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      灑水車渦輪增壓器工作原理和維修(八)

      一、發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣增壓系統(tǒng)的工作原理

          在討論渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)之前,先回顧一下內(nèi)燃機(jī)的基本工作原理及其同空氣增壓系統(tǒng)的關(guān)系。 內(nèi)燃機(jī)是一種耗氣機(jī)械,因?yàn)槿加托枰c空氣混合才能完成燃燒沖程。一旦空燃比達(dá)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(jī)供油越多,黑煙就越濃。因此,超過空燃比極限后,增加供油量只會(huì)造成燃油消耗量過多、大氣污染、廢氣溫度升高,并使柴油機(jī)壽命縮短。由此可見,增加空氣量的能力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說是多么重要。

          渦輪增壓器是一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的剩余能量來工作的空氣泵。廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪葉輪總成,它與壓氣機(jī)葉輪相連接,如圖1 所示。當(dāng)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),大量的壓縮空氣被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)里去,使發(fā)動(dòng)機(jī)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(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

          渦輪增壓有許多好處。非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲軸的運(yùn)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(jī)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(jī)產(chǎn)生較多的功率并具有較高的燃燒效率。這意味著一臺(tái)尺寸和重量相同的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率,或者說,一臺(tái)小排量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后可產(chǎn)生與較大發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。其它還有節(jié)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(jī)提供了更多的空氣,燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸里燃燒時(shí)會(huì)燃燒得更充分、更徹底。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的空氣保持正壓力(大于大氣壓的壓力)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有幾方面的好處。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門重疊開啟時(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。

          渦輪增壓器可使非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高原上工作時(shí)得到氧氣補(bǔ)償(使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件)。發(fā)動(dòng)機(jī)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(tái)自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī),隨著海拔高度的增加,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(qū)動(dòng)的渦輪和徑流式壓氣機(jī)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支撐。中間殼的兩側(cè)分別同壓氣機(jī)殼和渦輪殼相連接,典型的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速可以在100000轉(zhuǎn)/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(jī)

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

      n中間殼和轉(zhuǎn)子

          渦輪增壓器卸去所連接的壓氣機(jī)殼和渦輪殼后剩下的部分稱為中間殼和轉(zhuǎn)子總成。中間殼(又稱軸承殼)以一個(gè)精心設(shè)計(jì)的軸承系統(tǒng)來支撐壓氣機(jī)和渦輪的輪輪系統(tǒng)。這一為高速運(yùn)轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的軸承系統(tǒng)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。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(duì)提高渦輪增壓器的效率和延長使用壽命是極其重要的。

          圖3是潤滑油流動(dòng)的示意圖,它說明從發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)流出的潤滑油是如何通過油孔和油槽流入兩個(gè)主軸承的。潤滑油流過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,或者通過在壓氣機(jī)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(tǒng)使中間殼同渦輪級(jí)和壓氣機(jī)級(jí)分開。密封限制潤滑油流進(jìn)壓氣機(jī)和渦輪區(qū)域內(nèi),并阻止燃?xì)夂涂諝鈴倪@兩個(gè)區(qū)域流入中間殼。密封系統(tǒng)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(dāng)軸旋轉(zhuǎn)和殼體內(nèi)氣體壓力建立起來時(shí),密封開始起作用,如圖3所示。

          各種卡環(huán)和螺栓用來防護(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)部件或?qū)⑺鼈兌ㄎ弧V雇撇考脕肀WC軸向位置。軸的螺母或車有螺紋的葉輪用來連接壓氣機(jī)葉輪和渦輪葉輪。渦輪殼和壓氣機(jī)殼同中間殼及轉(zhuǎn)子總成靠螺栓、V形卡箍和/或壓板、鎖緊板來連接。

      四、操作步驟/預(yù)防性維護(hù)

          多年的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,造成渦輪增壓器事故的主要原因是潤滑問題,例如潤滑油供油滯后、節(jié)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物體進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪或渦輪葉輪。

      要有良好的維護(hù)保養(yǎng)習(xí)慣,特別是對(duì)空氣濾清器、潤滑油品質(zhì)和潤滑油濾清器等的維護(hù)保養(yǎng)。因?yàn)闇u輪增壓器工作轉(zhuǎn)速很高,所以良好的維護(hù)保養(yǎng)是非常重要的。適當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E和預(yù)防性的維護(hù)保養(yǎng),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(duì)壓氣機(jī)進(jìn)行清洗以外,不需要單獨(dú)對(duì)渦輪增壓器作周期性的維護(hù)保養(yǎng)。因?yàn)橐话愕木S修人員沒有專用設(shè)備是不能對(duì)渦輪增壓器做校準(zhǔn)和調(diào)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(jī)供應(yīng)的。所以渦輪增壓器的預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)主要是保證發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣增壓系統(tǒng)的完整性以及不讓發(fā)動(dòng)機(jī)以損害渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)自身的方式來工作。

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