渦輪增壓器的結(jié)構與原理

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1、 渦 輪 增 壓 柴 油 機 系 統(tǒng) 示 意 圖工 作 原 理 由 發(fā) 動 機 廢 氣 推 動 渦 輪 帶 動 壓 氣 機 增 加 進 氣 和 壓 力 增 強 燃 燒 提 高 燃 油 經(jīng) 濟 性 降 低 排 放 , 減 少 環(huán) 境 污 染 提 高 動 力 和 性 能 高 原 功 率 補 償 發(fā) 動 機 渦 輪 增 壓 器 發(fā) 動 機 排 氣 發(fā) 動 機 進 氣 大 氣 環(huán) 境增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 渦 輪 殼 渦 輪 壓 氣 機 殼 壓 氣 機 葉 輪 中 間 體 浮 動 軸 承 旁 通 閥 執(zhí) 行 機 構 密 封 環(huán) 推 力 軸 承 增 壓 器 剖 視 圖 增 壓 器 結(jié) 構

2、 及 工 作 原 理 應 用 于 柴 油 機 的 渦 輪 增 壓 器 工 作 溫 度 約 ： 500 700 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 轉(zhuǎn) 子 的 工 作 轉(zhuǎn) 速從 每 分 鐘 數(shù) 萬 轉(zhuǎn) 到 二 十 多 萬 轉(zhuǎn) 。轉(zhuǎn) 子 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 渦輪增壓器系列 T25 T4 T45 轉(zhuǎn)子徑向間隙 0.0940.130 0.1060.145 0.1200.168 轉(zhuǎn)子軸向間隙 0.0430.081 0.0510.086 0.0790.119 壓氣機徑向間隙 0.570.90 0.610.91 0.610.97 渦輪徑向間隙 0.861.18 0.941.20 0.

3、941.20 增 壓 器 間 隙 （ 參 考 ） 動 平 衡 的 目 的 : 延 長 軸 承 的 壽 命 減 少 振 動 減 少 噪 聲 減 少 功 率 損 失 減 少 轉(zhuǎn) 子 負 荷動 平 衡 是 一 個 將 質(zhì) 心 軸 與 轉(zhuǎn) 軸 盡 可 能 接 近 的 過 程動 平 衡 F=m2e e0增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 動 平 衡 是 一 個 將 質(zhì) 心 軸 與 轉(zhuǎn) 軸 盡 可 能 接 近 的 過 程 動 平 衡TB25:0-1800Hz 1.2G GT17:1.0G/0-1000 & 1.5G/1000-2500HzCHRA不 平 衡 量 單 位 是 :G零 件 （ SWA， 壓

4、 氣 機 葉 輪 ）不 平 衡 量 單 位 是 ： g.in 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 潤 滑 系 統(tǒng) 潤 滑 系 統(tǒng) 的 作 用 ：冷 卻 來 自 渦 輪 工 作 的 熱 量向 軸 承 系 統(tǒng) 提 供 潤 滑為 轉(zhuǎn) 子 動 平 衡 提 供 油 膜 支撐 中 間 體 轉(zhuǎn) 子 部 件 （ CHRA） 潤 滑 油 進 口 潤 滑 油 出 口 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 a DYNAMIC COMPRESSOR SEAL a DYNAMIC TURBINE SEAL密 封 環(huán) 密 封 環(huán) 密 封 系 統(tǒng) 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 密 封 - 活 塞 環(huán) 密 封

5、 二 個 泄 漏 途 徑 : 通 過 開 口 沿 周 向 開 口 泄 漏沿 環(huán) 周 向 泄 漏 較 低 的 摩 擦 損 失 ， 但 密 封 不 完 全 。 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 旁 通 閥 門 彈 簧 作 用 力 壓 氣 機 出 氣 壓 力 氣 膜 上 的 壓 力 排 氣 壓 力 曲 柄 長 度 閥 的 直 徑 旁 通 閥 工 作 示 意 圖增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 旁 通 閥 是 如 何 改 進 性 能 的 ？ 允 許 采 用 小 渦 輪 ， 改 善 發(fā) 動 機 的 低 速 性 能 L 但 在 低 速 的 增 壓 度 較 低 旁 通 閥 可 優(yōu) 化 發(fā) 動 機

