柴油发电机组废气涡轮增压技术
柴油机.废气涡轮增压器
III.
燃气的热能和动能转换成叶轮的机械功，在冲 击力矩和反动力矩两种力矩作用下回转的涡轮 机称反动式涡轮机，只具有冲击力矩者称冲动 式涡轮机。废气涡轮增压器多为反动式涡轮机。
IV.
轴向推力pa ：废气在通过叶片通道时产生， 此力将使转轴发生向压气机侧轴向窜动， 因此必须在压气机端装置推力轴承。
二、增压器Charger
静止件 h 静止件 转动件 铜片密封环 钢丝 h 转动件 静止件 梯形螺纹 h 转动件
（a）
（b）
（c）
① 750涡轮增压器 工作参数 空气的进排气壳
废气的进排气 壳
废气涡轮
四 . 典 型 构 造 介 绍
压气机
隔热墙
轴与轴承 润滑 冷却 油、气密封装置
1-涡轮进气蜗壳；2-喷嘴环；3-废气排气壳；4-叶片；5-叶轮；6-导流器；7、8-气封；9-压气机排气蜗 壳；10-扩压器；11、12-增压器叶轮；13-进气壳；14-消音器；15-推力盘；16-滑块；17-电动转速表； 18、36-滑动轴承；19-消音器盖；20、21-金属滤网；22-导风环；23-消音环；24-定位臂；25-螺栓； 26-消音器底座；27、34-挡油环；28-油封和气封；29-螺母；30-支座；31-隔热墙；32-支座；33-管子； 35-滑套；37-油封；38-气封；A-气封空气通道；B-大气通道；C-节流旋塞
废气涡轮的工作原理
I. II. 废气经过烟管、蜗壳以P0、T0、C0流入喷 嘴。在喷嘴收缩形流道中膨胀加速，部分 压力能转换成速度能。 冲击力矩的产生：进入叶轮叶片间的流道 时，气流被迫转弯。由于离心力作用，使 叶片凹、凸面间产生压力差。合力pu对转 轴产生一个冲击力矩，使叶轮旋转。 反动力矩的产生：叶轮叶片的通道是收缩 的，当气流在旋转的叶轮中流动时因膨胀 加速，而给涡轮以反作用力，使叶片得到 一个反作用力矩，使叶轮回转。
柴油机.废气涡轮增压器
•前倾后弯叶片应用于增压器以来，已大幅度地 改善了压气机的性能，从而使增压器的高性能 化、大容量化成为现实。一般，前倾后弯叶片 压气机比径向直叶片压气机的工作流量范围可 扩大30~50%，甚至70%，效率也有所提高。
•增加压气机叶片数并采用薄叶片有利于提高压 气机的效率。但由于存在制造和强度上问题， 目前只在出口边叶片厚度采取减薄的措施，已 在产品上得到实际应用。叶片出口边厚度减薄 40％，效率可提高约1.5％；并可提高叶片的自 振频率。
内支承
两个轴承在涡轮与压气机之间的内侧，叶 轮两端悬臂放置，在小型废气涡轮增压器 上获得广泛的应用。 特点：重量较轻，造价也较低，维护保养 转子较方便。轴向长度较短，但其油、水、 气的密封布置较困难，缺点是有一侧的轴 承很靠近涡轮端，轴承的工作条件较差， 更换轴承很不方便，需先拆去叶轮后才能 更换轴承。
悬臂支承
两个轴承布置在转轴的一侧， 压气机和涡轮的叶轮背对背 的靠着布置在转轴的另一侧。 优点是减少了轮盘的摩擦损 失，从而改进了综合效率。 两个轴承均在冷的壳体内， 轴承的工作条件很有利。 在设计时需要仔细地解决热 传导，不同的线膨胀等问题 以及转子有较大的悬臂力矩， 要仔细地研究转子和轴承组 合的动力特性，目前亦已开 始在大型废气涡轮增压器上 应用。
第四节 废气涡轮增压器 （TURBOCHARGER）
简介 一、废气涡轮Turbine 二、增压器Charger 三、轴和轴承Shaft and Bearing及油、气的密 封Air and Oil Seal 四、废气涡轮增压器的典 型构造STRUCTURE OF
THE TURBOCHARGER
简介
●轴承箱/ S为非冷却式，
