增压器培训教材.ppt

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1、增压器培训资料,目录,1. 增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 2. 增 压 器 的 使 用 要 求 3. 增 压 发 动 机 故 障 诊 断 4. 增 压 器 失 效 模 式 分 析,涡 轮 增 压 柴 油 机 系 统 示 意 图,工作原理,由发动机废气推动 涡轮带动压气机 增加进气和压力 增强燃烧,提高燃油经济性 降低排放, 减少环境污染 提高动力和性能 高原功率补偿,发 动 机,涡 轮 增 压 器,发 动 机 排 气,发 动 机 进 气,大 气 环 境,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,发动机进气管,发动机排气管,自然吸气发动机如需增加进气量，则必须增加发动机的气缸排量(D或S

2、）,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,燃 烧 的 燃 料 越 多， 则 发 动 机 能 产 生 越 大 的 动 力。,Ne=(n*Me)/9550,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,0,50,100,150,200,250,1970,1975,1980,1985,1990,1995,Est. 2000,% 变化, 100%=原来,功率密度,BSFC(比油耗),NOx,颗粒,增 压 的 好 处排放,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 车,8000 ft (2439 m),非 增 压 车,海 拔 高 度(ft1,000),0,1,2,3,4,5,6,7,8,增 压 器 高

3、原 功 率 补 尝 示 意 图,功率（HP）,增 压 的 好 处高原补偿,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,中 冷 的 好 处,中 冷 将 给 增 压 发 动 机 带 来 以 下 好 处:,中 冷 器,增 压 器,发 动 机,发 动 机 排 气,热 的 压 缩 空 气,环 境 空 气,冷 的 压 缩 空 气,1. 排放物:a. 由于燃烧温度降低，减少了NOx 的排放 b. 由于燃烧完全，降低了CO的排放 2. 发动机:a. 较低热负荷 b. 较低的气缸压力 c. 更大的功率 d. 低的燃油耗率,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,中 冷 的 型 式,水 空 中 冷,空 空 中 冷,冷

4、却效果较大程度取决于发动机冷却水的温度 适用于静止式的发动机,冷却效果好 适用于车辆,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,进气方式进气密度的比较：,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,需有单独的润滑油供应管路 各连接管路需要支撑,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,应 用 于 柴 油 机 的 涡 轮 增 压 器 工 作 温 度 约：500700 ,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,涡轮壳,涡 轮,压气机壳,压气机叶轮,中 间 体,浮动轴承,旁通阀执行机构,密封环,推力轴承,增 压 器 剖 视 图,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,进气口,排气口,压气机叶轮,增 压 器

5、结 构 及 工 作 原 理,排气口,进气口,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,转 子 的 工 作 转 速 从 每 分 钟 数 万 转 到 二 十 多 万 转。,转 子,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增压器间隙（参考）,动平衡的目的: 延长轴承的寿命 减少振动 减少噪声 减少功率损失 减少转子负荷,动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程,动 平 衡,F=m2e e0,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程,动 平 衡,TB25: 从0-1800Hz 1.5G 到0-1800Hz 1.2G GT17: 1.0G/0-1000 & 1.

6、5G/1000-2500Hz,CHRA不平衡量单位是:G,零件（SWA，压气机叶轮）不平衡量单位是：g.in,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,润 滑 系 统,润滑系统的作用： 冷却来自涡轮工作的热量 向轴承系统提供润滑 为转子动平衡提供油膜支撑,中间体转子部件（CHRA）,润滑油进口,润滑油出口,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,轴 承 - 流 体 动 力 学,轴 承,轴 经,汇 集 油 膜,偏 心 距,姿 态 角,压 力 分 布 图,轴 向,周 向,展 开 图,负 荷,负 荷,h,z,x,2pr,形成动压润滑油膜的必要条件： 1. 两工作表面必须构成收敛形间隙。 2. 两工作表