6、 的 高 、 低 速 性 能 。 普 通 的 增 壓 器 的 增 壓 度 受 渦 輪 尺 寸 控 制 普 通 式 旁 通 式 增 壓 器 的 增 壓 度 受 旁 通 渦 輪 氣 流 控 制 旁 通 式 J 允 許 采 用 較 小 的 渦 輪 ，J 增 加 低 速 增 壓 度 增 加 的 增 壓 度01.01.5 發(fā) 動 機 全 負 荷 性 能 的 比 較0 1500 3000 4500 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 增 壓 壓 力, bar 0.5 增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 何 謂 增 壓 器 與 發(fā) 動 機 之 間 的 匹 配 ? 增 壓 器 與 發(fā) 動 機 之 間 存 在 著 內(nèi) 在

7、的 聯(lián) 系 -增 壓 器 給 發(fā) 動 機 提 供 壓 縮 空 氣 -發(fā) 動 機 利 用 壓 縮 空 氣 燃 燒 燃 料 -發(fā) 動 機 的 排 氣 能 量 取 決 于 發(fā) 動 機 的 燃 燒 狀 況 -排 氣 驅(qū) 動 增 壓 器 渦 輪 -增 壓 器 渦 輪 帶 動 壓 氣 機 葉 輪 這 樣 ， 增 壓 器 與 發(fā) 動 機 之 間 到 達 一 個 能 量 與 流 量 的 相 互 平 衡 。 能 量 與 流 量 的 平 衡 點 就 是 增 壓 器 /發(fā) 動 機 的 匹 配 。增 壓 器 結(jié) 構 及 工 作 原 理 增 壓 器 的 使 用 要 求 渦 輪 增 壓 器 是 在 高 溫 、 高 速 下

8、 工 作 ， 所 以 正 確 地 使 用 和良 好 的 維 護 保 養(yǎng) 對 保 證 增 壓 器 的 使 用 壽 命 和 性 能 非 常 重要 。 增 壓 器 的 使 用 要 求 1.增 壓 器 采 用 發(fā) 動 機 潤 滑 油 進 行 潤 滑 ,潤 滑 油 必 須 使 用 CD級 以 上 牌 號 ,且 須經(jīng) 過 過 濾 尺 寸 小 于 20 的 全 流 式 濾 清 器 濾 清 。2.下 列 情 況 均 須 預 先 潤 滑 渦 輪 增 壓 器 ：停 機 時 間 過 長 或 在 冬 季 ,更 換 潤 滑 油 或 維 修 （ 包 括 放 出 潤 滑 油 ） 之 后 .3.發(fā) 動 機 啟 動 后 3 4

9、秒 內(nèi) ,增 壓 器 進 油 口 必 須 顯 示 油 壓 69kpa（ 0.7kgf/cm 2） 潤 滑 系 統(tǒng) ： 增 壓 器 的 使 用 要 求 4.發(fā) 動 機 負 載 運 行 時 ,增 壓 器 進 油 口 處 潤 滑 油 壓 力 在 最 大 扭 矩 工 況 及 以 上 轉(zhuǎn) 速 時應 在 196-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范 圍 內(nèi) ,低 怠 速 工 況 應 不 小 于69kpa(0.7kgf/cm2)。5.潤 滑 油 進 油 溫 度 應 在 100 以 下 ， 最 高 不 應 超 過 120 。6.不 要 使 用 液 體 成 型 的 密 封 條 和 密 封 墊 片 ， 也

