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技術與安全知識 |
廢氣渦輪增壓器的工作原理和結構 |
廢氣渦輪增壓器是利用發動機排出的高壓廢氣來驅動排氣渦輪旋轉，由排氣渦輪帶動與其同軸的進氣渦輪旋轉，實現進氣增壓效果。我們將這種系統稱為渦輪增壓器，將裝在排道中的渦輪稱為排氣渦輪或主動渦輪，裝在進氣道中的渦輪稱進氣渦輪或從動渦輪、增壓渦輪。
一、增壓器的基本結構
1、渦輪轉子總成
渦輪轉子與壓氣機葉輪以及相應的軸上零件組成了轉子總成，渦輪轉于及壓氣機葉輪都經過精確的單體平衡，以保證轉子總成在高速運轉下正常工作，渦輪轉子采用內支撐形式，浮動軸水位于兩葉輪之間的中間體內，轉子的軸向力章止推軸承來承受。
2、壓氣機部分
包括壓氣機葉輪、擴壓器、壓氣機殼組成。壓氣機葉輪通過空氣濾清器吸進環境空氣，通過擴壓器擴壓再由壓氣機殼收來進入發動機氣缸。
3、渦輪機部分
渦輪機部分由渦輪殼和渦輪葉輪組成，柴油機派出的廢氣通過排氣管進入渦輪殼，以一定方向流向渦輪葉輪，從而使渦輪高速旋轉。
霍爾塞特增壓器結構圖
二、動平衡的影響
1、平衡定義
是改善轉子的質量分布，以保證轉子在軸承中旋轉時因宋平衡而引起的振動或振動力減小到允許范圍內的工藝過程。
2、影響平衡的零件
渦輪轉子、壓氣機葉輪、轉子軸上零件。
3、動平衡的作用
● 延長軸承的壽命。
● 減少振動。
● 降低噪聲。
● 減小功率損失。
● 減小渦輪轉子的負荷。
4、為實現上述作用采取的平衡措施∶
● 渦輪轉子和壓氣機葉輪的單體平衡。
● 組合轉子的組合平衡。
● 中間體核心部件的整體平衡。
三、增壓器的潤滑系統
1、潤滑系統原理
發動機潤滑系統流入的0.2-0.4MPa壓力，潤滑油通過中間殼上的進油口流入浮動軸承與止推軸承，同時冷卻轉子總成各部件，最后，潤滑油靠重力從中間殼回油孔排出。在轉子軸與浮動軸承之間、中間殼與浮動軸承之間各形成一層油膜。
2、潤滑系統的作用
● 冷卻來自渦輪工作的熱量，降低中間殼溫度。
● 對軸承系統的潤滑。
● 為轉子動平衡提供油膜支撐，浮動軸承自由浮動轉動。
四、增壓器的密封作用
1、密封環∶
在增壓器的渦端和壓端都有密封環，其作用是有效密封防止廢氣和空氣進入中間亮，防止機油向中間殼兩邊泄漏。
2、封氣∶
利用渦輪端燃氣或壓氣機端壓縮空氣與中間體建立起來的壓力差，防止中間體中的潤滑油進入壓氣機或渦輪機端。
3、封油∶
防止中間體潤滑油進入增壓器兩端。
五、增壓器旁通閥的作用
1、可以采用較小的渦輪，改善發動機的低速性能∶
2、普通增壓器的壓比受渦輪尺寸控制，旁通式增壓器的壓比受旁通渦輪氣流控制；匹配發動機的性能得到改善。
放氣閥結構圖
六、工作原理
1、渦輪增壓器驅動力：主要通過發動機廢氣驅動渦輪殼中的渦 輪葉輪，帶動同軸上的壓氣機葉輪高速運轉， 隨著越多的廢氣通過渦輪殼，渦輪和壓氣機葉輪轉速越高。
2、空氣增壓：新鮮空氣進入壓氣機殼后通過高速運轉的壓葉輪， 在擴壓區的作用下空氣壓力增大并進入發動機，同時使空氣溫度上升。
3、潤滑和冷卻：增壓器潤滑機油與發動機共用，機油進入中間殼后，進入渦輪端和壓氣機端的浮動軸承和止推軸承，為使浮動軸承可以自由浮動轉動，浮動軸承與中間殼及軸間形成油膜，同時渦輪端有熱量傳到中間殼中，機油將熱量帶走而起到潤滑和冷卻作用，因此油臟和進油孔堵塞都會造成增壓器損壞。
4、氣體和機油密封：在壓氣機和渦輪端密封環和軸封的共同作用下，防止機油進入渦輪殼和壓氣機殼而漏油，同時也防止廢氣和新鮮空氣進入中間殼。
5、軸向和徑向定位：浮動軸承、浮動軸承擋圈、止推軸承和定距止推套起到保證軸向間隙和徑向間隙， 確保葉輪的靈活轉動。
渦輪增壓器模型圖
以上所有的數據均是基于柴油發電機組帶燃油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉時獲得的，但不帶有充電機、空壓機、風扇、選用設備和驅動件。
以上所有的數據都是基于ISO 3046標準參考的條件—海拔110m（361ft），大氣壓力100kPa（29.53inHg），進氣溫度25℃ (77°F)，相對濕度30%，使用標準No.2號柴油或符合ASTM D975的柴油。
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