T为冷却式
涡 轮 叶 片
废气涡轮增压工作原理
废气涡轮增压工作原理
废气涡轮增压是一种通过废气能量来驱动的涡轮增压系统，它可以提高发动机的功率输出。
其工作原理如下：
1.废气驱动：废气涡轮增压器直接连接到发动机的排气管上，
废气通过排气管流出时会产生较高的压力和速度。
这些废气会被引导到涡轮增压器中，通过作用在涡轮叶轮上的动能使其旋转。
2.涡轮叶轮：涡轮增压器内部主要有两个关键元件，即压气机
和涡轮叶轮。
废气进入涡轮叶轮后，叶轮会因为废气的动能而旋转起来。
涡轮叶轮和压气机是通过一个轴连接的，因此涡轮旋转也会带动压气机旋转。
3.压气：压气机是涡轮增压系统的核心部分，它由多个叶片组成，旋转时会产生高速的气流。
这个气流会通过进气道进入发动机的气缸中，同时将更多的空气压入气缸内。
4.增压效果：随着压气机的作用，发动机吸入到气缸内的空气
变多，进而提高了氧气的含量。
在燃烧室内，燃油和空气混合后会产生更强的爆炸力，从而使发动机产生更大的功率输出。
这就是废气涡轮增压的主要作用。
需要注意的是，废气涡轮增压器的工作效果与发动机的排气量、压缩比、涡轮增压器设计等因素有关。
合理的增压设置可以提高发动机的效率和动力性能，但过高的增压压力也可能导致发动机的负荷过大，加速发动机的磨损和过热等问题。
因此，在
设计和使用废气涡轮增压系统时，需要仔细平衡各个参数，以确保发动机的可靠性和持续性能。
浅析柴油机废气涡轮增压器
因此要 求供 油量 增加 ， 以提高功 率 和扭矩 。 ３ 、 供油提 前角 适当减 小 ， 增 压后 压缩终 了的压 力和温 度增高 ， 使 燃料 备燃
期缩短 ， 适当 的减小供油提 前角 ， 以防止 最大爆发压 力过大 ， 否则 会使发动 机燃
烧恶化 ， 油温 升高 。 ４ 、 喷油 压力 增大 ， 以适应气 缸 内增大 的气 体压 力 。
工 业 技术
ｌ ■
浅 析柴 油机 废 气 涡 轮 增 压器
崔东 岐
（ 龙煤集 团 七台河 分公 司铁路 运输 部 ）
［ 摘 要］ 为提 高发 动机 的功率 ， 降低 油耗 ， 废 气涡轮 增压器 被 广大 泛的使 用在 一些 重型 汽车 的发动 机上 ， 本 文通 过分 析 了废 气 涡轮增 压器 的工 作原 理 ， 结构 特点 ， 进 一步 的剖析 了柴 油机 经增压 后性 能及 结构 上的变 化 。 阐 明了增压 器 使用 注意事 项和 常见 故障排 除 ， 对于 正确 使用 增压器 提供 了理 论依据 。 ［ 关键 词］ 柴 油机 废 气 增压 器 原理 结构 特 点 中图分 类号 Ｖ ４ ６ ４ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ６ ８ 一 Ｏ １
三． 废 气涡 轮增 压器 的特 点 ｌ 、 废气涡 轮增压器滞 后现象 ， 由于废 气涡 轮的工作相对于 发动气 缸内的 工 作有 一定 的迟后 。 同时 ， 由于涡 轮 、 压 气机 叶轮高 速旋 转的惯 性 ， 使 发动 机变 工
８ 、 排 气旁通 阀 ， 为 了 防止增压 后柴油机 在 高速 高 负荷时排 气流 量过大 ， 造 成增 压器 转速 过大 和增压 过高 ， 多加设 排气 旁通 阀控 制压 比。 ９ 、 喷油泵 的调速器 上需增设 气压控制 防冒烟 限制器 ， 它 能根据柴 油机增压 后进 气压 力的 大小 ， 自动调节 供油 拉杆最 大供 油的 位置 ， 防止发 动机 冒烟 。 六． 废气 涡轮增 压器使 用 注意事 项 废气涡轮 增压常处 于高温下 工作 ， 进 入废气 涡轮端 的温 度在６ Ｏ ０ ＂ Ｃ 左右。 增 压器 转 速以每 分钟 ８ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ ￣ 的高 速旋 转 ， 为 了保 证增 压器 的正 常工
