涡轮增压器的结构与原理

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废气涡轮增压器工作原理和结构特点

废气涡轮增压器工作原理和结构特点

废气涡轮增压器工作原理和结构特点废气涡轮增压器的工作原理是利用发动机排气涡轮增压器的涡轮叶片在高速旋转时,通过废气对涡轮的冲击力,以及由此带来的动能转化为涡轮轴动力,进一步输出到压气机,使压气机长轴旋转,进而引起压缩空气的压缩,提高进气压力和密度。

增压后的空气进入汽缸燃烧室,使得汽缸内氧气含量增加,燃烧更充分,燃烧效率提高,从而提高发动机的功率和扭矩。

1.涡轮叶轮:涡轮叶轮是废气涡轮增压器的核心部件,其外形呈扇形,由多个曲面泵叶构成。

涡轮叶片通常是由高温合金材料制成,以适应高速旋转和高温环境下的工作。

涡轮叶轮通过废气对其冲击力来驱动增压器工作。

2.压气机:压气机是废气涡轮增压器的另一个重要组成部分,由多个泵叶和扩压腔构成。

压气机叶片也通常采用高温合金材料制成。

压气机叶片的设计一般呈曲面状,以提高气流的压缩效率。

压气机通过涡轮叶轮的驱动,将进气压力提高到达所需的压力,并将压缩后的空气送入发动机的进气系统。

3.废气和进气流量控制装置:为了确保废气涡轮增压器正常工作,需要控制废气流量和进气流量的平衡。

废气流量控制装置通常由废气安放阀和分流装置组成,以便调节废气流量的大小。

进气流量控制装置通常由节流阀和进气口组成,以便调节进气流量的大小。

4.润滑系统:废气涡轮增压器的润滑系统通常采用喷油式润滑系统,通过喷油系统向废气涡轮增压器的涡轮轴和轴承提供润滑油,以减少磨损和摩擦。

总之,废气涡轮增压器是一种利用内燃机排气反冲力推动涡轮转动,从而增加进气压力和密度的设备。

其结构特点包括涡轮叶轮、压气机、废气和进气流量控制装置以及润滑系统等。

废气涡轮增压器的工作原理是通过废气对涡轮叶片冲击力的传递,带动涡轮叶轮高速旋转,进而驱动压气机提高进气压力和密度,以提高发动机的性能。

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理涡轮增压器是一种常见的发动机增压装置,通过利用废气能量来提高发动机的进气压力和进气量,从而增加发动机的输出功率和扭矩。

