涡轮增压器工作原理和维修

涡轮增压器工作原理和维修

一、发动机和空气增压系统的工作原理在讨论涡轮增压发动机系统之前，先回忆一下内燃机的基本工作原理及其同空气增压系统的关系内燃机是一种耗气机械，由于燃油需要与空气混合才干完毕燃烧冲程一旦空燃比达到某一值后，再增长燃油，除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外，不会产生更多功率发动机供油越多，黑烟就越浓因此，超过空燃比极限后，增长供油量只会导致燃油消耗量过多、大气污染、废气温度升高，并使柴油机寿命缩短由此可见，增长空气量的I能力对发动机来说是多么重要涡轮增压器是一种运用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵废气驱动涡轮叶轮总成，它与压气机叶轮相连接，如图1所示当涡轮增压器转子转动时，大量的压缩空气被输送到发动机的燃烧室里由于增长了压缩空气的重量，就可以使更多的燃油喷入到发动机里去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多的功率图1废气涡轮增压系统

二、空气增压系统的长处泯轮增压有许多好处非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空气，而涡轮增压器向发动机提供压缩空气由于进入气缸的空气增多，因此容许喷入较多的燃油，使发动机产生较多的功率并具有较高日勺燃烧效率这意味着一台尺寸和重量相似日勺发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机相似的功率其他尚有节省燃油和减少排放等长处由于涡轮增压器为发动机提供了更多日勺空气，燃油在发动机气缸里燃烧时会燃烧得更充足、更彻底发动机进气管的空气保持正压力（大于大气压欧I压力）对发动机有几方面的I好处当发

七、维修检查基本环节如下:1目测和仪器检测检查涡轮增压器的外部和安装状况听一听与否有不正常的机械噪声目测一下与否有漏气、堵塞、温度过高、节流或叶轮碰壳体日勺状况在怠速或低功率时看起来似乎是少量日勺、不严重日勺系统漏气，在额定负荷时会严重地影响发动机日勺空燃比和涡轮增压器壳体中的气体压力因此一旦a.听一听与否有不正常的机械噪声并看一看振动状况这种漏气发生，在额定负荷时将会产生严重问题b.听一听与否有高频噪声，这也许表白有空气或燃气泄漏C.听一听周期性噪声的限度，这也许表白在空气滤清器和管道中有节流d.检查螺母、螺栓、压板和垫片与否有漏装或松动现象e.检查发动机进排气管及其管道和固定件与否有松动和损坏f.检查润滑油进出管道与否有节流或损坏现象g.检查涡轮增压器壳体与否有裂纹或损坏h.检查外部润滑油或冷却介质与否有泄漏，检查涡轮增压器外表面与否有污物沉淀（表白空气、润滑油、排气或冷却介质泄漏）i.检查与否有明显的热变色j.检查空气滤清器与否有明显的节流现象k.查废气放气阀与否有自由运动和损坏必须保证软管状况良好，接头是紧口勺按照设备的原始规范来检查校准和控制系统

1.核算涡轮增压器的构造参数对该用途来说与否是对的J的记住这些问题被排除时自身往往不会除掉作为故障批示物的残留物这些残留物时存在常常会引起对涡轮增压器的不精确评价当问题已经被排除而残存物仍旧保存着时，会导致对涡轮增压器的错误评价例如，若在检测前已先把空气滤清器调换成新的I,但是残留物（如发动机进气管中由于此前节流时残留的润滑油助保存着，会使您错误地觉得残留物不是节流导致的，而是别的因素导致日勺，人人而得出不存在空气阻塞的结论，虽然残留物证明也许发生过节流在完毕故障诊断的其他部分之后，再排除任何安装上的问题如果涡轮增压器的零件损坏了，则应当先更换零件，然后再进行校正，以防重新产生问题.动机进排气门重叠启动时，新鲜空气吹入燃烧室，清除所有残留在燃烧室里日勺废气，同步冷却气缸头、活塞和气门涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到氧气补偿（使其达到原则大气条件）发动机和涡轮增压器相匹配，使进气管压力保持海平面大气压而一台自然吸气的发动机，随着海拔高度的增长，其功率将下降

