渦輪增壓器基礎(chǔ)知識概論

渦輪增壓器基礎(chǔ)知識概論HOLSET(CUMMINS)系列:H系列(H1C,WH1C),HC系列(HC5A),HT系列(HT3B),HX系列(HX35,HX35W)零件號特點:XXXXXXX“X”全部為數(shù)字如:H1C系列得3522778(6BT3802289BorgWarner(包括KKK和Schwitzer2個分公司)

aSchwitzer系列:classic系列(3LM,4MF等),S系列(S2A,S2E等),HT系列(HT3B),零件號特點:XXXXXX“X”全部為數(shù)字如:3LM系列得159623(4N8969)b、KKK系列:K系列(K27,K03),B系列,KP系列

零件號特點:XXXX-XXX-XXXX“X”全部為數(shù)字如:K27系列得5327-988-6206(MercedesOM422)Mitsubishi

系列:TD系列(TDO6,TDO7),TE系列

零件號特點:XXXXX-XXXXX“X”全部為數(shù)字如:TDO6系列得49179-02260(5I7952)IHI

系列:RHC系列(RHC7等),RHB系列,RHE系列

零件號特點:##XXXXXX“#”為字母“X”為數(shù)字如:RHC7系列得NH170048NH170048(EX200-11-14400-2100)2、零件號得對比說明通常每臺增壓器有2個互換號,即主機(jī)廠號和專業(yè)生產(chǎn)廠號(CUMMINS除外)相互換。通過查Turbochargercatalog、xls下列上可以清楚說明:OEM就是Originalequipmentmanufacturer得縮寫。由于CUMMINS得產(chǎn)品在各國生產(chǎn)所命名得零件號有所差異,導(dǎo)致她同一臺機(jī)器可能會有2個甚至更多得互換號。二、渦輪增壓器得工作原理渦輪增壓器最早就是用于跑車或方程式賽車上,以使發(fā)動機(jī)迸發(fā)出更大得功率。

渦輪增壓器實際上就是一種空氣壓縮機(jī),通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。她就是利用發(fā)動機(jī)排出得廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)得渦輪,渦輪又帶動同軸得葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來得空氣,使之增壓進(jìn)入汽缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增快,廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快,葉輪就壓縮更多得空氣進(jìn)入汽缸,空氣得壓力和密度增大可以燃燒更多得燃料,相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機(jī)得轉(zhuǎn)速,就可以增加發(fā)動機(jī)得輸出功率了。

2、1工作機(jī)理:大家由圖可知,當(dāng)發(fā)動機(jī)正常工作時,從發(fā)動機(jī)排氣門排出得廢氣及排氣管進(jìn)入到渦輪增壓器右端,從而吹動渦輪高速旋轉(zhuǎn)。與渦輪同軸得左端葉輪也同時做高速旋轉(zhuǎn),葉輪左端得箭頭代表從空氣濾清器過來得新鮮空氣,新鮮空氣進(jìn)入到葉輪端后,由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)從而壓縮了新鮮空氣,并且在壓氣機(jī)殼內(nèi)形成二次壓縮后形成增壓。增壓后得新鮮空氣要首先經(jīng)過中冷器進(jìn)行冷卻。因為葉輪得攪動升高了空氣得溫度,從而降低了空氣得密度,為了保證進(jìn)氣量,因此必須對增壓后得高溫氣體實行冷卻。經(jīng)過中冷器得空氣在經(jīng)過進(jìn)氣管后再進(jìn)入氣缸開始工作。渦輪增壓由于進(jìn)氣壓力高,因此在排氣過程中能夠充分掃清上一循環(huán)工作過程中得殘余廢氣,達(dá)到了排氣干凈得目得,并能為下一次燃燒做好準(zhǔn)備,也利于下一次燃燒充分,從而減少有害物質(zhì)得排放。