本文将详细介绍涡轮增压器的工作原理。

一、涡轮增压器的基本结构涡轮增压器由涡轮和压气机两部分组成。

涡轮是由多个叶片组成的转子,通过废气的冲击力使其高速旋转。

压气机则是由多个叶片组成的转子,通过涡轮的动力将空气压缩,增加进气压力。

二、涡轮增压器的工作原理1. 废气驱动涡轮旋转:当发动机燃烧完燃料后,产生的废气通过排气管进入涡轮增压器。

废气的高温高压状态使得涡轮叶片所受到的冲击力增大,从而使涡轮高速旋转起来。

2. 涡轮带动压气机压缩空气:涡轮的旋转动力通过轴传递给压气机,压气机中的叶片将进气进行压缩。

由于涡轮的旋转速度非常高,因此压气机可以将进气压力大幅度提升。

3. 压缩空气进入发动机:经过压缩的空气进入发动机的进气道,与燃料混合后进行燃烧。

由于进气压力的增加,燃料的燃烧更加充分,从而提高了发动机的输出功率和扭矩。

三、涡轮增压器的优势和应用1. 提高发动机功率:涡轮增压器可以通过增加进气压力和进气量来提高发动机的输出功率和扭矩。

这对于需要提高动力性能的汽车和船舶等应用非常重要。

2. 提高燃油经济性:由于涡轮增压器可以提高发动机的燃烧效率,使燃料得到更充分的利用,从而减少燃油消耗。

这对于节能减排和降低运营成本非常有益。

3. 改善高原性能:涡轮增压器可以通过增加进气压力来弥补高原地区气压较低的影响,提供更充足的进气量,从而使发动机在高海拔地区具有更好的性能。

4. 适应不同环境:由于涡轮增压器可以根据发动机负荷的变化自动调整进气压力,因此在不同海拔、气温和负荷条件下都能保持较为稳定的增压效果。

总结:涡轮增压器通过利用废气能量来提高发动机的进气压力和进气量,从而增加发动机的输出功率和扭矩。

其工作原理包括废气驱动涡轮旋转、涡轮带动压气机压缩空气以及压缩空气进入发动机等过程。

涡轮增压器具有提高发动机功率、燃油经济性和适应不同环境的优势,广泛应用于汽车、船舶等领域。

废气涡轮增压器的组成及工作原理

废气涡轮增压器的组成及工作原理

废气涡轮增压器的组成及工作原理1. 引言废气涡轮增压器作为内燃机的一种动力增压装置,在汽车、船舶和航空发动机等领域得到了广泛的应用。

它通过有效利用废气能量,提升了发动机的功率性能和燃油利用率,是现代发动机技术中的重要组成部分。

本文将从深度和广度的角度,全面评估和深入探讨废气涡轮增压器的组成及工作原理,以便读者能更全面、深刻地理解这一主题。

2. 废气涡轮增压器的组成废气涡轮增压器主要由涡轮组件、中央轴、压气壳、轴承和密封件等几大部分组成。

2.1 涡轮组件涡轮组件是废气涡轮增压器的核心部件,它由涡轮转子和涡轮壳体组成。

涡轮转子上密集排列着叶轮,当排放废气通过涡轮壳体进入涡轮组件时,废气的能量将被转化成旋转动能,推动涡轮转子旋转。

而涡轮壳体则承载了涡轮转子,并将排放废气引导至涡轮转子。

2.2 中央轴中央轴连接了涡轮组件和压气壳,是废气涡轮增压器如何将废气的动能转化为增压压力的关键部件。

当涡轮转子旋转时,中央轴也随之旋转,通过传递力量和转动动能,使压气壳内的新鲜空气得以受到压缩。

2.3 压气壳压气壳起到了将新鲜空气压缩的作用,它通过容纳压气轮和调节器,将新鲜空气压缩成高压空气,并输送至发动机燃烧室。

压气壳的设计和材料选择对废气涡轮增压器的工作效率和性能有着直接的影响。

2.4 轴承和密封件轴承和密封件是保证废气涡轮增压器长时间稳定运行的重要组成部分,它们不仅能减少摩擦和磨损,延长废气涡轮增压器的使用寿命,还能防止废气和新鲜空气之间的相互干扰和混合。

3. 废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器的工作原理是基于废气的动能和新鲜空气的压缩来实现的。