小型柴油机废气涡轮增压器的故障分析及对策
（） １ 柴油 机在工 作 负荷 运 转过程 中， 废气 涡轮增 压器突 然停止 转动
这种现象的主要原因是： 其一， 涡轮增压器转子轴承 由于润滑系统出现故障而导致轴承工作面润滑油膜 变薄或失去油膜层使轴与轴承形成半干摩或干摩状态， 造成轴承过热 “ 烧死 ” 其二， 。 有异物进入涡轮增压器 将涡轮或压气机叶片打碎， 使碎片卡在泵壳内迫使增压器不能运转 。 （） ２ 涡轮增压器在运转过程中涡轮端或压气机端同时漏油或一端漏油 正常的润滑油进入涡轮增压器， 通过轴承的工作面后 ， 油压变为零， 自身的重力向下流回油池。 靠 如果转
缺 油状态而 导致轴承 损坏 。 （） ６ 涡轮增压 器增 压压 力上升 超过 极值 涡轮增 压器长 期使用 ， 果 不进行 清 除积炭 ， 使喷 嘴及涡轮 通 道 阻塞 或喷咀 环 受热变 形 ， 如 将 使涡轮进 口
压力升 高 。内支撑 涡轮 增压 器涡轮 部分 ， 可拆 下清除积 炭 ， 外支撑 涡轮 增压 器可利 用喷水 方法清 除积 炭校 对
子轴和轴 承 的径 向间 隙过大 时 ， 密封 环 失去 密封 作用 ， 导致 润滑 条件 变 差 ， 生 向涡 轮端 、 产 压气 机端 漏油 ， 严 重 时进入进 气管道 ， 使得 油耗 增加 ， 排气 冒黑烟 ， 增加 了柴 油机 进排 气 的阻力 。如 果柴油 机长 时间怠速运转 ， 增 压器涡轮 及压气 机 叶轮 的轮背 处产 生一 定的负 压 ， 导致 增压 器 中间体 内滑 油 向外 泄油 。 如果 增压器长期 不 换润滑 油， 大量 的油泥 、 积炭 使 回油管 通道 变窄 ， 造成 回路不 畅 。 果增压 器 早期磨 损使 转子轴 径 向与轴 向间 如
车用发动机的废气涡轮增压器设计说明书
摘 要目前，由于排放标准变的更加严格，欧洲的80%的内燃机车是经过涡轮增压的，在不久的将来，这个数字有望接近100%。
本论文根据柴油机的已知参数，设计出最优化的涡轮增压器，并对设计出的涡轮增压器进行校核计算，得出最佳的设计型号。
同时，在理论上分析出使用涡轮增压器对柴油机主要参数的影响，从而得出使用涡轮增压器可以降低柴油机排放。
关键词：柴油发动机，涡轮增压，汽车，扭矩，排放AbstractCurrently, 80 percent of European diesel passenger cars are turbocharged and, as emission standards become more stringent, this figure is expected to approach 100 percent in the near future. In this study, we try determining the turbocharger,s optimum setting according to the known parameter of the diesel engine, and checking it. In addition, we try analyzing the theoretically influence of the main parameter in diesel engine, and knowing that the turbo machine can lower the diesel