10、 不 能 使 用 密 封 膠 。7.要 避 免 發(fā) 動 機 長 時 間 的 怠 速 （ 最 長 不 應 超 過 20分 鐘 ） 。9.在 發(fā) 動 機 潤 滑 油 壓 力 建 立 以 前 ,必 須 使 發(fā) 動 機 保 持 在 怠 速 狀 態(tài) (3 5分 鐘 ) 10.發(fā) 動 機 停 車 之 前 ,要 使 它 的 溫 度 和 轉(zhuǎn) 速 逐 步 地 從 最 大 值 降 下 來 (3 5分 鐘 ) 增 壓 器 的 使 用 要 求 1.壓 氣 機 進 口 處 負 壓 最 大 值 在 新 濾 清 器 時 作 如 下 限 定 ：中 型 柴 油 機 為 ： 3kpa（ 0.03kgf/cm2）重 型 柴 油 機

11、 為 ： 3.5kpa（ 0.036kgf/cm2）2.當 壓 氣 機 進 口 處 負 壓 超 過 6.5kpa（ 0.064kgf/cm2） 時 , 應 清 潔 或 更 換 更換 空 濾 濾 芯 。3.渦 輪 出 口 的 排 氣 背 壓 應 不 超 過 10.0kpaG（ 0.1kgf/cm 2G),當 采 用 排 氣 制 動時 ， 排 氣 背 壓 限 值 可 參 考 發(fā) 動 機 使 用 說 明 書 的 規(guī) 定 。 4.渦 輪 進 口 最 高 溫 度 一 般 應 不 超 過 700 。 進 排 氣 系 統(tǒng) ： 增 壓 器 的 使 用 要 求 1.旁 通 閥 執(zhí) 行 器 總 成 壓 力 設 定

12、和 校 驗 是 在 本 公 司 的 專 門 設 定/檢 驗 機 構 上 進 行 的 ， 客 戶 和其 他 人 員 不 能 隨 意 變 動 。 2.對 旁 通 增 壓 器 總 成 ，切 勿 將 裝 在 外 面 的 推 桿等 零 件 當 作 拎 把 搬 動 增壓 器 總 成 ， 以 免 影 響 旁通 閥 執(zhí) 行 機 構 的 靈 敏 度和 可 靠 性旁 通 閥 執(zhí) 行 器 ： 增 壓 器 的 使 用 要 求 日 常 檢 查 ：注 意 ： 必 須 在 發(fā) 動 機 冷 下 來 后 才 能 進 行 檢 查 ， 檢 查 中 不 能 開 動 發(fā) 動 機 ， 以 免造 成 人 員 傷 害 。1.檢 查 空 氣

13、濾 清 器 與 增 壓 器 、 增 壓 器 與 發(fā) 動 機 進 排 氣 管 之 間 的 連 接 管 路 密 封 性和 緊 固 情 況 。2.檢 查 渦 輪 增 壓 器 進 回 油 管 有 無 損 壞 或 節(jié) 流 現(xiàn) 象 ， 接 頭 處 連 接 螺 栓 有 無 松 動 。3.檢 查 機 油 品 質(zhì) 、 清 洗 或 更 換 機 油 濾 芯 。4.檢 查 空 氣 濾 清 器 并 定 期 清 潔 或 更 換 濾 芯 。5.檢 查 發(fā) 動 機 曲 軸 箱 呼 吸 器 是 否 通 暢 ， 保 證 曲 軸 箱 壓 力 正 常 。定 期 保 養(yǎng) ：按 柴 油 機 廠 商 和 汽 車 廠 商 規(guī) 定 對 發(fā) 動

14、 機 潤 滑 油 系 統(tǒng) 、 進 排 氣 系 統(tǒng) 進 行 定 期 維護 保 養(yǎng) 。 增 壓 器 的 使 用 要 求 增 壓 柴 油 機 的 故 障 診 斷 漏 油 是 一 種 常 見 的 故 障 現(xiàn) 象 ,如 果 及 時 發(fā) 現(xiàn) 并 排 除 故 障 原 因 ,可 使 渦輪 增 壓 器 避 免 失 效 ,以 下 情 況 會 導 致 增 壓 器 漏 油 :a.發(fā) 動 機 空 濾 器 或 進 氣 管 路 阻 塞 ， 導 致 進 氣 負 壓 過 大 。b.增 壓 器 回 油 管 撞 彎 或 損 壞 ， 導 致 回 油 節(jié) 流 。c.中 間 體 油 腔 內(nèi) 積 碳 ， 導 致 回 油 不 暢 。d.壓

