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废气涡轮增压器的工作原理和结构 |
废气涡轮增压器是利用发动机排出的高压废气来驱动排气涡轮旋转，由排气涡轮带动与其同轴的进气涡轮旋转，实现进气增压效果。我们将这种系统称为涡轮增压器，将装在排道中的涡轮称为排气涡轮或主动涡轮，装在进气道中的涡轮称进气涡轮或从动涡轮、增压涡轮。
一、增压器的基本结构
1、涡轮转子总成
涡轮转子与压气机叶轮以及相应的轴上零件组成了转子总成，涡轮转于及压气机叶轮都经过精确的单体平衡，以保证转子总成在高速运转下正常工作，涡轮转子采用内支撑形式，浮动轴水位于两叶轮之间的中间体内，转子的轴向力章止推轴承来承受。
2、压气机部分
包括压气机叶轮、扩压器、压气机壳组成。压气机叶轮通过空气滤清器吸进环境空气，通过扩压器扩压再由压气机壳收来进入发动机气缸。
3、涡轮机部分
涡轮机部分由涡轮壳和涡轮叶轮组成，柴油机派出的废气通过排气管进入涡轮壳，以一定方向流向涡轮叶轮，从而使涡轮高速旋转。
霍尔塞特增压器结构图
二、动平衡的影响
1、平衡定义
是改善转子的质量分布，以保证转子在轴承中旋转时因宋平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的工艺过程。
2、影响平衡的零件
涡轮转子、压气机叶轮、转子轴上零件。
3、动平衡的作用
● 延长轴承的寿命。
● 减少振动。
● 降低噪声。
● 减小功率损失。
● 减小涡轮转子的负荷。
4、为实现上述作用采取的平衡措施∶
● 涡轮转子和压气机叶轮的单体平衡。
● 组合转子的组合平衡。
● 中间体核心部件的整体平衡。
三、增压器的润滑系统
1、润滑系统原理
发动机润滑系统流入的0.2-0.4MPa压力，润滑油通过中间壳上的进油口流入浮动轴承与止推轴承，同时冷却转子总成各部件，最后，润滑油靠重力从中间壳回油孔排出。在转子轴与浮动轴承之间、中间壳与浮动轴承之间各形成一层油膜。
2、润滑系统的作用
● 冷却来自涡轮工作的热量，降低中间壳温度。
● 对轴承系统的润滑。
● 为转子动平衡提供油膜支撑，浮动轴承自由浮动转动。
四、增压器的密封作用
1、密封环∶
在增压器的涡端和压端都有密封环，其作用是有效密封防止废气和空气进入中间亮，防止机油向中间壳两边泄漏。
2、封气∶
利用涡轮端燃气或压气机端压缩空气与中间体建立起来的压力差，防止中间体中的润滑油进入压气机或涡轮机端。
3、封油∶
防止中间体润滑油进入增压器两端。
五、增压器旁通阀的作用
1、可以采用较小的涡轮，改善发动机的低速性能∶
2、普通增压器的压比受涡轮尺寸控制，旁通式增压器的压比受旁通涡轮气流控制；匹配发动机的性能得到改善。
放气阀结构图
六、工作原理
1、涡轮增压器驱动力：主要通过发动机废气驱动涡轮壳中的涡 轮叶轮，带动同轴上的压气机叶轮高速运转， 随着越多的废气通过涡轮壳，涡轮和压气机叶轮转速越高。
2、空气增压：新鲜空气进入压气机壳后通过高速运转的压叶轮， 在扩压区的作用下空气压力增大并进入发动机，同时使空气温度上升。
3、润滑和冷却：增压器润滑机油与发动机共用，机油进入中间壳后，进入涡轮端和压气机端的浮动轴承和止推轴承，为使浮动轴承可以自由浮动转动，浮动轴承与中间壳及轴间形成油膜，同时涡轮端有热量传到中间壳中，机油将热量带走而起到润滑和冷却作用，因此油脏和进油孔堵塞都会造成增压器损坏。
4、气体和机油密封：在压气机和涡轮端密封环和轴封的共同作用下，防止机油进入涡轮壳和压气机壳而漏油，同时也防止废气和新鲜空气进入中间壳。
5、轴向和径向定位：浮动轴承、浮动轴承挡圈、止推轴承和定距止推套起到保证轴向间隙和径向间隙， 确保叶轮的灵活转动。
涡轮增压器模型图
以上所有的数据均是基于柴油发电机组带燃油泵、水泵、机油泵、空滤器和消声器运转时获得的，但不带有充电机、空压机、风扇、选用设备和驱动件。
以上所有的数据都是基于ISO 3046标准参考的条件—海拔110m（361ft），大气压力100kPa（29.53inHg），进气温度25℃ (77°F)，相对湿度30%，使用标准No.2号柴油或符合ASTM D975的柴油。
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