engine exhausts.Key words：diesel, turbocharging, automotive, torque, emissions目录第一章 前 言 (I)1.1研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 工作原理 (3)1.4 技术探讨 (3)第二章 涡轮增压器选型 (5)2.1 已知参数 (5)2.2 各零部件型号确定 (5)第三章 设计计算 (12)3.1 压气机的设计计算 (12)3.2 径流式涡轮的计算 (21)第四章 设计分析及展望 (29)4.1 增压对柴油机主要参数的影响 (29)4.2 前景展望 (31)参 考 文 献 (33)致 谢 (34)第一章前言1.1研究背景由于中国巨大的汽车市场的迅速成长，汇合科技进步成果，将引领汽车行业新的大发展。
发动机废气涡轮增压
增压的概念
• 增压是将空气压缩并供入气缸，用以提高 充气密度、增加进气量的一项措施。
• 增压的目的在于提高功率，伴随着空气量 增加，相应地增加循环供油量，即可增加 功率
发动机增压的特点
1)可以减少缸数或气缸直径，减少整机外形 尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使 用经济性很有意义。 2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率。 3)减少了排气污染及噪声。 4)降低了单位功率的造价。 5)对补偿高原功率损失十分有利。 6)零部件的机械负荷和热负荷增加
第三节 废气能量的利用
• 自然吸气的活塞式内燃机，间断燃烧而 能做到从高温吸热，热效率高，但不能 做到完全膨胀。 • 涡轮式机械能完全膨胀，适应的转速高， 单位功率的体积与重量比较小。但工作 温度不可能太高。 • 两者合理结合，有利于能量的充分利用
四冲程涡轮增压发动机理论示功图
恒压增压系统与脉冲增压系统
经济性改善
影响经济性改善的因素
• 负荷率：增压使功率范围扩大，高负荷的经 济运行范围扩大了；而在低负荷区，增压器 的能量转换不好，进、排气阻力及换气损失 增加，对低负荷经济性没有明显作用。 • 转速：保持原有功率和较高扭矩的情况下， 适当降低发动机转速 • 与车辆参数合理配合 • 增压中冷 • 压气机效率
废气涡轮增压器的基本结构和工作原理
1—压气机蜗壳 4—推力轴承 7—卡环
2—压气机叶轮 5—挡油板 8—涡轮机叶轮
3—密封套 6—隔热板 9—涡轮机蜗壳
离心式压气机的工作原理
•
压气机中气流参数的变化
括压器的工作
压气机的绝热效率
• 空气的压缩过程
空气的压缩功
• 耗功最小的是可逆绝热过程，所需的绝 热压缩功：
影响经济性改善的因素——负荷率
废气涡轮增压的工作原理
废气涡轮增压的工作原理以废气涡轮增压的工作原理为标题，本文将详细介绍废气涡轮增压器的工作原理及其应用。
一、废气涡轮增压器的定义废气涡轮增压器是一种利用废气能量来增加发动机进气压力的装置。
它主要由废气涡轮、压气机和废气管道组成。
二、废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器的工作原理基于涡轮机械的运动原理。
当废气从发动机排气管进入废气涡轮增压器时，废气的能量被转化为涡轮叶片的动能，推动涡轮高速旋转。
涡轮与压气机轴相连，涡轮的旋转也带动压气机旋转，使压气机中的压气机叶片产生吸气和压气动作。
这样，通过废气涡轮增压器，可以将更多的空气压缩送入发动机，提高发动机进气压力和气缸进气量，从而增加发动机的功率和扭矩输出。