15、氣 機 殼 出 氣 口 到 發(fā) 動 機 進 氣 管 之 間 的 連 接 管 路 是 否 漏 氣e.渦 殼 進 氣 口 與 排 氣 管 出 氣 口 的 連 接 處 是 否 漏 氣 。f.怠 速 時 間 過 長 。g.曲 軸 箱 內(nèi) 油 壓 或 油 位 過 高 ， 曲 軸 箱 通 風 管 堵 塞 。h.發(fā) 動 機 下 竄 氣 過 大 。注 ： 1.如 果 一 臺 增 壓 器 外 觀 完 好 、 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動 靈 活 、 葉 片 無 擦 殼 ， 則 說 明 增 壓 器 本 身 狀 態(tài) 良 好 。 2.返 回 的 大 多 數(shù) 未 損 壞 增 壓 器 也 是 被 判 定 為 漏 油 而 被 不 必 要

16、 地 更 換 增 壓 柴 油 機 的 故 障 診 斷 a.發(fā) 動 機 空 濾 器 或 進 氣 管 路 阻 塞 ， 導 致 進 氣 負 壓 過 大 。 進 氣 管過 癟 產(chǎn)生 節(jié) 流 d.壓 氣 機 殼 出 氣 口 到 發(fā) 動 機 進 氣 管 之 間 的 連 接 管 路 是 否 漏 氣此 處 為 潛 在泄 漏 區(qū) 域此 處 為 泄漏 區(qū) 域 管 路 破 裂產(chǎn) 生 漏 氣導 致 漏 油 g.曲 軸 箱 內(nèi) 油 壓 或 油 位 過 高 ， 曲 軸 箱 通 風 管 堵 塞 。 透 氣 管 節(jié)流 導 致 增壓 器 漏 油 當 你 在 使 用 中 遇 到 問 題 而 懷 疑 是 渦 輪 增 壓 器 出 故

17、 障 時 ，請 勿 立 即 從 發(fā) 動 機 上 拆 下 渦 輪 增 壓 器 ， 而 是 應 該 首 先 進 行 機 上故 障 診 斷 （ 參 閱 “ 機 上 故 障 診 斷 表 ” ） ， 查 明 原 因 并 排 除 故 障 。經(jīng) 驗 表 明 ， 僅 僅 更 換 渦 輪 增 壓 器 而 不 去 查 清 造 成 問 題 的 原 因 ，不 僅 不 能 解 決 問 題 ， 還 可 能 會 出 現(xiàn) 同 樣 的 現(xiàn) 象 。增 壓 柴 油 機 的 故 障 診 斷 可能原因 排除措施 空氣濾清器太臟 按照發(fā)動機制造廠商的規(guī)定更換濾芯 壓氣機進氣管不通暢 視具體情況清除雜物或更換損壞的零部件 壓氣機出口管道不

18、通暢 視具體情況清除雜物或更換損壞的零部件 發(fā)動機進氣管不通暢 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并清除雜物 空氣濾清器至壓氣機間的管道漏氣 視具體情況更換密封件或擰緊緊固件 壓氣機至發(fā)動機進氣管的管道漏氣 視具體情況更換密封件或擰緊緊固件 發(fā)動機進氣管與氣缸蓋接合面漏氣 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并視具體情況更換墊片或擰緊緊固件 發(fā)動機排氣管不通暢 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并清除雜物 消音器或其后的排氣管不通暢 視具體情況清除雜物或更換次品 發(fā)動機排氣管與氣缸蓋接合面漏氣 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并視具體情況更換墊片或擰緊緊固件 渦輪進口與發(fā)動機排氣管的連接處漏氣 視具體情況更換墊片或擰緊緊固件 渦輪排

