由柴油機的排氣來(lái)驅動(dòng)渦輪機,再由渦輪機帶動(dòng)壓氣機來(lái)壓縮進(jìn)氣量,提高進(jìn)氣壓力,獲得較大的充氣量,這一過(guò)程稱(chēng)為廢氣渦輪增壓。
一、增壓器結構
渦輪增壓系統除渦輪增壓器之外,還包括進(jìn)氣旁通閥、排氣旁通閥和排氣旁通閥控制裝置等。
1、渦輪
渦輪殼接到發(fā)動(dòng)機排氣管道上,廢氣驅動(dòng)渦輪殼中的渦輪葉輪,渦輪葉輪帶動(dòng)同軸上的壓葉輪。越多的廢氣通過(guò)渦輪殼,渦輪葉輪就轉得越快,隨著(zhù)渦輪轉速的增加,壓葉輪轉速也增加,這樣更多的空氣通過(guò)濾器后進(jìn)入壓殼。
2、壓氣機
轉速越快,吸進(jìn)去的空氣越多,空氣進(jìn)入壓殼后通過(guò)壓葉輪,擴壓區使空氣壓力增大并壓入發(fā)動(dòng)機,這過(guò)程導致空氣溫度上升,有時(shí)超過(guò)200度。
壓氣機結構圖
3、浮動(dòng)軸承
增壓器與發(fā)動(dòng)機使用同樣的機油,機油既作為潤滑油又作為冷卻油,機油加壓后進(jìn)入中間殼,通過(guò)浮動(dòng)軸承和止推系統。 浮動(dòng)軸承可以自由浮動(dòng)轉動(dòng),為了能正常工作,浮動(dòng)軸承與中間殼及軸間應建立油膜。油臟、進(jìn)油孔堵塞將導致增壓器嚴重損壞。零件高速運動(dòng)產(chǎn)生熱量,同時(shí)渦輪端有熱量傳到中間殼中,機油可以將這些熱量帶走,從而降低中間殼溫度。
4、密封環(huán)
在增壓器渦端和壓端都有密封環(huán),密封環(huán)的作用是有效密封以免廢氣和空氣進(jìn)入中間殼及防止漏油(機油向中間殼兩邊滲透)。
5、轉子
主要由渦輪工作輪、壓氣機葉輪和公共軸所組成的旋轉部件。
渦輪增壓器結構圖
二、渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)
1、發(fā)動(dòng)機排氣驅動(dòng)渦輪機葉輪,再帶動(dòng)與渦輪同軸的壓氣機葉輪,壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機的空氣或可燃混合氣。由于渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機本身的排氣能量來(lái)驅動(dòng),不直接消耗發(fā)動(dòng)機的功率。如果采用增壓中冷,降低增空氣溫度、提高密度,可進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性。
2、由于廢氣渦輪增壓回收了部分能量,故增壓后發(fā)動(dòng)機經(jīng)濟性也有明顯提高,再加上相對減小了機械損失和散熱損失,提高了發(fā)動(dòng)機的機械效率和熱效率,使發(fā)動(dòng)機渦輪增壓后燃油消耗率可降低5%-10%,同時(shí)提升排放指標。
3、渦輪增壓發(fā)動(dòng)機對海拔高度變化有較強的適應能力,因此裝有廢氣渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機在高原地區具有明顯的優(yōu)勢。
4、當空氣被高比例壓縮后會(huì )產(chǎn)很高的生熱量,從而使空氣膨脹密度降低,而同時(shí)也會(huì )使發(fā)動(dòng)機溫度過(guò)高造成損壞。為了得到更高的容積效率,需要在注入氣缸之前對高溫空氣進(jìn)行冷卻。這就需要加裝一個(gè)散熱器,原理類(lèi)似于水箱散熱器,將高溫高壓空氣分散到許多細小的管道里,而管道外有常溫空氣高速流過(guò),從而達到降溫目的(可以將氣體溫度從150℃降到50℃左右)。由于這個(gè)散熱器位于發(fā)動(dòng)機和渦輪增壓器之間,所以又稱(chēng)作中央冷卻器,簡(jiǎn)稱(chēng)中冷器。
5、明顯增加了柴油發(fā)動(dòng)機功率,功率增加,油耗降低。
6、減小質(zhì)量,縮小柴油發(fā)電機組整體外形尺寸,例如六缸機型被四缸所取代。
7、有利于降低有害氣體排放和噪聲,并提高柴油發(fā)電機燃油經(jīng)濟性。
渦輪增壓器剖面圖
三、正確使用及注意事項
1.CF級以上的增壓器機油。
2.啟動(dòng)和停機怠速1-3分鐘。
3.定期更換機油和濾芯。
4.定期清理空氣濾清器。
5.確保連接管路不漏氣。
6.新機啟用應加注潤滑油。
四、常見(jiàn)故障
1、軸卡死
(1)機油壓力偏低。
(2)冷啟動(dòng)突然加速。
(3)大負荷運轉突然熄火。
(4)非增壓機油或機油變質(zhì)、過(guò)臟。
2、漏油
(1)壓氣機出口管路漏氣。
(2)回油管不通暢甚至堵塞。
(3)空氣濾過(guò)小或過(guò)臟。
(4)曲軸箱廢氣壓力過(guò)高。
(5)發(fā)動(dòng)機呼吸器堵塞。
(6)添加機油過(guò)量。
3、異響
(1)徑向晃動(dòng)量大且和殼體相蹭。
(2)進(jìn)氣或排氣連接口漏氣。
(3)增壓器進(jìn)入異物。
(4)增壓器斷軸或斷葉片。
4、冒藍煙
以上所有的數據均是基于柴油發(fā)電機組帶燃油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉時(shí)獲得的,但不帶有充電機、空壓機、風(fēng)扇、選用設備和驅動(dòng)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(jìn)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。