談渦輪增壓器結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝及使用

陳建平

摘 要：闡述了渦輪增壓器的類別、結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝及正確使用方法，適用于相關(guān)人員學習掌握。

關(guān)鍵詞：增壓；結(jié)構(gòu)；性能參數(shù)；安裝；使用

中圖分類號：TK423 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.032

1 渦輪增壓器的類別、結(jié)構(gòu)

渦輪增壓器根據(jù)采用的渦輪型式不同，通?？煞譃閺搅魇?、軸流式和混流式三類。

渦輪增壓器主要由壓氣機和渦輪機兩部分組成。渦輪機部分主要包括渦輪殼、噴嘴環(huán)和單級徑流式渦輪等，它們是驅(qū)動壓氣機旋轉(zhuǎn)的動力源。壓氣機部分主要包括單級離心式壓氣機、無葉擴壓器和壓氣機殼組成。渦輪與主軸聯(lián)接采用焊接結(jié)構(gòu)，壓氣機葉輪以動配合裝于渦輪軸上，并用螺母壓緊。渦輪軸和壓氣機葉輪經(jīng)過精確的單體動平衡，以保證在高速下正常工作。增壓器轉(zhuǎn)子的支承系為內(nèi)支承型式。增壓器采用壓力潤滑并增設了一個專用濾清器，潤滑油從專用濾清器中引至中間殼的潤滑系統(tǒng)，然后通過回油管直接流回發(fā)動機的油底殼內(nèi)。在渦輪端和壓氣機端均設有活塞環(huán)結(jié)構(gòu)的密封裝置，壓氣機端還裝有擋油板，以防止?jié)櫥秃蜌怏w的泄漏。渦輪增壓器的主要固定件是渦輪殼、壓氣機殼和中間殼體。

2 渦輪增壓器工作原理、主要性能參數(shù)

發(fā)動機排出的具有一定壓力和高溫的廢氣（柴油發(fā)動機廢氣溫度約400～700 ℃），經(jīng)增壓器的渦輪殼進入噴嘴環(huán)。由于噴嘴環(huán)的通道面積由大到小漸縮，因而廢氣壓力和溫度下降，而流動速度卻迅速提高；又由于噴嘴環(huán)開口有一定的方向，使這個高速的廢氣流按一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪旋轉(zhuǎn)越快。廢氣通過渦輪后經(jīng)消聲器排入大氣。

渦輪與壓氣機葉輪的安裝固定在同一根軸上，所以壓氣機葉輪與渦輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過空氣濾清器濾清的空氣吸入壓氣機殼。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進入擴壓器。擴壓器的形狀為進口小出口大，使氣流速度下降，壓力升高，再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機殼（又稱蝸牛殼），使空氣氣流的壓力繼續(xù)提高。這些高壓氣體經(jīng)發(fā)動機進氣歧管進入汽缸，與噴入的柴油混合燃燒，從而達到了增壓的目的。

3 渦輪增壓器安裝要求及安裝方法

渦輪增壓器的安裝必須注意以下幾點：

（1）渦輪增壓器中間殼機油出口要垂直向下，在特殊情況下可以傾斜30°。

（2）發(fā)動機進氣管與增壓器不可剛性聯(lián)接，接頭處應使用直的橡膠管。

（3）發(fā)動機進氣管容積應盡可能大些，以減少進氣壓力的脈動。空氣濾清器必須有適應的容量，以免壓氣機進口壓力損失過大。

（4）廢氣管道的截面積與汽缸排氣截面必須大致相同。

（5）渦輪殼出口管道截面積應大些，否則背壓高影響增壓效果，渦輪本身有消音作用，故出口處不必再安裝消音器。

（6）所有進出管道必須仔細配置，避免截面突然變化。

（7）增壓器潤滑油可由發(fā)動機油路直接供給。但工作條件較差的發(fā)動機，潤滑油容易受污染，應在增壓器進油前另加一個精濾器，使?jié)櫥屠锊缓?gt;15 μm顆粒的污物。

（8）潤滑油進油管內(nèi)徑應為8～12 mm的銅管，回油管內(nèi)徑為20～25 mm，并應逐漸斜降到曲軸箱機油平面上，油管不得縮接，以使回油流暢，否則易引起燒機油。

（9）安裝進油管接頭時，應先向增壓器里注入足量干凈的潤滑油，以防缺油燒壞軸承。

（10）安裝過程中，應保證不讓異物掉入增壓器和進排氣管系統(tǒng)內(nèi)，以免打壞增壓器和其它配件。

4 渦輪增壓器的正確使用

（1）發(fā)動機啟動后至少空轉(zhuǎn)5 min，使油壓上升后才能加載，否則會因缺油造成軸承嚴重磨損，甚至燒壞。

（2）天冷潤滑油在油道中還較黏時，發(fā)動機不可突然施加負荷。

（3）工作中應經(jīng)常觀察渦輪增壓器的油壓、油溫，使其保證如下數(shù)值：油量：2～3 L/min；進油壓力：025～039 MPa；

進油溫度：50～80 ℃；

出油溫度：<120 ℃。

（4）應經(jīng)常注意傾聽增壓器有無異聲及振動，如有異聲，應立即停車檢查。

（5）高速滿負荷運行后，無特殊情況不可立即停機，應怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘，發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐步降下來，停車前空轉(zhuǎn)約5 min，以免軸承缺油及機件過熱，導致軸承及渦輪葉輪產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。

（6）使用中要注意維護保養(yǎng)。每班次都要檢查增壓器有無漏油、漏氣現(xiàn)象，特別是檢查壓氣機出口至發(fā)動機進氣管部分是否有漏氣、漏油現(xiàn)象，排氣支管及其通道是否有漏氣或堵塞現(xiàn)象，各部緊固螺絲有無松動，潤滑油是否變質(zhì)。

工作200 h左右要清洗一次空氣濾清器和壓氣機。在灰塵較多的環(huán)境中作業(yè)時，100 h左右就應清洗。

工作500 h左右除進行上述保養(yǎng)項之外，還需檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況。方法是，松開壓氣機開口處的膠管緊固卡箍，取下連接膠管，用手撥動轉(zhuǎn)子看其轉(zhuǎn)動是否靈活。如能借助慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動幾圈就表示正常，否則說明軸承可能過度磨損或轉(zhuǎn)子件與固定件之間有碰擦、卡死等現(xiàn)象。這時需拆下增壓器進一步檢查壓氣機葉輪徑向間隙和轉(zhuǎn)子軸向游動量，分檢排除后才能保證正常工作。

壓氣機葉輪徑向間隙為05～056 mm，最小值不能<01 mm。轉(zhuǎn)子軸向游動量為012～02 mm，最大不能>03 mm。