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      灑水車渦輪增壓器工作原理和維修(八)

      一、發動機和空氣增壓系統的工作原理

          在討論渦輪增壓發動機系統之前,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後,再增加燃油,除了將黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中外,不會產生更多功率。發動機供油越多,黑煙就越濃。因此,超過空燃比極限後,增加供油量只會造成燃油消耗量過多、大氣污染、廢氣溫度升高,並使柴油機壽命縮短。由此可見,增加空氣量的能力對發動機來說是多麼重要。

          渦輪增壓器是一種利用發動機排氣中的剩余能量來工作的空氣泵。廢氣驅動渦輪葉輪總成,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時,大量的壓縮空氣被輸送到發動機的燃燒室里。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動機里去,使發動機在尺寸不變的條件下而產生更多的功率。

      二、空氣增壓系統的優點

          渦輪增壓有許多好處。非增壓發動機通過曲軸的運動直接從大氣中吸進空氣,而渦輪增壓器向發動機提供壓縮空氣。由于進入氣缸的空氣增多,所以允許噴入較多的燃油,使發動機產生較多的功率並具有較高的燃燒效率。這意味著一台尺寸和重量相同的發動機經增壓後可以產生較多的功率,或者說,一台小排量發動機經增壓後可產生與較大發動機相同的功率。其它還有節約燃油和降低排放等優點。

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

          渦輪增壓器可使非增壓發動機在高原上工作時得到氧氣補償(使其達到標準大氣條件)。發動機和渦輪增壓器相匹配,使進氣管壓力保持海平面大氣壓。而一台自然吸氣的發動機,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動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並有各自的鑄造殼體。軸本身被安裝在中間殼中並由中間殼來支撐。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,進氣口位于渦輪殼的外直徑處。廢氣流進渦輪,經葉輪葉片,從渦輪殼直徑的中心部位流出。

      n壓氣機

          壓氣機部分是個離心式或徑向外流式裝置,由鑄造的壓氣機葉輪、後蓋板及壓氣機殼組成,進氣口位于壓氣機殼直徑的中心部位處。空氣在壓氣機內向外流,經葉輪叫片,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後剩下的部分稱為中間殼和轉子總成。中間殼(又稱軸承殼)以一個精心設計的軸承系統來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。這種定位的關鍵是向中間殼油孔、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使用壽命是極其重要的。

          圖3是潤滑油流動的示意圖,它說明從發動機潤滑系統流出的潤滑油是如何通過油孔和油槽流入兩個主軸承的。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。潤滑油也從進油孔直接進入推力軸承,或者通過在壓氣機殼後蓋板的油道進入推力軸承。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。密封限制潤滑油流進壓氣機和渦輪區域內,並阻止燃氣和空氣從這兩個區域流入中間殼。密封系統由活塞環密封、石墨和O形圖密封、甩油環以及迷宮(螺紋狀的)密封組成,以完成密封任務。當軸旋轉和殼體內氣體壓力建立起來時,密封開始起作用,如圖3所示。

          各種卡環和螺栓用來防護轉動部件或將它們定位。止推部件用來保證軸向位置。軸的螺母或車有螺紋的葉輪用來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、鎖緊板來連接。

      四、操作步驟/預防性維護

          多年的經驗告訴我們,造成渦輪增壓器事故的主要原因是潤滑問題,例如潤滑油供油滯後、節流或缺油和在潤滑油里有雜質等。佔第二位的原因是外來物體進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有專用設備是不能對渦輪增壓器做校準和調整工作,並且渦輪增壓器的潤滑油是由它所在的發動機供應的。所以渦輪增壓器的預防性維護保養主要是保證發動機與空氣增壓系統的完整性以及不讓發動機以損害渦輪增壓器和發動機自身的方式來工作。

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