漏油,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,31,增压器旁通阀的作用？,原因是可以采用较小的涡轮，改善发动机的低速性能； 普通增压器的压比受涡轮尺寸控制，旁通式增压器的压比受旁通涡轮气流控制；匹配发动机的性能得到改善。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,32,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,33,放气阀的基本构造,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,34,3.增压器的性能指标,废气涡轮增压器的性能指标主要有以下项目： （1）增压比 简称压比。是衡量增压器压力提高程度的指标。是压气机出口气压和压气机进口气压之比。 k=Pk/P1 式中 k 压比 Pk 压气机出口压力 kPa P1 压气机进口压力 kPa 随着技术的进步，目前单级增压器最高压比可达3.5。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,35,（2）增压器转速 指增压器转子的每分钟转速。用nTc表示，其单位为r/min。 目前增压器转速最高可达26万r/min 。 （3）空气流量 指单位时间流过压气机的气体重量或体积，用Gc表示。其单位为kg/s或m3/s，目前大型径流增压器其流量可达2kg/s。,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,36,（4）增压器效率,增压器效率是指增压器输出能量和输入能量之比。是压气机效率、涡轮效率和机械效率三者的乘积。 kT=kTm kT 增压器总效率 % k 压气机效率 % T 涡轮效率 % m 机械效率 % 目前压气机最高效率达82%。增压器最高总效率一般在50%以上，,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,37,图中表示了： .增压器的压比 .增压器的流量 .效率 .增压器的转速 .喘振线和阻塞线 .发动机的运行线和工作区域,典型的压气机性能曲线图 或压气机MAP,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,38,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,39,增压器匹配试验,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,40,如何衡量柴油机与增压器匹配,整机性能参数最佳：表现为， Pz不太高，在允许的范围内 be较低（和Pz、排放综合考虑） tT较低（和Pz、烟度、排放综合考虑） NOx、CO、HC、PM较低（和be综合考虑） 烟度较低 增压器不喘振（喘振裕度大于10%） 增压器不超速,2018/10/18,寿光市康跃增压器有限公司,41,谢谢！ 并欢迎到康跃公司指导工作。,