7、面必须有一定的相对运 动速度。 3. 两工作表面必须连续充满具有一 定粘度的润滑油。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,密封环,密封环,密 封 系 统,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,密 封 - 动 态 压 气 机 密 封,活 塞 环,甩 油 环 的 径 向 孔 将 活 塞 环 上 的 空 气 和 油 泵 出,第 二 道 孔 增 加 泵 吸 作 用,甩 油 环 改 善 了 活 塞 环 的 动 态 密 封,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,旁 通 阀 机 构,气 动 执 行 器,涡 壳 接 口 件,阀 门,增 压 器 结 构 及 工 作

8、 原 理,旁 通 阀 工 作 示 意 图,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,1. 高效的空气动力特性，使发 动机获得优良的性能。 2. 可靠性好。 3. 结构紧凑，便于安装。 4. 零件数减少，便于高效率 生产。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,何谓增压器与发动机之间的匹配? 增压器与发动机之间存在着内在的联系 -增压器给发动机提供压缩空气 -发动机利用压缩空气燃烧燃料 -发动机的排气能量取决于发动机的燃烧状况 -排气驱动增压器涡轮 -增压器涡轮带动压气机叶轮 这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流

9、量的相互平衡。 能量与流量的平衡点就是增压器/发动机的匹配。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,R4,Radius To Dynamic Center T - T Section,A4 (面积 T - T 截面),A/R = A4 / R4,r1,r2,TRIM = (r1/r2)2x100,A4: 零截面T-T的面积; R4:流量中心半径 A/R: 值大流量大 TRIM :值大流量大 通过改变A/R或TRIM来改变压气机特性,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿

10、命和性能非常重要。,增 压 器 的 使 用 要 求,多级复合空滤,CD以上级机油,1.增压器采用发动机润滑油进行润滑,润滑油必须使用CD级以上牌号,且须经过过滤尺寸小于20的全流式滤清器滤清。 2.下列情况均须预先润滑涡轮增压器： 停机时间过长或在冬季, 更换润滑油或维修（包括放出润滑油）之后. 3.发动机启动后34秒内,增压器进油口必须显示油压69kpa（0.7kgf/cm2）,润滑系统：,增 压 器 的 使 用 要 求,4.发动机负载运行时,增压器进油口处润滑油压力在最大扭矩工况及以上转速时应在196-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范围内,低怠速工况应不小于69kpa(0.7k

11、gf/cm2)。 5.润滑油进油温度应在100以下，最高不应超过120。 6.不要使用液体成型的密封条和密封垫片，也不能使用密封胶。,增 压 器 的 使 用 要 求,7.要避免发动机长时间的怠速（最长不应超过20分钟）。 8.严禁采用“加速熄火空档滑行”的操作方法。 9.在发动机润滑油压力建立以前,必须使发动机保持在怠速状态(35分钟) 10.发动机停车之前,要使它的温度和转速逐步地从最大值降下来(35分钟),增 压 器 的 使 用 要 求,1.压气机进口处负压最大值在新滤清器时作如下限定： 中型柴油机为：3kpa（0.03kgf/cm2） 重型柴油机为：3.5kpa（0.036kgf/cm2

12、）,2.当压气机进口处负压超过6.5kpa（0.064kgf/cm2）时, 应清洁或更换更换空滤滤芯。 3.涡轮出口的排气背压应不超过10.0kpaG（0.1kgf/cm2G),当采用排气制动时，排气背压限值可参考发动机使用说明书的规定。 4.涡轮进口最高温度一般应不超过700。,进排气系统：,增 压 器 的 使 用 要 求,1.旁通阀执行器总成压力设定和校验是在本公司的专门设定/检验机构上进行的，客户和其他人员不能随意变动。,2.对旁通增压器总成，切勿将装在外面的推杆等零件当作拎把搬动增压器总成，以免影响旁通阀执行机构的灵敏度和可靠性,旁通阀执行器：,增 压 器 的 使 用 要 求,日常检查

13、： 注意：必须在发动机冷下来后才能进行检查，检查中不能开动发动机，以免造成人员伤害。 1.检查空气滤清器与增压器、增压器与发动机进排气管之间的连接管路密封性和紧固情况。 2.检查涡轮增压器进回油管有无损坏或节流现象，接头处连接螺栓有无松动。 3.检查机油品质、清洗或更换机油滤芯。 4.检查空气滤清器并定期清洁或更换滤芯。 5.检查发动机曲轴箱呼吸器是否通畅，保证曲轴箱压力正常。 定期保养： 按柴油机厂商和汽车厂商规定对发动机润滑油系统、进排气系统进行定期维护保养。,增 压 器 的 使 用 要 求,当你在使用中遇到问题而怀疑是涡轮增压器出故障时，请勿立即从发动机上拆下涡轮增压器，而是应该首先进行