三、涡轮增压器的零部件废气涡轮增压器（囹2）是由废气驱动日勺涡轮和径流式压国----气机构成的I,它们分别被安装在轴的两头并有各自的锻造壳体轴自身被安装在中间壳中并由中间壳来支撑中间壳的两侧分别同压气机壳和涡轮壳相连接，典型的涡轮增压器转速可以在100000转/分以上图2涡轮增压器构造■涡轮泯轮部分是个向心式日勺径流或混流装置，由锻造日勺涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳构成，进气口位于涡轮壳日勺外直径处废气流进涡轮，经叶轮叶片，从涡轮壳直径附中心部位流出■压气机压气机部分是个离心式或径向外流式装置，由锻造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳构成，进气口位于压气机壳直径日勺中心部位处空气在压气机内向外流，经叶轮叫片，从压气机壳H勺外直径处流出■中间壳和转子涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩余的部分称为中间壳和转子总成中间壳（又称轴承壳）以一种精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的轮轮系统这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重的I载荷，而是必须精确地定位两只叶轮的I位置，使其尽量接近两端壳子日勺轮廓型线这种定位日勺核心是向中间壳汕孔、轴承和轴之间的I间隙注入润滑油注入到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的图3是润滑油流动的示意图，它阐明从发动机润滑系统流出的润滑油是如何通过油孔和油槽流入两个主轴承的润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈润滑油也从进油孔直接进入推力轴承，或者通过在压气机壳后盖板的I油道进入推力轴承润滑油靠重力从中间壳排出密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内，并制止燃气和空气从这两个区域流入中间壳密封系统由活塞环密封、石墨和形图密封、甩油环以及迷宫（螺纹状的）密封构成，以完毕密封任务当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时，密封开始起作用，如图3所示图3涡轮增压器润滑油路多种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位止推部件用来保证轴向位置轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和/或压板、锁紧板来连接

四、操作环节/避免性维护数年的经验告诉我们，导致涡轮增压器事故的重要因素是润滑问题，例如润滑油供油滞后、节流或缺油和在润滑油里有杂质等占第二位的因素是外来物体进入压气机叶轮或涡轮叶轮要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器、润滑油品质和润滑油滤清器等的维护保养由于涡轮增压器工作转速很高，因此良好的维护保养是非常重要的合适日勺操作环节和避免性日勺维护保养，可以保证涡轮增压器的使用寿命和良好性能除了偶尔要对压气机进行清洗以外，不需要单独对涡轮增压器作周期性日勺维护保养由于一般的维修人员没有专用设备是不能对涡轮增压器做校准和调节工作，并且涡轮增压器口勺润滑油是由它所在的发动机供应的I因此涡轮增压器的避免性维护保养重要是保证发动机与空气增压系统时完整性以及不让发动机以损害涡轮增压器和发动机自身时方式来工作应当鼓励车主遵守如下避免性措施，以保证涡轮增压器有最长的工作寿命1）在发动机润滑油压力建立此前，必须使发动机保持在怠速状态发动机在启动之后立即加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充足润滑H勺状况下就以最大转速工作涡轮增压器在润滑不充足日勺状况下工作会损坏它日勺轴承反复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏建议驾驶员起动发动机后应先怠速运营3〜5分钟2）在发动机停车之前，要使它的温度和转速逐渐地从最大值降下来涡轮增压器的工作转速和持续工作温度都比其他机器要高当发动机在最大输出功率或最大扭矩状态下工作时，涡轮增压器的转速和温度也达到最大值当发动机在这一工作点忽然停车时,会使发动机特别是涡轮增压器出问题这时需要发动机中速怠速或在轻负荷工况下工作一段时间，同步仍要保持发动机的润滑油压力和流过冷却系统的I空气量不变遵循这些准则可以避免涡轮增压器长期在缺少润滑油的状况下运转，并可以避免涡轮增压器内部积碳现象，这是在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成的建议驾驶员在停机前应先怠速运营3〜5分钟3）预先润滑涡轮增压器在更换滑油或做任何维修（涉及放出润滑油）之后，涡轮增压器需要进行预先润滑在发动机启动前要将曲釉盘动几次启动发动机后，在进入高速运转前，让它怠速一段时间，以建立起整个润滑油循环和压力4）低温时启动发动机必须谨慎当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的I润滑油压力和流量在这种状况下，发动机启动后必须怠速几分钟才干进入高速工作状态5）要避免发动机长时间的怠速当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中这一般不会导致机械损伤，但会弄脏叶轮，使顾客产生抱怨