三、废气涡轮增压器的优势与应用1. 提高发动机动力性能：废气涡轮增压器能够提供额外的进气压力，使发动机在相同排量下获得更高的功率和扭矩输出。
特别是在高海拔地区或急剧变化的气候条件下，废气涡轮增压器可以弥补气压不足的影响，保持发动机的出色性能。
2. 提高燃油经济性：通过提高进气压力，废气涡轮增压器可以实现更好的燃烧效率，降低燃油消耗，提高燃油经济性。
3. 减少尾气排放：废气涡轮增压器可以提高发动机的进气量和燃烧效率，减少未燃烧的废气排放，降低排放污染。
4. 增加海拔适应性：废气涡轮增压器能够补偿高海拔地区的气压下降对发动机性能的影响，使发动机保持较高的输出功率。
5. 应用范围广泛：废气涡轮增压器广泛应用于汽车、摩托车、船舶、工程机械等发动机系统中，提高动力性能和燃油经济性。
四、废气涡轮增压器的发展趋势随着汽车工业的发展，废气涡轮增压器在汽车发动机上的应用越来越广泛。
未来，废气涡轮增压器将继续向更高效、更紧凑的方向发展，以提供更好的性能和经济性。
同时，随着新能源汽车的兴起，废气涡轮增压器也将在混合动力和电动汽车中发挥重要作用，提高动力性能和续航里程。
废气涡轮增压器通过利用废气能量提高发动机进气压力，从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配
废气涡轮增压技术是提高船用柴油机功率、降低燃油消耗率和减少排放的一项重要措施。
船用柴油机废气涡轮增压器是在某一确定的静态条件下设计的，当投入营运时随着环境条件的变化，必然会引起涡轮增压器性能的改变，出现诸如增压器工作不稳定、压气机出现喘振、废气涡轮出现阻塞、柴油机排气温度过高等现象，导致柴油机达不到预期的增压效果。
因此，柴油机与增压器的匹配是否良好，对柴油机的运行起着十分重要的作用。
一、WinGD低速柴油机与涡轮增压器的性能匹配所谓柴油机与增压器的匹配，严格来说应该是柴油机与增压系统的匹配,即柴油机和增压器的空气压力、流量等参数的合理匹配，使柴油机的性能（油耗率、排气温度、排放物等）达到最优。
WinGD公司要求所有不同额定功率转速点的柴油机都要进行增压器匹配试验，同时该匹配试验需在额定转速功率点进行。
5RT-flex50-D柴油机是WinGD公司推出的新型二冲程、单作用、可逆转、废气涡轮增压器、低速超长冲程船用低速柴油机，该柴油机与涡轮增压器性能匹配主要目的是使柴油机在不同工况下运行均能达到所需的扫气压力、增压器效率、工作在喘振裕度范围内，以确保船舶的安全运行。
1、增压器性能参数的换算（1）参考条件WinGD船用柴油机设计工况及参数计算是根据ISO3046标准确定的，进行增压器性能匹配所测的数据均须转换为ISO工况条件后再进行参数对比调节。
ISO标准工况参数如下:空气进口温度: T1≈25℃淡水冷却剂: t1≈35℃淡水冷却的扫气温度: T2=29℃海水冷却剂:t2≈35℃海水冷却的扫气温度: T3=25℃CMCR工况排气背压:P1=300mmWG≈300Pa（2）ISO工况下扫气压力p值根据5RT-flex50-D型柴油机调试指南要求，调整好爆压和NOX排放，然后再调节扫气压力。
额定扫气压力取决于柴油机额定功率点平均有效压力，各额定功率转速点ISO工况要求的额定扫气压力值参照WinGDR-Tuning软件中数值，R-Tuning软件标定了WinGD5RT-flex5O-D柴油机在ISO工况下所有功率转速点所要求的各项性能参数值。
废气涡轮增压系统
