涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压，就是将进入柴油机气缸内的空气，利用一种装置予先进行压缩，提高其密度，并在供油系统的合理配合下，使更多的燃料得到充分燃烧，从而使柴油机发出更大的功率。

由于空气量增加，燃烧充分，所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。

根据增压方式的不同，有机械增压，气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。

目前应用最普遍的是废气涡轮增压。

所谓废气涡轮增压，就是利用柴油机排出的废气，来驱动涡轮高速旋转，使空气的压力提高，从而提高了空气的密度，达到了增压、提高柴油机功率的目的。

2、柴油机涡轮增压的优点（1）提高了柴油机经济性，降低油耗率在5%--10%以上。

这是因为：●涡轮增压回收了部分废气能量，所以使有效功得到提高。

由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%●涡轮增压后，进入柴油机的新鲜空气温度较高。

改善了燃料的蒸发，加之空气量增加，油气混合更加均匀。

使燃烧更完善充分，从而降低了燃油耗率。

●涡轮增压后，加之柴油机功率提高，机械摩擦损失相对减少，因而使机械效率提高。

从而提高了柴油机的经济性，降低了油耗率。

（2）提高了柴油机的动力性。

柴油机不作大的改动，功率便可提高20%--50%；进一步提高增压度，可使柴油机功率比非增压提高80%--200%以上。

这是因为：●增压后改善了燃烧，提高了燃烧效率。

●增压后柴油机的空气密度比原来提高30%--200%以上，故进入缸内的空气量增大了30%--200%，加上合理的供油系统配合，就会有更多的油气混合物进行燃烧，从而发出更的的热能，提高了柴油机的功率。

●涡轮增压后，柴油机有富裕的空气，可以通过大的气门重迭角对气缸进行扫气。

从而大大降低活塞、缸盖、气门及排气的温度，使柴油机因提高功率热负荷升高的威胁得到部分缓解。

（3）降低了柴油机的排放。

这是因为：●增压后由于空气量的增加，过量空气系数增加，而且空气燃油混合均匀。

所以因燃烧不完全而产生的CO和碳氢再化合生成HC下降；●同时由于空气充足，燃烧充分，，所以碳烟生成大大减小。

试验结果表明，涡轮增压比非增压烟度可下降20%--80%。

●如果增压后再进行中冷，Nox也可以大大下降。

故现在人们已将涡轮增压作为达到欧Ⅰ排放标准的有效手段，把增压中冷达到欧Ⅱ排放标准的重要手段。

（4）降低了柴油机单位功率的重量、体积和成本。

这是因为：由于柴油机在工作容积不变情况下，功率成30%--200%的提高，而体积和重量增加很少，因此，使柴油机单位功率的重量体积和制造成本比非增压大大降低。

（5）提高了柴油机的适应性。

这是因为：涡轮增压柴油机随海拔升高功率下降比非增压柴油机功率下降少，故对海拔变化适应能力强。

由于对海拔高度有一定适应能力，可作为高原地区恢复柴油机功率的重要手段。

二涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构从废气进入燃气涡轮的气流特点，可分为轴流式涡轮和径流式涡轮两大类。

