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      灑水車(chē)渦輪增壓器工作原理和維修(八)

      一、發(fā)動(dòng)機和空氣增壓系統的工作原理

          在討論渦輪增壓發(fā)動(dòng)機系統之前,先回顧一下內燃機的基本工作原理及其同空氣增壓系統的關(guān)系。 內燃機是一種耗氣機械,因為燃油需要與空氣混合才能完成燃燒沖程。一旦空燃比達到某一值后,再增加燃油,除了將黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中外,不會(huì )產(chǎn)生更多功率。發(fā)動(dòng)機供油越多,黑煙就越濃。因此,超過(guò)空燃比極限后,增加供油量只會(huì )造成燃油消耗量過(guò)多、大氣污染、廢氣溫度升高,并使柴油機壽命縮短。由此可見(jiàn),增加空氣量的能力對發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)是多么重要。

          渦輪增壓器是一種利用發(fā)動(dòng)機排氣中的剩余能量來(lái)工作的空氣泵。廢氣驅動(dòng)渦輪葉輪總成,它與壓氣機葉輪相連接,如圖1 所示。當渦輪增壓器轉子轉動(dòng)時(shí),大量的壓縮空氣被輸送到發(fā)動(dòng)機的燃燒室里。由于增加了壓縮空氣的重量,就可以使更多的燃油噴入到發(fā)動(dòng)機里去,使發(fā)動(dòng)機在尺寸不變的條件下而產(chǎn)生更多的功率。

      二、空氣增壓系統的優(yōu)點(diǎn)

          渦輪增壓有許多好處。非增壓發(fā)動(dòng)機通過(guò)曲軸的運動(dòng)直接從大氣中吸進(jìn)空氣,而渦輪增壓器向發(fā)動(dòng)機提供壓縮空氣。由于進(jìn)入氣缸的空氣增多,所以允許噴入較多的燃油,使發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生較多的功率并具有較高的燃燒效率。這意味著(zhù)一臺尺寸和重量相同的發(fā)動(dòng)機經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率,或者說(shuō),一臺小排量發(fā)動(dòng)機經(jīng)增壓后可產(chǎn)生與較大發(fā)動(dòng)機相同的功率。其它還有節約燃油和降低排放等優(yōu)點(diǎn)。

          由于渦輪增壓器為發(fā)動(dòng)機提供了更多的空氣,燃油在發(fā)動(dòng)機氣缸里燃燒時(shí)會(huì )燃燒得更充分、更徹底。發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣管的空氣保持正壓力(大于大氣壓的壓力)對發(fā)動(dòng)機有幾方面的好處。當發(fā)動(dòng)機進(jìn)排氣門(mén)重疊開(kāi)啟時(shí),新鮮空氣吹入燃燒室,清除所有殘留在燃燒室里的廢氣,同時(shí)冷卻氣缸頭、活塞和氣門(mén)。

          渦輪增壓器可使非增壓發(fā)動(dòng)機在高原上工作時(shí)得到氧氣補償(使其達到標準大氣條件)。發(fā)動(dòng)機和渦輪增壓器相匹配,使進(jìn)氣管壓力保持海平面大氣壓。而一臺自然吸氣的發(fā)動(dòng)機,隨著(zhù)海拔高度的增加,其功率將下降。

      三、渦輪增壓器的零部件

          廢氣渦輪增壓器是由廢氣驅動(dòng)的渦輪和徑流式壓氣機組成的,它們分別被安裝在軸的兩頭并有各自的鑄造殼體。軸本身被安裝在中間殼中并由中間殼來(lái)支撐。中間殼的兩側分別同壓氣機殼和渦輪殼相連接,典型的渦輪增壓器轉速可以在100000轉/分以上。

      n渦輪

          渦輪部分是個(gè)向心式的徑流或混流裝置,由鑄造的渦輪葉輪、葉輪隔熱罩及渦輪殼組成,進(jìn)氣口位于渦輪殼的外直徑處。廢氣流進(jìn)渦輪,經(jīng)葉輪葉片,從渦輪殼直徑的中心部位流出。