19、氣管道漏氣 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并排除漏氣現(xiàn)象 增壓器回油管不通暢 視具體情況清除雜物或更換排氣管 發(fā)動機曲軸箱呼吸器不通暢 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并清除雜物 增壓器中間殼積污或結(jié)焦 視具體情況更換機油和機濾、大修或更換增壓器 噴油泵或噴油器調(diào)整不正確 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并視具體情況更換或調(diào)整有關部件 發(fā)動機正時不正確 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并更換磨損的零件 發(fā)動機活塞環(huán)或缸套磨損導致竄氣 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并視具體情況修理發(fā)動機 發(fā)動機內(nèi)部問題（氣門、活塞） 參照發(fā)動機制造廠商的手冊并視具體情況修理發(fā)動機 壓氣機葉輪或擴壓器葉片積污 清潔，查找并清除空氣未過濾的原因，更換

20、機油或機濾 增壓器損壞 查找并消除造成損壞的原因，視具體情況大修或更換增壓器 機 上 故 障 診 斷 表 問題 發(fā) 動 機 功 率 不 足 發(fā) 動 機 排 氣 冒 黑 煙 發(fā) 動 機 機 油 耗 量 過 大 發(fā) 動 機 排 氣 冒 藍 煙 增 壓 器 工 作 噪 音 過 大 增 壓 器 發(fā) 出 周 期 性 聲 響 壓 氣 機 側(cè) 漏 油 渦 輪 側(cè) 漏 油 增 壓 柴 油 機 的 故 障 診 斷 增 壓 器 失 效 模 式 分 析 損 壞 增 壓 器 主 要 原 因 有 以 下 四 點 ：A） 異 物 進 入 。B） 潤 滑 油 不 潔 或 老 化 。C） 潤 滑 油 不 足 。D） 使 用

21、和 保 養(yǎng) 不 善 。增 壓 器 失 效 模 式 分 析 與 潤 滑 有 關 的 問 題1.使 用 不 潔 潤 滑 油 :不 潔 潤 滑 油 進 入 增 壓 器 會 導 致 轉(zhuǎn) 軸 、 軸 承 、 軸 承 座 孔的 磨 損 ， 并 破 壞 轉(zhuǎn) 子 的 動 平 衡 ， 最 后 造 成 增 壓 器 損 壞 。 以 下 情 況 會 導 致 潤滑 油 不 潔 ：a.柴 油 機 使 用 的 潤 滑 油 濾 清 器 不 符 合 規(guī) 定 ， 或 使 用 偽 劣 濾 芯 。b.使 用 中 濾 芯 被 擊 穿 ， 或 柴 油 機 主 油 道 濾 清 器 被 堵 塞 ， 潤 滑 油 進 入 旁 通 道 。c.沒

22、有 按 規(guī) 定 更 換 潤 滑 油 ， 更 換 前 未 清 洗 柴 油 機 主 油 道 。d.更 換 增 壓 器 或 作 預 潤 滑 時 ， 雜 質(zhì) 進 入 潤 滑 油 管 路 。e. 密 封 膠 或 密 封 墊 片 碎 片 流 入 潤 滑 油 道 。增 壓 器 失 效 模 式 分 析 雜 質(zhì) 損 壞 的 軸 承與 新 軸 承 的 對 比雜 質(zhì) 造 成 軸 承 損 壞 增 壓 器 失 效 模 式 分 析 雜 質(zhì) 造 成 渦 輪 軸 損 壞 拉 絲 拉 絲增 壓 器 失 效 模 式 分 析 2.潤 滑 油 不 足 :增 壓 器 潤 滑 油 有 潤 滑 和 冷 卻 功 能 ,潤 滑 油 不 足 ,

23、首 先 影 響 的 是 冷 卻功 能 ,導 致 增 壓 器 過 熱 ,燒 壞 轉(zhuǎn) 軸 、 軸 承 等 ， 并 破 壞 轉(zhuǎn) 子 動 平 衡 ， 最 后 導 致 增 壓器 損 壞 。 以 下 情 況 會 導 致 供 油 不 足 ：a.沒 有 按 規(guī) 定 更 換 潤 滑 油 ,或 使 用 CD級 以 下 的 潤 滑 油 ,導 致 潤 滑 油 結(jié) 焦 ,喪 失 功 能 。b.柴 油 機 在 大 負 荷 工 作 后 突 然 停 機 ， 產(chǎn) 生 回 熱 ， 導 致 轉(zhuǎn) 子 和 軸 承 過 熱 并 結(jié) 焦 ，損 壞 增 壓 器 。c.開 機 后 未 怠 速 運 行 ， 馬 上 加 負 荷 ， 或 更 換 增