一般中小功率柴油机多为径流式增压器，所以本手册只对径流式涡轮增压器的结构进行简单介绍。

从涡轮增压器的各部功能，可将涡轮增压器分为燃气涡轮和压气机两个部件；从涡轮增压器主要零件，可将涡轮增压器分为压气机涡壳组、涡轮涡壳组、转子组，中间壳组四大部分。

图1是我公司所生产的典型径流增压器结构图。

（1）转子组转子组结构如图2所示。

由涡叶轮、压气机叶轮和转子轴组成。

转子轴上装有止推片、定距圈、甩油盘、密封套、密封活塞环等。

转子组是涡轮增压器主要运动件工作中以几万转/分乃至十几万转分旋转。

对加工精度和动平衡有严格的要求。

（2）中间壳组中间壳如图3所示的。

有支承体、轴承衬套、浮动套、压板法兰等组成。

对水冷式中间壳，上面布置有润滑油路、回油腔，冷却水套。

中间壳支承着涡轮增压器的转子和压气机涡壳、涡轮涡壳，所以要求有足够的强度和刚度及良好的封油、封水封气性。

（3）压气机涡壳组压气机涡壳组见图4所示。

它是由压气机涡壳、扩压器、支承板组成。

压气机涡壳和压气机叶轮构成压气机。

所以涡壳流道及和压气机叶轮之间间隙及扩压器流通面积有严格要求。

否则将影响压气机性能及工作可靠性。

（4）涡轮涡壳组涡轮涡壳组见图5。

它由涡轮涡壳、喷嘴环和涡轮端盖等组成。

它和涡轮转子构成燃气涡轮，所以对其涡壳流道及涡轮的各部间隙、喷嘴环通流面积有十分严格的要求。

（5）放气阀组放气阀组见图6所示。

它是某些用途柴油机，为保证低速时大扭矩和高速大功率时增压器和柴油机均有良好的匹配而配置的一种装置。

由阀体、膜片、弹簧等组成。

为保证低速大扭矩工况合适的压比，高速大功率时准确可靠放气，所以对膜片的强度和放气阀的弹簧有严格要求。

2、废气涡轮增压器的工作原理柴油机排出的废气，具有500℃以上的高温和0.13Mpa以上的高压。

它以一定的速度进入燃气涡轮后，进行膨胀作功，温度压力降低，排到大气中。

使涡轮发出一定的功率，并以几万转/分，乃至十几万转/分高速旋转，带动同轴的压气机。

而新鲜空气则被吸入压气机，在离心力作用下被压缩，压力和密度提高。

压力可达0.13—0.3 Mpa以上。

这些被压缩了的空气进入柴油机气缸和燃油混合，则可以使柴油机发出更大的功率。

（1）燃气涡轮的工作原理如图7所示。

具有高温高压的柴油机废气以一定的流速进入涡轮的进气壳，然后进入喷嘴环（无喷嘴者为无叶涡壳），进行膨胀速度增加。

压力和温度降低，然后进入旋转的叶轮，气体在叶轮流道内继续膨胀作功。

压力温度进一步下降，同时产生燃气作用在叶片的力矩，驱动叶轮高速旋转。

最后气体从涡轮出口排出，这是一个由气体能量变为机械能的过程。

（2）压气机的工作原理如图8所示。

压气机叶轮在涡轮带动下高速旋转。

新鲜空气由进气口进入工作叶轮沿着流道流动，由于流道中空气在叶片带动下随工作叶轮转动。

因此受到离心力作用，使空气受到压缩，压力.温度和流速都升高，具有很高动能的气流，然后进入叶片扩压器或无叶扩压器，将动能转化为压力能，从而提高了气体的静压。

从扩压器出来的气体进入流通面积由小到大的涡轮壳，流速进一步降低，动能继续变为压力能。

压力进一步稳定和提高。

空气经过以上过程，将工作轮的机械能变为气体的压力能，完成了增压过程。

3、废气涡轮增压器的指标和特性废气涡轮增压器的性能指标主要有以下项目：（1）增压比简称压比。

是衡量增压器压力提高程度的指标。

是压气机出口气压和压气机进口气压之比。

πk=P k/P1式中πk压比Pk 压气机出口压力 kPaP1压气机进口压力 kPa随着技术的进步，目前单级增压器最高压比可达3.5。

（2）增压器转速指增压器转子的每分钟转速。

用n TK表示，其单位为r/min。

目前增压器转速最高可达十几万转/分，乃至二十几万转/分。

（3）空气流量指单位时间流过压气机的气体重量或体积，用G K表示。

其单位为kg/s或m3/s，目前大型径流增压器其流量可达2kg/s。

（4）增压器效率增压器效率是指增压器输出能量和输入能量之比。

是压气机效率、涡轮效率和机械效率三者的乘积。

ηkT=ηkηTηmηkT增压器总效率 %ηk压气机效率 %ηT涡轮效率 %ηm机械效率 %目前压气机最高效率达82%以上。

增压器总效率达65%以上。

废气涡轮增压器的主要特性有以下几项：（1）压气机流量特性即压气机工况变化时其压比、转速及效率随流量而变化的关系，称压气机流量特性。

（2）压气机通用特性即当考虑到大气温度、压力的影响，用流量的折合参数代替流量所反映的他们之间的变化关系，称压气机通用特性。

（3）涡轮流通特性反映涡轮流通能力的特性叫涡轮流通特性。

是涡轮在不同转速下的流量和涡轮膨胀比变化关系。

如图11所示。

（4）涡轮效率特性是涡轮在不同转速时的效率和焓降系数的变化关系。

如图12所示。

（5）涡轮的综合特性是将涡轮流通特性、效率特性综合在一起考虑、能全面反映膨胀比、转速、效率和流量的关系，能反映涡轮特性全貌。

如图12所示。

4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机的主要区别一台自然吸气的柴油机改为涡轮增压柴油机。

除增加涡轮增压器外，无论是结构上还是调整参数上都要作相应的变化。

特别对增压度较高的柴油机，表现在以下方面：（1）柴油机的受力件要加强由于柴油机增压后，功率增大，机械负荷和热负荷增大，所以主要受力件，如活塞、连杆、曲轴、机体、缸盖，在强度上、刚度上都要与之适应，以保证工作可靠。

（2）燃油系统供油量增大。

由于增压后空气量增加，必须供给更多的燃料，才能使之发出的功率增加。

一般要增大油泵柱塞直径，增加喷油嘴孔径或孔数，提高油管压力，增加油束穿透度，增大高压油管流通面积。

●减小供油角，为了限制最高爆发压力。

一般可将供油提前角减小2--4℃。

（3）配气系统●增加气门重迭角。

由于柴油机增压后空气量增大，且进气管压力高于气缸压力。

因此，可以将气门重迭角加大。

对气缸进行扫气，以完善燃烧和降低受热件热负荷。

气门重迭角一般可增大至80--130℃。

●加大进、排气流通能力。

为适应柴油机增压后进排气量的增加，柴油机进排气门的通流面积要加大。

这一般通过增加凸轮升程和进排气持续期达到。

●加大进排气门的间隙。

为适应柴油机增压后热负荷增大、热变形加大，应适当加大进排气门间隙。

与此同时，气门弹簧气门材质也要作相应变化。

（4）进排气系统●排气管合理布置及合适的流通面积。

由于柴油机废气是通过排气管导入涡轮，所以排气管必须合理的分支和布置，使排气能量充分利用。

特别对脉冲增压系统、排气管的分支及直径、拐弯都是有严格要求的。

●进气管容积应足够大。

为减小进气压力脉动对柴油机性能的影响，增压柴油机进气管容积应适当加大。

（5）冷却系统●加大冷却能力。

由于增压后柴油机热负荷增加，通过冷却水、机油带走的热量增加，所以要加大冷却系统的冷却能力。

一般通过加大水泵流量、风扇风量或散热器面积来达到。

●增加空气冷却器。

对增压比较高的柴油机，为进一步降低压气机后气温，提高进入气缸的空气重量流量，提高柴油机功率，降低燃油消耗率及减小有害排放气体，设置增压空气冷却器，可以通过水冷却器或空气冷却器来完成。