推力轴承为浮动环式结构，钢质基体上制有20高 锡铝合金，圆环两侧均为止推面，面上有8个均布 的油槽和油楔。辅助轴承轴承由ZQSn6-6-3铸造锡 青铜制成，嵌装在推力轴承端板上，只有的一个止 推面上均布12个油槽和油楔。推力轴承和辅助推力 轴承分置于轴承套凸肩的两侧。轴承套凸肩与推力 轴承和辅助推力轴承之间的总间隙(称为止推间隙) 为0.23～0.28mm，可通过改变推力轴承体的厚度调 节止推间隙。
（一）主要性能参数： 1、增压空气压力Pk及增压比πk： Pk：压气机蜗壳出口的压力；
k :k
pk p0 （P0：压气机空气进口压力）。
2、空气流量Ｇk或Ｖ0： Ｇk：单位时间内流过压气机的空气重量； Ｖ0：进口状态下，单位时间内流过压气机的空 气容积。
3、增压器的转速nTk：
增压器转轴每分钟的转数。
涡轮盘以芯部凸肩与主轴定位，用3个圆柱销 及3个螺钉与主轴法兰联接，为防止螺钉松动， 拧紧后用不锈钢焊条点焊螺钉头部。涡轮盘的外 缘榫接有34个空间扭曲涡轮叶片，与涡轮盘镶嵌 时在叶根底部加装锁紧片，以防叶片松动。 蜗轮叶片和涡轮盘分别用GH132(0Cr15Ni25Ti2 MoVB)和GH134(20Cr3MoWVA)耐热合金钢制成。 须对转子进行动平衡试验。
（一）单级轴流式涡轮机的工作原理：
1、构造： 单极轴流式涡轮机由涡轮进气壳、喷嘴环（导向 叶片）、涡轮和燃气出气壳组成。
喷嘴环是由一圈喷嘴叶片组成的圆环，与燃气进 气壳一起固定静止不动，它处于燃气进气壳与涡 轮之间。在喷嘴叶片间形成燃气的流道，对燃气 导向并使之加速流动。 涡轮由转轴、轮盘和一圈工作叶片组成，涡轮转 轴支承在燃气出气壳中。
2、喷嘴环
喷嘴环处于燃气入口一侧的涡轮之前，紧固于 涡轮进气壳的内侧。喷嘴环组件由喷嘴环镶套、 喷嘴环叶片、喷嘴环外圈、外圈镶套、喷嘴环内 圈、内圈镶套及喷嘴环气封圈等组成。 28个用2Cr13耐热不锈钢制成的喷嘴环叶片靠 两端的榫头按一定的角度镶嵌在喷嘴环内圈和喷 嘴环镶套之间，并用内圈镶套及外圈镶套等件卡 紧。喷嘴环内圈及喷嘴环镶套均用螺钉紧固在涡 轮进气壳上。
柴油机增压器工作原理
柴油机增压器的工作原理是通过提高进气压力，增加进气密度，从而在相同的气缸容积中冲入更多的空气量，喷入更多的燃油，使燃料燃烧更充分，提高柴油机的动力性、比功率、燃料经济性，同时降低废气排放和噪声。
增压器主要由压气机构（增压器）和中间冷却器组成。
增压器的核心部件是涡轮机，其工作原理如下：
1. 废气涡轮增压：柴油机气缸排出的废气经排气管进入涡轮机，在涡轮机中膨胀做功，推动涡轮机转动。
涡轮机与压气机同轴连接，当涡轮机转动时，压气机也开始工作。
2. 压气过程：压气机将进入的空气进行压缩，提高空气压力，使进气密度增加。
压缩后的新鲜空气通过进气管送往柴油机的各个气缸。
3. 中间冷却：为了进一步提高进气密度，增压后的空气通过中间冷却器进行冷却，降低温度，使空气密度增加。
这样的发动机称为增压中冷式发动机。
柴油机增压器的工作原理是通过废气涡轮增压，将进入发动机气缸的空气预先进行压缩，提高进气压力和密度，使燃料燃烧更充分，从而提高柴油机的性能。
第三章发动机废气涡轮增压
增压的方法多种：
(1)机械增压系统 发动机输出轴直接驱
动机械增压器，实现对进 气的压缩。
增压器有：离心式
图3-1
压气机、罗茨式压气机、 螺旋转子式压气机或滑片 转子式压气机等。 用于低增压小功率发动机 。
它的动态特性比废气涡轮增压好，因为机 械响应比气体相应快，对排气系统没有干 扰，但消耗发动机输出功，所以增压比不 能大。
增压比与增压度存在一定的非正比函数关系。由 于增压比是状态参数压力的比值，在增压机性能分 析中应用较广。
按增压比分类:
低增压： ＝1.3～1.6， ＝700 ～1000kPa；
中增压： 高增压：
k
＝1.6～2.5， ＞2.5，
