1、第四節(jié) 廢氣渦輪增壓器,一、廢氣渦輪增壓器的構(gòu)造 組成: 廢氣渦輪、離心式壓氣機(jī) 分類：軸流式渦輪增壓器（大中型機(jī)用）、徑流式渦輪增壓器（中小型機(jī)用） 發(fā)展：1978年以前提高增壓比，以后提高效率為主 1、軸流式廢氣渦輪 由渦輪進(jìn)氣箱、噴嘴環(huán)、工作葉輪、隔熱墻、排氣箱等組成,2、離心式壓氣機(jī) 1）主要由進(jìn)氣消音器、進(jìn)氣箱、壓氣機(jī)葉輪（前彎的導(dǎo)風(fēng)輪和半開(kāi)式工作輪組成）、擴(kuò)壓器、排氣箱（排氣蝸殼）等組成 2）半開(kāi)式工作輪優(yōu)點(diǎn)：（1）強(qiáng)度好，制造工藝簡(jiǎn)單；（2）允許有較高的輪緣速度；（3）能獲得較高的增壓壓力,圖417 VTR4系列增壓器剖視圖 23-隔熱墻；25壓氣機(jī)葉輪；26壓氣機(jī)導(dǎo)風(fēng)輪；29渦

2、輪機(jī)葉輪；32、33滾動(dòng)軸承；41、45油封；42、43、44氣封；47、48滑油泵；51進(jìn)氣箱；52噴嘴環(huán)；61排氣箱；74進(jìn)氣蝸殼；79擴(kuò)壓器；81消音器；82進(jìn)氣箱,3、軸承 1）按位置分外支承式和內(nèi)支承式兩種。外支承式： （1）優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好，軸承受高溫氣體影響較小，便于密封，有利于增加軸承壽命 （2）缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量、尺寸大，清洗困難 2）壓氣機(jī)端軸承 止推軸承，承受轉(zhuǎn)子徑向與軸向負(fù)荷，并給轉(zhuǎn)子軸向定位,3）渦輪端軸承 支持軸承，只承受轉(zhuǎn)子的徑向負(fù)荷 4）滾動(dòng)、滑動(dòng)軸承 （1）滾動(dòng)軸承摩擦損失小，用于中小型增壓器 （2）滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，用于大型增壓器 注：四沖程機(jī)常用的

3、ABB VTR型增壓器使用外置式滾動(dòng)軸承,5）潤(rùn)滑方式 三種：甩油盤的飛濺潤(rùn)滑、專門油泵潤(rùn)滑、柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)供油潤(rùn)滑。最好是重力強(qiáng)力混合潤(rùn)滑系統(tǒng)，因?yàn)橥钙接捅霉收蠒r(shí)重力油柜能維持短時(shí)供油。專門油泵潤(rùn)滑油泵多為齒輪泵，主機(jī)開(kāi)航前備車沖車、試車后應(yīng)及時(shí)檢查滑油泵供油情況,二、廢氣渦輪增壓器的工作原理 1、離心式壓氣機(jī) 1）進(jìn)氣道流道漸縮，氣體壓力、溫度降低，流速提高 2）工作輪對(duì)氣體作功，壓力、溫度、流速升高 3）擴(kuò)壓器和排氣渦殼流道漸擴(kuò)，壓力、溫度升高，流速降低,2、單級(jí)軸流式渦輪機(jī) 1）噴嘴環(huán)噴嘴流道漸縮，廢氣壓力、溫度降低而流速升高 2）葉輪葉片前緣在徑向沿轉(zhuǎn)向向前扭曲，工作葉輪作機(jī)械功，流

4、道漸縮，廢氣壓力、溫度、絕對(duì)速度下降 3）反動(dòng)式渦輪機(jī)回轉(zhuǎn)力矩來(lái)自沖動(dòng)力矩和反動(dòng)力矩（兩力矩方向相同），都是在葉輪葉片上產(chǎn)生的；廢氣對(duì)渦輪做功多少主要取決于廢氣流量和熱狀態(tài) 4）流動(dòng)損失主要有：流動(dòng)摩擦損失、葉輪摩擦鼓風(fēng)損失、漏氣損失、葉片進(jìn)口撞擊損失,三、離心式壓氣機(jī)的工作特性及喘振機(jī)理 1離心式壓氣機(jī)的工作特性 1）定義：不同轉(zhuǎn)速下的排氣壓力和效率隨空氣流量的變化特性 2）壓氣機(jī)特性曲線：表示壓氣機(jī)特性的曲線,2喘振 1）壓氣機(jī)的固有特性 2）現(xiàn)象：壓力忽高忽低，流量忽大忽小，伴有喘息聲或吼叫聲 3）機(jī)理：當(dāng)壓氣機(jī)的流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，氣流在葉輪葉片前緣沖向葉片凹面，與葉片凸面發(fā)生分離；在

5、擴(kuò)壓器中氣流沖向葉片凸面，與葉片凹面發(fā)生分離。一般擴(kuò)壓器葉片內(nèi)氣流分離的擴(kuò)展是主要原因，而葉輪進(jìn)口處氣流分離的擴(kuò)展會(huì)使喘振加劇,3柴油機(jī)與增壓器匹配 標(biāo)志是：柴油機(jī)達(dá)到預(yù)定的增壓指標(biāo)；增壓器在柴油機(jī)全部工作范圍內(nèi)都能穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)；既不喘振也不超速，并且盡可能在高效區(qū)工作，即增壓器工作特性曲線應(yīng)離喘振線遠(yuǎn)一點(diǎn)，又要處在高效率區(qū),四 柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng),組成：柴油機(jī)、壓氣機(jī)、廢氣渦輪、空氣冷卻器和輔助掃氣泵 (一)單獨(dú)增壓系統(tǒng) 1方式：定壓增壓或脈沖增壓 2脈沖單獨(dú)增壓 1）優(yōu)點(diǎn)：低增壓時(shí)起動(dòng)性能較好 2）適用機(jī)型：船用四沖程機(jī)廣泛用；二沖程直流掃氣機(jī)也用，但設(shè)一臺(tái)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)以備增壓器完全損壞時(shí)