五、安装和启动环节安装者应遵守下列避免措施，以保证成功地更换涡轮增压器1）要保证涉及润滑油泵和整个发动机状态在内的发动机润滑系统的完好，保证所有通道和管路畅通，使它们可以产生和保持所需的润滑油流量和压力2）要保证润滑油进口供油管路和出口排油管路清洁并布置合适a.润滑油进出油管路H勺布置应尽量减少从发动机排气管和其他高温热源传来的热量b.润滑油进油管被积碳堵塞时，要更换它c.若使用软管，要保证管子不硬化、不折叠，它的内衬不损坏、不剥落d.若使用金属管，要保证管子无节流或折叠现象e.某些润滑油进油软管有可以反复使用的接头，这样容许只调换软管而不换接头要确认接头安装对口勺，软管的内衬碎片不能被遗留在油管总成中3）当涡轮增压器润滑油进出口处使用液体成型的密封垫片和密封条时，曾经发现过这样的I问题即在拧紧接头时，这种密封垫片和密封条因受挤压而被挤入润滑油的油道中当这种材料进入润滑油进口后，流向一种或多种轴承中去的润滑油将被堵塞或切断，润滑油流量和压力会迫使这种材料进入轴承，从而引起轴承的异常磨损在中间壳润滑油出口处，由于沉淀物增多，足以在出口处形成润滑油的I节流现象4）对涡轮增压器进行预润滑时要注意不可使润滑油浸没增压器5）从开口的润滑油供油管道中清除空气把润滑油排油管从涡轮增压器上拆卸下来，这时，盘动曲轴而不启动发动机，直到润滑油从中间壳排油口中流出若润滑油持续不断地从排油管中流出来，就表白空气泡已经被排出润滑油系统用漏斗把润滑油倒回到排油管中

6.要保证润滑油清洁并处在正常工作所需要的I油量水平上如果有也许，应当用清洁的润滑油灌满润滑油滤清器，以减少启动发动机所需的I时间

六、故障诊断在找出问题的因素之前，不能如一般所做的那样先轻率地把涡轮增压器从发动机上拆下来，而应当先检查和评估涡轮增压器的工作状况现场浮现的问题大多数可以通过系统故障诊断来解决如果必须把涡轮增压器从发动机上拆下来，则在把软管、夹头和接头拆下来时，要拟定接头与否是紧啊，与否有漏气由于一旦把涡轮增压器拆下来后，就很难证明产生此类问题的真正因素更换了新的涡轮增压器时立即浮现故障也许与下列因素有关1）没有完全解决导致需要更换涡轮增压器的问题；2）在更换涡轮增压器时产生日勺问题；3）涡轮增压器自身有缺陷一台已经正常运营的涡轮增压器，在后来的日子里是不大也许再发现缺陷的I由于在涡轮增压器工作时，只要观测它H勺转速和温度就可以不久地发现问题安装或发动机系统H勺问题也可以在更换涡轮增压器时立即暴露出来注意如果涡轮增压器能自由转动并不擦内壳的话，就不要急于鉴定为涡轮增压器的问题必须强调的是，涡轮增压器主线不会变化发动机自身口勺工作特性涡轮增压器不是一种能源,它唯一作用是向发动机提供更多的压缩空气，使发动机可以燃烧更多的燃油，从而产生更多的功率它之因此可以工作完全是取决于发动机废气H勺流量、压力和温度涡轮增压器是一种完整的工作系统中的一种重要部件只是为了以便起见,才把涡轮增压器用螺栓安装在发动机的外面,但它的作用绝不亚于发动机的凸轮轴或活塞涡轮增压器不也许纠正或克服诸如发动机燃油系统、发动机定期、空气滤清器堵塞、轴瓦故障等一类的机械故障或缺陷问题因此，如果一台增压的发动机发生故障，而涡轮增压器已经被检查并已拟定是工作正常的，那么就要象对非增压的发动机同样进行故障检修简朴地替代一台好的涡轮增压器并不能排除发动机自身的机械故障理解涡轮增压器在整个发动机工作系统中的作用，对成功地诊断和排除故障是非常重要的同样,更好地理解涡轮增压器的某些特点会有助于鉴定涡轮增压器的损坏或缺陷以及每次都能一次就安装对的下面的环节是对发动机工作状况变化的综合评估在发动机上进行故障分析也将有助于揭发任何外部时或与导致涡轮增压器故障有关的发动机的问题，这些故障必须被排除，以避免新换上的涡轮增压器H勺损坏警告1做增压器检查时不能起动发动机，且必须要等到发动机冷下来后才干开始检查2在不装进气管和不连接空气滤清器的状况下使涡轮增压器运转，会导致人员伤害外来物体进入涡轮增压器内也许会导致机组损坏涡轮增压器故障诊断流程图0表3表5s。