14、机上故障诊断，查明原因并排除故障。经验表明，仅仅更换涡轮增压器而不去查清造成问题的原因，不仅不能解决问题，还可能会出现同样的现象。,增 压 器 的 故 障 诊 断,漏油是一种常见的故障现象,如果及时发现并排除故障原因,可使涡轮增压器避免失效,以下情况会导致增压器漏油: a.发动机空滤器或进气管路阻塞，导致进气负压过大。 b.增压器回油管撞弯或损坏，导致回油节流。 c.中间体油腔内积碳，导致回油不畅。 d.压气机壳出气口到发动机进气管之间的连接管路是否漏气 e.涡壳进气口与排气管出气口的连接处是否漏气。 f.怠速时间过长。 g.曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞。 h.发动机下窜气过大。,

15、注：1.如果一台增压器外观完好、转子转动灵活、叶片无擦壳，则说明增 压器本身状态良好。 2.返回的大多数未损坏增压器也是被判定为漏油而被不必要地更换,增 压 器 的 故 障 诊 断,气负压过大,第 41页 共 页,注意 将增压器压壳出气口与中冷器连接端断开，起动发动机去检测增压器是否漏油是错误的。实际上，该方法会导致压端100%的漏油，因为压壳出气口断开连接，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出。,检查空滤进气管路是否有节流、变形 若管路有节流、变形，则说明增压器进气受阻（相对真空度较大），建议更换节流、变形的管路和空滤,检查压气机壳出口连接管路是否漏气 若有漏气

16、，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出，应更换破损的管或拧紧管路,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 42页 共 页,检查空气滤清器是否玷污 若空滤玷污，会造成增压器进气受阻（相对真空度较大），应清洁或更换空气滤清器,检查压气机叶轮是否被异物打坏 若异物打坏，增压器已损坏，应清洁进气系统，更换增压器,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 43页 共 页,检查增压器的轴向、径向间隙是否变大（轴向游动量0.15mm，径向单边最小间隙0.10mm） 若间隙超差，说明增压器已损坏，应拆机检查，维修或更换增压器,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 44页 共 页,检查增压器回

17、油管路是否受阻 若回油管受阻，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应清洁回油管路或消除回油管路节流现象,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 45页 共 页,检查发动机曲轴箱呼吸器是否堵塞 若堵塞，会造成曲轴箱内压力升高，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应参照发动机厂家的维修手册修理,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 46页 共 页,检查曲轴箱内机油是否太满 若机油过满，根据发动机厂家要求，将曲轴箱内机油液面调整到适当的高度,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 47页 共 页,检查发动机怠速时间是否过长（超过20分钟）

18、 若长时间怠速，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出，造成漏油。应擦干机油，避免长时间怠速,检查发动机曲轴箱呼吸器是否堵塞 若堵塞，会造成曲轴箱内压力升高，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应参照发动机厂家的维修手册修理,增 压 器 的 故 障 诊 断,损 坏 增 压 器 主 要 原 因 有 以 下 四 点： A） 异 物 进 入。 B） 润 滑 油 不 洁 或 老 化。 C） 润 滑 油 不 足。 D） 使 用 和 保 养 不 善。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,与润滑有关的问题 1.使用不洁润滑油:不洁润滑油进入增压

19、器会导致转轴、轴承、轴承座孔的磨损，并破坏转子的动平衡，最后造成增压器损坏。以下情况会导致润滑油不洁： a.柴油机使用的润滑油滤清器不符合规定，或使用伪劣滤芯。 b.使用中滤芯被击穿，或柴油机主油道滤清器被堵塞，润滑油进入旁通道。 c.没有按规定更换润滑油，更换前未清洗柴油机主油道。 d.更换增压器或作预润滑时，杂质进入润滑油管路。 e. 密封胶或密封垫片碎片流入润滑油道。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,杂质损坏的轴承与新轴承的对比,杂质造成轴承损坏,增 压 器 失 效 模 式 分 析,杂质造成涡轮轴损坏,拉丝,拉丝,增 压 器 失 效 模 式 分 析,2.润滑油不足:增压器润滑油有润滑