6、使用,3定壓?jiǎn)为?dú)增壓 1）起動(dòng)和低負(fù)荷性能差，附設(shè)電動(dòng)輔助風(fēng)機(jī)以改善 2）當(dāng)代高增壓機(jī)主要增壓方式：定壓?jiǎn)为?dú)增壓電動(dòng)輔助風(fēng)機(jī),(二)復(fù)合增壓系統(tǒng) 1二沖程機(jī)不易實(shí)現(xiàn)單獨(dú)渦輪增壓原因及改善措施 1）原因：（1）熱負(fù)荷比較大，要求過(guò)量空氣系數(shù)大，必須增加壓氣機(jī)供氣量及功率；（2）靠壓差掃氣，采用廢氣渦輪增壓后排氣背壓升高，要求掃氣壓力高，必須增加壓氣機(jī)供氣量及功率；（3）掃氣時(shí)新氣摻混廢氣，廢氣能量降低，另氣流路線長(zhǎng)，更減少了廢氣能量，使渦輪機(jī)功率降低；因而導(dǎo)致渦輪發(fā)出功率與壓氣機(jī)所需功率不平衡 2）改善措施：復(fù)合增壓,2復(fù)合增壓類型 1）串聯(lián)增壓系統(tǒng) （1）特點(diǎn)：渦輪增壓器為第一級(jí)（增壓約占增壓

7、壓力的7095%），往復(fù)式壓氣機(jī)為第二級(jí) （2）優(yōu)點(diǎn)：柴油機(jī)起動(dòng)性能好，低負(fù)荷性能好，利于實(shí)現(xiàn)高增壓。當(dāng)增壓器損壞時(shí)依靠往復(fù)泵柴油機(jī)也能達(dá)7080%標(biāo)定轉(zhuǎn)速，不需另設(shè)鼓風(fēng)機(jī) 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜 （3）用于意大利FIAT機(jī)，一級(jí)用定壓增壓,2）串聯(lián)旁通增壓 （1）特點(diǎn)：渦輪增壓器為第一級(jí)，活塞下部空間為第二級(jí)，掃氣箱外側(cè)空間各缸共用，內(nèi)側(cè)空間各缸分開(kāi)。部分串聯(lián)增壓。掃氣前期活塞下行串聯(lián)旁通增壓，換氣后期活塞上行串聯(lián)失效為單獨(dú)增壓。增壓壓力隨負(fù)荷增大而增高,（2）優(yōu)點(diǎn)：掃氣初期掃氣壓力最高既防止廢氣倒沖又加強(qiáng)掃氣效果；減小排氣口高度（主要）；低負(fù)荷性能好，結(jié)構(gòu)比串聯(lián)簡(jiǎn)單；增壓器損壞后可維持70b 缺點(diǎn)

8、：消耗功，一級(jí)為定壓增壓需附設(shè)輔助風(fēng)機(jī)，空冷器后要設(shè)氣水分離器除去增壓空氣中的水氣 （3）用于SULZER機(jī)和B&W機(jī),3）并聯(lián)增壓系統(tǒng) （1）特點(diǎn)：渦輪增壓器與活塞下部空間并聯(lián)工作，空冷器共用。渦輪增壓器約提供7580%的增壓空氣量。只用部分氣缸下部做輔助增壓泵，供氣量隨轉(zhuǎn)速升高而減小 （2）優(yōu)點(diǎn)：中高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)性能好 缺點(diǎn)：低負(fù)荷性能差且易喘振 （3）用于MAN KZ、KSZ機(jī),五 柴油機(jī)增壓系統(tǒng)的喘振與消除 1增壓系統(tǒng)中增壓器喘振的原因 1）根本原因：壓氣機(jī)高背壓低流量 2）消除措施：降低背壓，增加流量 2運(yùn)轉(zhuǎn)中導(dǎo)致增壓器喘振的原因及消除方法 1）氣流通道堵塞（最常見(jiàn)） （1）增壓系統(tǒng)氣體流動(dòng)路線中任一環(huán)節(jié)發(fā)生阻塞都會(huì)使壓氣機(jī)流量減小，背壓升高，引起喘振,如壓氣機(jī)進(jìn)氣濾網(wǎng)、空氣冷卻器、廢氣鍋爐 （2）消除方法：清潔,2）增壓器與柴油機(jī)的運(yùn)行失配 （1）柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運(yùn)行降低油門 （2）操作不慎，如高速急停車或降速過(guò)快或加速過(guò)快不久會(huì)自動(dòng)消失 （3）風(fēng)浪天航行發(fā)生飛車并聯(lián)增壓系統(tǒng)和單獨(dú)增壓系統(tǒng)會(huì)喘振 3）脈沖增壓一缸熄火或各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均 同熄火缸相連的增壓器發(fā)生喘振，消除方法：使熄火缸恢復(fù)工作或減小另一組氣缸的供氣量 4）環(huán)境溫度的變化,3、各種增壓系統(tǒng)中增壓器