      n壓氣機

          壓氣機部分是個(gè)離心式或徑向外流式裝置,由鑄造的壓氣機葉輪、后蓋板及壓氣機殼組成,進(jìn)氣口位于壓氣機殼直徑的中心部位處?諝庠趬簹鈾C內向外流,經(jīng)葉輪叫片,從壓氣機殼的外直徑處流出。

      n中間殼和轉子

          渦輪增壓器卸去所連接的壓氣機殼和渦輪殼后剩下的部分稱(chēng)為中間殼和轉子總成。中間殼(又稱(chēng)軸承殼)以一個(gè)精心設計的軸承系統來(lái)支撐壓氣機和渦輪的輪輪系統。這一為高速運轉而設計的軸承系統不能象曲軸的軸承那樣承受重的載荷,而是必須精確地定位兩只葉輪的位置,使其盡可能靠近兩端殼子的輪廓型線(xiàn)。這種定位的關(guān)鍵是向中間殼油孔、軸承和軸之間的間隙注入潤滑油。注入到間隙里的潤滑油對提高渦輪增壓器的效率和延長(cháng)使用壽命是極其重要的。

          圖3是潤滑油流動(dòng)的示意圖,它說(shuō)明從發(fā)動(dòng)機潤滑系統流出的潤滑油是如何通過(guò)油孔和油槽流入兩個(gè)主軸承的。潤滑油流過(guò)軸承中的油孔去潤滑和冷卻軸承、軸承孔和軸頸。潤滑油也從進(jìn)油孔直接進(jìn)入推力軸承,或者通過(guò)在壓氣機殼后蓋板的油道進(jìn)入推力軸承。潤滑油靠重力從中間殼排出。 密封系統使中間殼同渦輪級和壓氣機級分開(kāi)。密封限制潤滑油流進(jìn)壓氣機和渦輪區域內,并阻止燃氣和空氣從這兩個(gè)區域流入中間殼。密封系統由活塞環(huán)密封、石墨和O形圖密封、甩油環(huán)以及迷宮(螺紋狀的)密封組成,以完成密封任務(wù)。當軸旋轉和殼體內氣體壓力建立起來(lái)時(shí),密封開(kāi)始起作用,如圖3所示。

          各種卡環(huán)和螺栓用來(lái)防護轉動(dòng)部件或將它們定位。止推部件用來(lái)保證軸向位置。軸的螺母或車(chē)有螺紋的葉輪用來(lái)連接壓氣機葉輪和渦輪葉輪。渦輪殼和壓氣機殼同中間殼及轉子總成靠螺栓、V形卡箍和/或壓板、鎖緊板來(lái)連接。

      四、操作步驟/預防性維護

          多年的經(jīng)驗告訴我們,造成渦輪增壓器事故的主要原因是潤滑問(wèn)題,例如潤滑油供油滯后、節流或缺油和在潤滑油里有雜質(zhì)等。占第二位的原因是外來(lái)物體進(jìn)入壓氣機葉輪或渦輪葉輪。

      要有良好的維護保養習慣,特別是對空氣濾清器、潤滑油品質(zhì)和潤滑油濾清器等的維護保養。因為渦輪增壓器工作轉速很高,所以良好的維護保養是非常重要的。適當的操作步驟和預防性的維護保養,可以保證渦輪增壓器的使用壽命和良好性能。

          除了偶爾要對壓氣機進(jìn)行清洗以外,不需要單獨對渦輪增壓器作周期性的維護保養。因為一般的維修人員沒(méi)有專(zhuān)用設備是不能對渦輪增壓器做校準和調整工作,并且渦輪增壓器的潤滑油是由它所在的發(fā)動(dòng)機供應的。所以渦輪增壓器的預防性維護保養主要是保證發(fā)動(dòng)機與空氣增壓系統的完整性以及不讓發(fā)動(dòng)機以損害渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機自身的方式來(lái)工作。

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