谈涡轮增压器结构、工作原理、安装及使用

陈建平

摘 要：阐述了涡轮增压器的类别、结构、工作原理、安装及正确使用方法，适用于相关人员学习掌握。

关键词：增压；结构；性能参数；安装；使用

中图分类号：TK423 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.032

1 涡轮增压器的类别、结构

涡轮增压器根据采用的涡轮型式不同，通常可分为径流式、轴流式和混流式三类。

涡轮增压器主要由压气机和涡轮机两部分组成。涡轮机部分主要包括涡轮壳、喷嘴环和单级径流式涡轮等，它们是驱动压气机旋转的动力源。压气机部分主要包括单级离心式压气机、无叶扩压器和压气机壳组成。涡轮与主轴联接采用焊接结构，压气机叶轮以动配合装于涡轮轴上，并用螺母压紧。涡轮轴和压气机叶轮经过精确的单体动平衡，以保证在高速下正常工作。增压器转子的支承系为内支承型式。增压器采用压力润滑并增设了一个专用滤清器，润滑油从专用滤清器中引至中间壳的润滑系统，然后通过回油管直接流回发动机的油底壳内。在涡轮端和压气机端均设有活塞环结构的密封装置，压气机端还装有挡油板，以防止润滑油和气体的泄漏。涡轮增压器的主要固定件是涡轮壳、压气机壳和中间壳体。

2 涡轮增压器工作原理、主要性能参数

发动机排出的具有一定压力和高温的废气（柴油发动机废气温度约400～700 ℃），经增压器的涡轮壳进入喷嘴环。由于喷嘴环的通道面积由大到小渐缩，因而废气压力和温度下降，而流动速度却迅速提高；又由于喷嘴环开口有一定的方向，使这个高速的废气流按一定的方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮旋转越快。废气通过涡轮后经消声器排入大气。

涡轮与压气机叶轮的安装固定在同一根轴上，所以压气机叶轮与涡轮以相同的速度旋转，将经过空气滤清器滤清的空气吸入压气机壳。高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加，并进入扩压器。扩压器的形状为进口小出口大，使气流速度下降，压力升高，再通过断面由小到大的环形压气机壳（又称蜗牛壳），使空气气流的压力继续提高。这些高压气体经发动机进气歧管进入汽缸，与喷入的柴油混合燃烧，从而达到了增压的目的。

3 涡轮增压器安装要求及安装方法

涡轮增压器的安装必须注意以下几点：

（1）涡轮增压器中间壳机油出口要垂直向下，在特殊情况下可以倾斜30°。

（2）发动机进气管与增压器不可刚性联接，接头处应使用直的橡胶管。

（3）发动机进气管容积应尽可能大些，以减少进气压力的脉动。空气滤清器必须有适应的容量，以免压气机进口压力损失过大。

（4）废气管道的截面积与汽缸排气截面必须大致相同。

（5）涡轮壳出口管道截面积应大些，否则背压高影响增压效果，涡轮本身有消音作用，故出口处不必再安装消音器。

（6）所有进出管道必须仔细配置，避免截面突然变化。

（7）增压器润滑油可由发动机油路直接供给。但工作条件较差的发动机，润滑油容易受污染，应在增压器进油前另加一个精滤器，使润滑油里不含有>15 μm颗粒的污物。

（8）润滑油进油管内径应为8～12 mm的铜管，回油管内径为20～25 mm，并应逐渐斜降到曲轴箱机油平面上，油管不得缩接，以使回油流畅，否则易引起烧机油。

（9）安装进油管接头时，应先向增压器里注入足量干净的润滑油，以防缺油烧坏轴承。

（10）安装过程中，应保证不让异物掉入增压器和进排气管系统内，以免打坏增压器和其它配件。

4 涡轮增压器的正确使用

（1）发动机启动后至少空转5 min，使油压上升后才能加载，否则会因缺油造成轴承严重磨损，甚至烧坏。

（2）天冷润滑油在油道中还较黏时，发动机不可突然施加负荷。

（3）工作中应经常观察涡轮增压器的油压、油温，使其保证如下数值：油量：2～3 L/min；进油压力：025～039 MPa；

进油温度：50～80 ℃；

出油温度：<120 ℃。

（4）应经常注意倾听增压器有无异声及振动，如有异声，应立即停车检查。

（5）高速满负荷运行后，无特殊情况不可立即停机，应怠速运转几分钟，发动机转速逐步降下来，停车前空转约5 min，以免轴承缺油及机件过热，导致轴承及涡轮叶轮产生咬死现象。

（6）使用中要注意维护保养。每班次都要检查增压器有无漏油、漏气现象，特别是检查压气机出口至发动机进气管部分是否有漏气、漏油现象，排气支管及其通道是否有漏气或堵塞现象，各部紧固螺丝有无松动，润滑油是否变质。

工作200 h左右要清洗一次空气滤清器和压气机。在灰尘较多的环境中作业时，100 h左右就应清洗。

工作500 h左右除进行上述保养项之外，还需检查转子转动情况。方法是，松开压气机开口处的胶管紧固卡箍，取下连接膠管，用手拨动转子看其转动是否灵活。如能借助惯性继续转动几圈就表示正常，否则说明轴承可能过度磨损或转子件与固定件之间有碰擦、卡死等现象。这时需拆下增压器进一步检查压气机叶轮径向间隙和转子轴向游动量，分检排除后才能保证正常工作。

压气机叶轮径向间隙为05～056 mm，最小值不能<01 mm。转子轴向游动量为012～02 mm，最大不能>03 mm。