具体而言,废气从发动机排气孔中排出后,通过涡轮组件的涡轮壳体,推动涡轮转子旋转。

涡轮转子与中央轴相连,通过中央轴的转动,传递动能到压气壳内的压气轮,使得压气轮旋转并压缩新鲜空气。

压缩后的高压空气被送入发动机燃烧室,在混合燃料后,能够产生更强大的爆发力,提升了发动机的功率输出。

涡轮增压器的结构与原理

涡轮增压器的结构与原理

涡轮增压器的结构与原理涡轮部分:涡轮部分主要由两个关键元件组成:液力传动涡轮和排气涡轮。

液力传动的涡轮通常安装在排气歧管中,受到曲轴通过排气气流的动力驱动,使其快速旋转。

旋转的涡轮通过轴传递力量给压气机。

排气涡轮则安装在涡轮增压器的入口,受到废气的冲击使其转动,从而驱动液力传动涡轮。

涡轮的转动频率与曲轴的转速成正比。

压气机部分:压气机部分主要由压气机壳体、压气机叶轮和压气机轴组成。

压气机叶轮安装在压气机轴上,并与液力传动涡轮相连。

压气机壳体则通过进气通道与大气连接,将大气中含有的氧气吸入,并经过压气机叶轮的旋转,形成高压的压缩空气。

涡轮增压器的工作原理是基于废气能量的回收利用。

废气从发动机燃烧室中排出,进入排气歧管。

部分废气流经来自曲轴的动力将排气涡轮驱动,从而带动液力传动涡轮旋转。

随着涡轮转速增加,液力传动的压气机叶轮也开始旋转。

压气机叶轮将大气吸入,并通过旋转将气体压缩,形成高压的压缩空气。

压缩空气经过增压器的出口进入发动机的进气道,使气缸充气量增加,从而提高了发动机的压缩比和输出功率。

涡轮增压器的性能取决于多个因素,包括涡轮几何形状、涡轮叶轮的材料和设计、压气机叶轮的设计以及增压器与发动机之间的匹配等。

合理的设计能够实现高效的涡轮增压效果,提高发动机的输出功率。

然而,过高的增压比可以导致气缸内气温过高,增加爆震风险和发动机磨损,因此在设计涡轮增压器时需要综合考虑压气机的匹配性、散热系统和动力系统的一致性。

总之,涡轮增压器通过回收废气能量,提高了发动机的压缩效率和输出功率,并在现代内燃机技术中得到了广泛应用。

它具有结构简单、性能稳定和功率密度高的特点,为汽车工程师提供了一种有效的提升发动机性能的方式。

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理涡轮增压器是一种通过利用废气能量来增加内燃机进气压力和密度,从而提高发动机功率的设备。

它是内燃机领域中一种重要的动力增压装置,广泛应用于汽车、船舶和飞机等领域。

那么,涡轮增压器是如何工作的呢?接下来,我们将从涡轮增压器的原理、结构和工作过程三个方面来详细介绍。

首先,让我们来了解涡轮增压器的原理。

涡轮增压器是利用废气能量来驱动的,其工作原理类似于风力涡轮机。

当发动机工作时,废气通过排气管进入涡轮增压器的涡轮室,涡轮室内的涡轮叶片受到废气的冲击而旋转。

涡轮叶片与压气机叶片通过同一轴连接,因此涡轮的旋转也带动了压气机的旋转,从而将空气压缩后送入发动机气缸,增加了气缸内混合气的密度,提高了燃烧效率,从而提高了发动机的功率和扭矩。

其次,涡轮增压器的结构也是影响其工作原理的重要因素。

涡轮增压器主要由涡轮组件和压气机组件两部分构成。

涡轮组件包括涡轮轴、涡轮叶片、涡轮壳体等部件,其作用是利用废气能量驱动涡轮旋转;压气机组件包括压气机轴、压气机叶片、压气机壳体等部件,其作用是将空气压缩后送入发动机气缸。

两个组件通过同一轴连接,共同完成了涡轮增压器的工作过程。

最后,我们来看一下涡轮增压器的工作过程。

当发动机工作时,废气通过排气管进入涡轮增压器的涡轮室,涡轮叶片受到废气的冲击而旋转,带动压气机叶片将空气压缩后送入发动机气缸。

在发动机转速较低时,废气能量不足以驱动涡轮旋转,此时压气机输出的压缩空气较少;而在发动机转速较高时,废气能量足以驱动涡轮旋转,此时压气机输出的压缩空气较多。

因此,涡轮增压器能够根据发动机转速自动调节输出的压缩空气量,从而实现了动力增压的效果。

总的来说,涡轮增压器利用废气能量来驱动涡轮旋转,带动压气机将空气压缩后送入发动机气缸,从而提高了发动机的功率和扭矩。

其工作原理简单清晰,结构合理可靠,是一种高效的动力增压装置。

涡轮增压器的应用不仅提高了发动机的性能,也为汽车、船舶和飞机等交通工具的节能环保做出了重要贡献。

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理涡轮增压器是一种常见的引擎增压装置,通过利用废气能量驱动涡轮,提高进气压力,增加气缸内的氧气浓度,从而使发动机产生更大的动力。