20、和冷却功能,润滑油不足,首先影响的是冷却功能,导致增压器过热,烧坏转轴、轴承等，并破坏转子动平衡，最后导致增压器损坏。以下情况会导致供油不足： a.没有按规定更换润滑油,或使用CD级以下的润滑油,导致润滑油结焦,丧失功能。 b.柴油机在大负荷工作后突然停机，产生回热，导致转子和轴承过热并结焦，损坏增压器。 c.开机后未怠速运行，马上加负荷，或更换增压器前未作预润滑，导致转子缺油，产生干摩擦，损坏增压器。 d.进油管路或润滑油滤清器堵塞，润滑油泵故障，或润滑油压力低等。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,润滑油不足造成变色,发黑,发蓝,增 压 器 失 效 模 式 分 析,3.机油老化导致增压器

21、损坏:,增 压 器 失 效 模 式 分 析,4.使用劣质或变质的润滑油:,轴承副磨损,增 压 器 失 效 模 式 分 析,异物进入涡轮增压器,压气机端面被异物损坏,这是由于异物从进气管或空滤器进入压气机壳造成的,如: a.进气管路密封不良,进气不经滤清直接进入压气机叶轮。 b.不按规定更换空滤或使用伪劣滤芯，导致进气过滤不良。 c.维护保养时异物进入增压器前进气管路。 涡轮径向被异物损坏，这是由于异物从柴油机排气歧管进入涡壳所造成的,如： a.柴油机气缸内有零件损坏，随排气吹出，进入涡壳。 b.安装排气歧管时，不注意将螺栓等掉入排气道，柴油机运行后吹入涡壳。 任何异物进入都会破坏增压器转子动平

22、衡,最终导致转子卡死或转轴断裂。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,滤清器密封不严,颗粒杂物损坏压气机叶轮,坚硬物体损坏压气机叶轮,软物损坏压气机叶轮,颗粒杂物损坏涡轮叶轮,增 压 器 失 效 模 式 分 析,异 常 噪 音,1.漏气噪音： 发 动 机 排 气 歧 管、增 压 器 涡 轮、排 气 尾 管，可 依 据 废 气 痕 迹。 发 动 机 进 气 歧 管、增 压 器 压 气 机，可 用 肥 皂 水 检 查。,2.机械噪音： 不平衡量过大动平衡遭到破坏叶片擦壳紧固件松动,3.喘振：匹配不符进气受阻,增 压 器 失 效 模 式 分 析,温度过高,在工作或停车时，如果温度升得足够高，优质润滑

23、油也会分解，并形成沉淀物在中间壳的整个内腔里积累，使润滑油通道受到节流，甚至堵塞润滑油进出油管。另外，沉淀物会随着润滑油流到轴承系统中去，磨损工作表面，破坏动平衡，最后造成增压器的损坏。 一般来说，引起工作温度过高的原因有： 排气温度过高 润滑油温度过高 重复热停车 空滤器堵塞 使用劣质润滑油。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,导致废气温度过高的原因有： 发动机压缩比不对 发动机供油时间有问题 废气受到节流 其它的发动机控制系统问题,温度过高造成涡壳损坏,废气温度过高会导致涡壳和中间体变形，从而使叶轮擦壳。同时，高温会使涡壳氧化，剥落的物质会成为“外来物体”。另外，高温的废气使转子加速，并在高于设计转速下工作，这会导致叶轮开裂。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,使用和保养不善 驾驶员在使用和例行保养中,未按柴油机厂或汽车厂的规定操作,未及时排除柴油机的故障,最后导致大的停机、停车故障。例如： a.启动柴油机后，立即加负荷工作。 b.大负荷工作后立即停机。 c.不按规定保养和更换柴油机的进气系统、润滑系统和曲轴箱的透气孔。 d.不及时排除增压器的漏油现象，造成增压器的涡轮结碳，损坏增压器。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,