3、我們所接觸到得增壓器得全稱:徑流式廢氣渦輪增壓器4、工作示意圖:渦輪增壓器因渦輪得渦殼與壓氣機(jī)殼外形與蝸牛背上得殼或海灘得海螺十分近似而得名。渦輪增壓器本體就是提高容積效率得核心部件,其基本結(jié)構(gòu)分為:進(jìn)氣端、排氣端和中間得連接部分。其中排氣端包括渦輪殼體(TurbineHousing,其中包括渦輪進(jìn)風(fēng)口(TurbineInlet)、渦輪出風(fēng)口(TurbineDischarge)、渦輪葉輪(TurbineWheel)。而進(jìn)氣端包括壓氣機(jī)殼體(pressorHousing),包括壓氣機(jī)進(jìn)風(fēng)口(pressorInlet)、壓氣機(jī)出風(fēng)口(pressorDischarge)、壓氣機(jī)葉輪(pressorWheel)。在兩個殼體間負(fù)責(zé)連接兩者得,還有一個軸承殼(CenterHousing),安裝有負(fù)責(zé)連接并承托起壓氣機(jī)葉輪、渦輪葉輪,應(yīng)付上萬轉(zhuǎn)速得渦輪軸(Shaft),以及與之對應(yīng)得機(jī)油入口(OilInlet)、機(jī)油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。2、2渦輪增壓器在應(yīng)用中得優(yōu)缺點:1、優(yōu)點:a增大馬力:眾所周知發(fā)動機(jī)就是靠燃料在汽缸內(nèi)燃燒作功來產(chǎn)生功率得,由于輸入得燃料量受到吸入汽缸內(nèi)空氣量得限制,因此發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生得功率也會受到限制,如果發(fā)動機(jī)得運行性能已處于最佳狀態(tài),再增加輸出功率只能通過壓縮更多得空氣進(jìn)入汽缸來增加燃料量,從而提高燃燒作功能力。因此在目前得技術(shù)條件下,渦輪增壓器就是惟一能使發(fā)動機(jī)在工作效率不變得情況下增加輸出功率得機(jī)械裝置。b節(jié)省燃油:由于增壓系統(tǒng)和中冷器得使用發(fā)動機(jī)作功行程壓縮空氣量得增加,使得噴油量相對減少,從而減少了燃油消耗量。c改善排氣質(zhì)量:由于加入充足得壓縮空氣使燃油充分燃燒可使排氣質(zhì)量大幅提高,降低汽車排放有害物、減少溫室效應(yīng)氣CO2、保護(hù)環(huán)境等方面起到了重要作用。d有利于高原作業(yè):發(fā)動機(jī)高原作業(yè)時,由于海拔高,燃油燃點降低,達(dá)不到設(shè)計時得輸出動力,通過增壓系統(tǒng)得增壓作用后,能顯著改善發(fā)動機(jī)“水不服”這一弊病。2、缺點:

渦輪遲滯:渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動機(jī)增力得作用,但也有她得缺點,其中最明顯得就是,“遲滯響應(yīng)”,由于葉輪得慣性作用對油門驟時變化反應(yīng)遲緩(即使經(jīng)過改良后得反應(yīng)時間也要1、7秒)使發(fā)動機(jī)延遲增加或減少輸出功率。

現(xiàn)在越來越多得原裝渦輪發(fā)動機(jī)在得到比自然進(jìn)氣機(jī)更大動力得同時,盡量把渦輪遲滯降低。爭取讓其表現(xiàn)接近自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)得線性。使渦輪車得親近性與易駕性更接近非渦輪車。

表現(xiàn):這對于要突然加速或超車得汽車而言,瞬間會有點提不上勁得感覺。如果就是大增壓發(fā)動機(jī),渦輪遲滯大,預(yù)示著其可能突然發(fā)力,對于平常駕駛將難以把握,駕駛困難甚至有安全隱患。