下面将详细介绍涡轮增压器的工作原理。

一、涡轮增压器的构造涡轮增压器主要由涡轮和压气机组成。

涡轮由排气系统中排出的废气驱动,压气机则将大气中的空气压缩并送入气缸内。

涡轮和压气机通过一个轴连接,共用一个壳体,涡轮位于进气管内,压气机位于出气管内。

二、涡轮增压器的工作原理1. 排气系统:当发动机工作时,废气由排气门进入涡轮,废气的能量使涡轮产生旋转。

涡轮的转动效应类似于一枚风车,其转速与排气流量和排气温度有关。

2. 压气系统:涡轮的转动通过轴将动力传递给压气机,压气机上的叶轮通过高速旋转将大气吸入,并在吸入过程中使空气被压缩。

经过压缩的空气然后通过进气管进入气缸。

3. 涡轮增压器与引擎关系:涡轮增压器通过将压缩后的空气送入气缸,增加了气缸内的氧气密度,提高了燃烧效率。

增加的氧气浓度可使更多的燃料燃烧,从而产生更大的动力。

三、涡轮增压器的优势1. 增强动力:涡轮增压器可以使发动机输出更大的推力,提高车辆的动力性能。

特别是在高海拔或环境条件不佳的地区,涡轮增压器能够充分利用废气压力,提供额外的气缸充气,从而使发动机性能更加出色。

2. 燃料经济性:由于涡轮增压器提高了发动机的燃烧效率,相同输出功率下的燃料消耗量相对较少。

这使得车辆在燃油经济性方面更具竞争力。

3. 减少尾气排放:涡轮增压器可提高燃烧效率,使发动机在燃烧过程中产生更少的废气。

这对于减少尾气排放、改善环境质量具有积极的影响。

四、涡轮增压器的应用涡轮增压器广泛应用于汽车、卡车以及航空发动机等领域。

在汽车领域,涡轮增压器通常被用于提高小排量发动机的动力性能,并实现节油减排的目标。

在航空发动机中,涡轮增压器则是提高飞机高空性能的关键装置。

总结:涡轮增压器是一种利用废气能量提供进气增压的装置。

它通过构建排气系统和压气系统来实现对发动机的增压,并以此增加气缸内的氧气浓度,提高燃烧效率,从而提供更强大的动力。

废气涡轮增压器工作原理和结构特点

废气涡轮增压器工作原理和结构特点

废气涡轮增压器工作原理和结构特点
一、工作原理:
废气涡轮增压器主要由涡轮和压气机两部分组成。

工作时,高温高压
废气通过涡轮叶片冲击转动涡轮,使其快速旋转;而压气机叶片则通过与
涡轮轴相连的方式,随着涡轮的转动而转动。

涡轮的高速旋转使得压气机
叶片也跟随旋转,叶片所产生的离心力使空气被抛出叶片间隙产生气流,
气流经压气机叶轮的分析和压缩,最后进入发动机燃烧室。

废气涡轮增压
器通过这一过程将废气动能转化为系统压缩气体的能量,从而实现发动机
的增压。

二、结构特点:
1.涡轮部分:
涡轮由轴和涡轮叶轮组成,通常由高温合金材料制成,能够在高温高
压环境中正常工作。

涡轮叶轮上有许多弯曲的小叶片,使废气冲击叶片时,能够将动能转化为涡轮叶轮的转动动能。

涡轮通常由滚柱轴承或球轴承支撑,以减少摩擦损失。

2.压气机部分:
压气机由轴、叶片和壳体组成。

压气机轴与涡轮轴连接,使得压气机
能够跟随涡轮叶轮的旋转。

压气机叶片通常为弯曲形状,通过与壳体间的
间隙形成气流,使空气在叶片上产生离心力从而被压缩。

叶片形状和数量
的设计通常是为了提供最佳的压缩效果。

3.润滑和冷却系统:
4.控制系统:
总之,废气涡轮增压器通过利用废气动能,增加进气压力,提高发动机燃烧室中的氧气含量,从而提高发动机的功率输出。

其结构特点包括涡轮部分、压气机部分、润滑和冷却系统以及控制系统。

这些特点使得废气涡轮增压器能够实现高效的增压效果,提升发动机的性能。

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器工作原理涡轮增压器是一种常用于内燃机上的设备,通过利用废气的能量提高发动机的进气压力,从而增加燃料燃烧效率和输出功率。