24、 壓 器 前 未 作 預 潤 滑 ， 導 致 轉(zhuǎn) 子 缺油 ， 產(chǎn) 生 干 摩 擦 ， 損 壞 增 壓 器 。d.進 油 管 路 或 潤 滑 油 濾 清 器 堵 塞 ， 潤 滑 油 泵 故 障 ， 或 潤 滑 油 壓 力 低 等 。增 壓 器 失 效 模 式 分 析 潤 滑 油 不 足 造 成 變 色 發(fā) 黑發(fā) 藍增 壓 器 失 效 模 式 分 析 3.機 油 老 化 導 致 增 壓 器 損 壞 :增 壓 器 失 效 模 式 分 析 4.使 用 劣 質(zhì) 或 變 質(zhì) 的 潤 滑 油 :軸 承 副 磨 損增 壓 器 失 效 模 式 分 析 異 物 進 入 渦 輪 增 壓 器1. 壓 氣 機 端 面

25、 被 異 物 損 壞 ,這 是 由 于 異 物 從 進 氣 管 或 空 濾 器 進 入 壓 氣 機 殼 造 成的 ,如 : a.進 氣 管 路 密 封 不 良 ,進 氣 不 經(jīng) 濾 清 直 接 進 入 壓 氣 機 葉 輪 。b.不 按 規(guī) 定 更 換 空 濾 或 使 用 偽 劣 濾 芯 ， 導 致 進 氣 過 濾 不 良 。c.維 護 保 養(yǎng) 時 異 物 進 入 增 壓 器 前 進 氣 管 路 。2. 渦 輪 徑 向 被 異 物 損 壞 ， 這 是 由 于 異 物 從 柴 油 機 排 氣 歧 管 進 入 渦 殼 所 造 成 的 ,如 ： a.柴 油 機 氣 缸 內(nèi) 有 零 件 損 壞 ， 隨

26、排 氣 吹 出 ， 進 入 渦 殼 。b.安 裝 排 氣 歧 管 時 ， 不 注 意 將 螺 栓 等 掉 入 排 氣 道 ， 柴 油 機 運 行后 吹 入 渦 殼 。 任 何 異 物 進 入 都 會 破 壞 增 壓 器 轉(zhuǎn) 子 動 平 衡 ,最 終 導 致 轉(zhuǎn) 子 卡 死 或 轉(zhuǎn) 軸 斷 裂 。 增 壓 器 失 效 模 式 分 析 顆 粒 雜 物 損壞 壓 氣 機 葉輪 堅 硬 物 體 損壞 壓 氣 機 葉輪軟 物 損 壞 壓氣 機 葉 輪 顆 粒 雜 物 損壞 渦 輪 葉 輪增 壓 器 失 效 模 式 分 析 使 用 和 保 養(yǎng) 不 善駕 駛 員 在 使 用 和 例 行 保 養(yǎng) 中 ,未 按 柴 油 機 廠 或 汽 車 廠 的 規(guī) 定 操 作 ,未 及 時 排除 柴 油 機 的 故 障 ,最 后 導 致 大 的 停 機 、 停 車 故 障 。 例 如 ：a.啟 動 柴 油 機 后 ， 立 即 加 負 荷 工 作 。b.大 負 荷 工 作 后 立 即 停 機 。c.不 按 規(guī) 定 保 養(yǎng) 和 更 換 柴 油 機 的 進 氣 系 統(tǒng) 、 潤 滑 系 統(tǒng) 和 曲 軸 箱 的透 氣 孔 。d.不 及 時 排 除 增 壓 器 的 漏 油 現(xiàn) 象 ， 造 成 增 壓 器 的 渦 輪 結(jié) 碳 ， 損 壞增 壓 器 。增 壓 器 失 效 模 式 分 析 謝 謝 ！