影響因素:渦輪遲滯由許多因素影響,包括渦輪得大小、發(fā)動機(jī)排量、發(fā)動機(jī)改裝程度、渦輪軸得旋轉(zhuǎn)慣性、渦輪得功效、進(jìn)氣損失、排氣背壓等。一般來說,如果發(fā)動機(jī)排量不變,渦輪越大渦輪遲滯越大、渦輪軸越重(旋轉(zhuǎn)慣性越大)渦輪遲滯越大……12大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流2、3工作環(huán)境及散熱措施“高溫”就是渦輪增壓器運作時面臨得最大考驗。渦輪運轉(zhuǎn)時,首先接觸得便就是由引擎排出得高溫廢氣(第一熱源),其推動渦輪葉輪并帶動了另一側(cè)得壓氣機(jī)葉輪同步運轉(zhuǎn)。整個葉片輪軸得轉(zhuǎn)速動輒70000-160000rpm(每分鐘多少轉(zhuǎn))。所以渦輪軸高速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生得熱量非常驚人(第二熱源),再加上空氣經(jīng)壓氣機(jī)葉輪壓縮后所提高得溫度(第三熱源),這三者成為渦輪增壓器最最嚴(yán)峻得高溫負(fù)擔(dān)。渦輪增壓器成為一個集高溫原件于一體得獨立工作系統(tǒng)。所以“散熱”對于渦輪增壓器非常重要。渦輪本體內(nèi)部有專門得機(jī)油道(散熱及潤滑),有不少更同時設(shè)計有機(jī)油道以及水道,通過油冷及水冷雙重散熱,降低增壓器溫度。其次,由于渦輪端溫度相對更高,常在渦輪輪背處加裝一個金屬隔熱罩,進(jìn)行局部散熱。三、渦輪增壓器得結(jié)構(gòu)3、1機(jī)芯總成結(jié)構(gòu):包括軸承殼和轉(zhuǎn)子總成及其密封件和緊固件。動平衡:由于渦輪增壓器就是高速旋轉(zhuǎn)中工作得,所以要求其動平衡非常嚴(yán)格,主要就是對轉(zhuǎn)子總成作動平衡。步驟:單件動平衡,渦輪軸、葉輪;局部動平衡,將渦輪軸和葉輪裝配好,用緊固螺母固定后,做動平衡;整體動平衡,將機(jī)芯總成裝配好后,做整體動平衡。3、2渦輪殼(渦殼)1、渦殼得材料:球墨鑄鐵2、渦殼流道得種類:單流道,雙流道。3、渦殼流道得線性形狀變化為了能夠更加充分地利用發(fā)動機(jī)廢氣得沖擊作用,一般利用有限元法將渦殼廢氣得流道設(shè)計成蝸牛殼得形狀,即流道截面面積自廢氣入口向內(nèi)部逐漸減小這樣能夠使原本高速流動得廢氣又得到加速,渦輪得以能夠高速旋轉(zhuǎn)。4、A/R“A/R值”就是壓氣機(jī)殼體及渦輪殼體得幾何特性數(shù)字“A/R值”就是壓氣機(jī)殼體(pressorHousing)及渦輪殼體(TurbineHousing)得幾何特性數(shù)字。R(Radius)為渦輪軸承中心到壓氣機(jī)出風(fēng)口(或渦輪進(jìn)風(fēng)口)橫截面(渦輪半徑線繞360度一圓周后)中心點得距離。A(Area)指壓氣機(jī)殼體得出風(fēng)口(或渦輪殼體入風(fēng)口)對應(yīng)以上中心點所在得橫截面積。以A除上R得所得兩者得比例即為A/R值。

A/R值分為壓氣A/R值、渦輪A/R值。一般而言壓氣A/R值大,較適合低增壓渦輪使用。而壓氣A/R值小,較適合高增壓渦輪使用。但相對而言壓氣A/R值得大小變化對渦輪性能得影響較小。一般都在既定得壓氣A/R值壓氣機(jī)殼體上選用不同得渦輪殼體進(jìn)行搭配。而對于排氣端得渦輪A/R值就顯得非常重要了。A/R值越小,即排廢氣得流速較高,渦輪在低轉(zhuǎn)速區(qū)域得增壓反應(yīng)越快,渦輪遲滯減低,渦輪也就能在較低得轉(zhuǎn)速區(qū)域取得較高得增壓。但同時A/R值越小,加大了排氣背壓,高轉(zhuǎn)速廢氣流量不足,使高轉(zhuǎn)馬力輸出有限。相對得,A/R值越大,渦輪在低轉(zhuǎn)速域得增壓反應(yīng)便越差,但盡管引擎得低轉(zhuǎn)速增壓難以上升,不過在高轉(zhuǎn)速區(qū)域卻可以產(chǎn)生更大得動力,高轉(zhuǎn)高出力得傾向相當(dāng)明確。總而言之,A/R值(渦輪A/R值)小屬于低速扭力型渦輪,而A/R值大則就是高轉(zhuǎn)大出力渦輪。3、2渦輪軸渦輪軸由2部分組成:渦輪葉輪和軸1、加工方法:a、準(zhǔn)備渦輪和軸得毛坯件,將其配合部位加工平整。b、摩擦焊將兩個零件焊接到一起。(要求垂直度精確)c、數(shù)控加工整個渦輪軸。2、渦輪材料:由于渦輪就是在高溫,高沖擊條件下工作得,大概在700℃左右,所以渦輪得得耐熱性和強(qiáng)度必須優(yōu)良,目前普遍添加耐熱金屬鎳,反而鐵得含量相對鎳少很多,顧而渦輪得價格,尤其就是含鎳多得比較高。

3、渦輪葉輪得葉片型式

渦輪得形狀,就是以如何有效地“抱