涡轮增压器的工作原理基于流体动力学和热力学原理,下面详细介绍涡轮增压器的工作原理。

1. 基本结构涡轮增压器由两个主要部分组成:涡轮和压气机。

涡轮位于废气管道中,通过废气的流动驱动涡轮的转动。

压气机位于进气管道中,由涡轮的转动带动,将空气压缩后送入发动机。

涡轮和压气机通过一个轴连接在一起,形成一个整体。

2. 工作原理当发动机燃烧燃料时,产生的废气通过废气管道进入涡轮增压器。

废气的能量使得涡轮开始旋转。

涡轮的旋转速度取决于废气的流量和能量。

涡轮的转动通过轴将动力传递给压气机。

压气机是由一系列叶片构成的离心式压缩机,通过涡轮的转动带动叶片旋转。

当叶片旋转时,它们会将空气压缩,并将高压空气送入发动机的进气道。

压缩空气的压力和温度增加,使得更多的空气进入发动机,从而增加燃烧效率和输出功率。

3. 控制系统涡轮增压器的工作需要一个控制系统来确保其正常运行。

控制系统通常由压力传感器、温度传感器和电子控制单元(ECU)组成。

压力传感器用于监测进气压力,温度传感器用于监测进气温度。

ECU根据传感器的反馈信号,控制涡轮增压器的转速和压力,以确保发动机的性能和可靠性。

4. 优点和应用涡轮增压器具有以下优点:- 提高发动机功率:通过增加进气压力,涡轮增压器可以提高发动机的输出功率,使其在相同排量下具有更高的性能。

- 节省燃料:涡轮增压器可以提高燃料燃烧效率,减少燃料消耗,并降低尾气排放。

- 引擎响应更快:涡轮增压器可以提供更高的进气压力,使发动机的响应更加迅速,减少涡轮滞后现象。

涡轮增压器广泛应用于汽车、摩托车、卡车和船舶等内燃机设备中。

特别是在高性能汽车和赛车中,涡轮增压器被广泛采用,以提供更大的动力输出。

总结:涡轮增压器通过利用废气能量提高发动机的进气压力,从而增加燃料燃烧效率和输出功率。

它由涡轮和压气机两部分组成,通过轴连接在一起。

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增压器结构及工作原理
2020/10/7
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增压器结构及工作原理
涡轮增压柴油机系统示意图
发动机进气
发动机
涡轮增压器
大气环境
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
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发动机排气
• 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
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动平衡
增压器结构及工作原理
零件(SWA,压气机叶轮) 不平衡量单位是:g.in
CHRA不平衡量单位是:G
TB25: 0-1800Hz 1.2G GT17: 1.0G/0-1000 & 1.5G/1000-2500Hz
2020/10/7
动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程
7
润滑系统
增压器结构及工作原理
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℃。
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增压器的使用要求
旁通阀执行器:
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。
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(3~5分钟)
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增压器的使用要求
进排气系统: 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)
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。
这样,增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平衡。
能量与流量的平衡点就是增压器/发动机的匹配。
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13
增压器的使用要求
2020/10/7
14
增压器的使用要求
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命和性能非常重 要。
2020/10/7
增压器间隙(参考)
涡 轮 增 压 器 系 列 T25
T4
T45
转子径向间隙
0.094~0.130 0.106~0.145 0.120~0.168
转子轴向间隙
0.043~0.081 0.051~0.086 0.079~0.119
压 气 机 径 向 间 隙 0.57~0.90 0.61~0.91 0.61~0.97
润滑油进口
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
润滑油出口
中间体转子部件(CHRA)
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密封系统
增压器结构及工作原理
密封环
DY NAMIC COMP RESSOR SEAL
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DY NAMIC TURB INE SEAL
密封环
9
增压器结构及工作原理
密封-活塞环密封
沿环周向泄漏
开口泄漏
二 个 泄 漏 途 径: – 通过开口 – 沿周向
较 低 的 摩 擦 损 失, 但 密 封 不 完 全。
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排气压力
增压器结构及工作原理
旁通阀工作示意图
旁通阀门 阀的直径
压气机出气压力 气膜上的压力
曲柄长度
弹簧作用力
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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(0.7kgf/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。 7.要避免发动机长时间的怠速(最长不应超过20分钟)。 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(3~5分钟)
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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
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增压器的使用要求
日常检查: 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。
2涡020轮/10径/7 向 间 隙
0.86~1.18 0.94~1.20 0.94~1.20
5
增压器结构及工作原理
动平衡
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
F=mω2e e→0
动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程
2020/10/7
2020/10/7
11
增压器结构及工作原理
旁 通 阀 是 如 何 改 进 性 能 的?
增 压 压 力, bar
发动机全负荷性能的比较
1.5
普通式
1.0
允 许 采 用 小 涡 轮, 改 善 发 动 机 的 低 速 性 能
• 普通的增压器的增压度 受涡轮尺寸控制
但在低速的增压度较低
0.5
旁通式
• 旁通式增压器的增压度受 旁通涡轮气流控制
0 0
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增加的增压度
15003000ຫໍສະໝຸດ 4500发动机转速
☺ 允 许 采 用 较 小 的 涡 轮, ☺增加低速增压度
旁 通 阀 可 优 化 发 动 机 的 高、 低 速 性 能。
12
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
2
增压器结构及工作原理
涡轮壳
密封环
浮动轴承
压气机壳
涡轮 推力轴承
压气机叶轮 中间体
旁通阀执行机构
增压器剖视图
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3
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:500-700 ℃
2020/10/7
4
转子
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。
15
增压器的使用要求
润滑系统: 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20μ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3~4秒内,增压器进油口必须显示油压69kpa(0.7kgf/cm2)
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