p
m
e
＝1000～1500kPa； ＞1500kPa；
超高增压 ＞4.5～5.5， ＝2500～3500kPa。
（废气动力涡轮 实质是直接回收 废能。）
(4)组合增压系统
组合式涡轮增压 系统由废气涡轮增 压与进气惯性增压 组合而成。在该增 压系统中，除废气 涡轮增压器外，还 有由稳压箱、共振 管、共振室等构成 的进气惯性增压系 统，利用压力峰值, 进一步提高增压后 的进气压力。
组合增压系指将几种增压方式组合使用。其中一
（二）进气旁通
部分增压空气返回到压气机入口或大气中，减少进入气缸的空气量 使发动机进气压力适当降低，以适应发动机的要求。
（三）可变截面涡轮
１.双蜗壳通道涡轮；２.可变蜗壳通道流通截面涡轮 ；３.变喷嘴 环流通截面涡轮
第四节 汽油机增压概述
一、汽油机增压的特点
从废气能量利用的观点看，汽油机的涡轮增压与 柴油机相比并没有本质区别，但长期以来，涡轮增压 技术除了在赛车发动机和高性能轿车发动中得到应用 外，在其他应用领域，其普及性远不如柴油机。 限制汽油机压的主要技术障碍与解决方案：
汽车发动机原理第八章 废气涡轮增压技术
SDJT UNIVERSITY
第8章 发动机废气涡轮增压
8.1 发动机增压概述
增压压比πk：进入气缸的气体压力Pk与大气压力P0之比
SDJT UNIVERSITY
式中：Pk 压缩后的压力，P0压缩前的压力。
pk k p0
第8章 发动机废气涡轮增压
SDJT UNIVERSITY
第1节 发动机增压概述
第8章 发动机废气涡轮增压
8.1 发动机增压概述
发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来
SDJT UNIVERSITY
产生功率的。对于动力性能一定的发 动机，要提高发动机的功率一般只能 通过供入更多的燃料。但是燃料燃烧 过程又必需ห้องสมุดไป่ตู้相应的空气量。所以发 动机功率的提高受到进气量的直接影 响。
提高发动机的升功率
8.1 发动机增压概述
提高功率30%~100%，减少气缸数目和气缸直径，缩
SDJT UNIVERSITY
小外形尺寸，提高升功率；
节约原材料，减少单位功率质量， 增压→指示功率↑，平均有效压力↑↑，有效功率
↑↑，机械效率↑→比重量↓，升功率↑。
第8章 发动机废气涡轮增压
气波增压系统
谐波增压系统
第8章 发动机废气涡轮增压
8.1 发动机增压概述
机械增压
利用发动机输出轴直接驱动机械增压装置。 特点：不增加发动机背压，但消耗其有效功率，总体布 置有一定局限性；增压压力一般不超过0.15～0.17MPa； 过多地提高增压压力，会使驱动压气机耗功过大，机械 效率明显下降，经济性恶化。
工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
柴油发电机技术要求
柴油发电机技术要求一、柴油发动机选型和性能指标1.功率输出：柴油发电机的功率输出应满足用户需求，选择的柴油发动机必须具有足够的输出功率。
2.燃油消耗率：柴油发动机的燃油消耗率应尽量低，确保在长时间运行时有更低的运行成本。
3.启动性能：柴油发动机的启动性能应良好，能够在低温环境下迅速启动。
4.噪音和振动：柴油发动机在运行时应具有低噪音和低振动的特点，以避免对周围环境和人员的影响。
二、燃油系统1.燃油过滤：柴油发电机的燃油系统应配置高效的过滤设备，以过滤燃油中的杂质，保证燃油清洁。
2.燃油供给：柴油发动机的燃油供给系统应稳定可靠，燃油供给压力和流量要适中，以满足发动机正常运行的需求。
3.燃油泵：配备高压燃油泵，以确保高压喷油系统正常工作。
三、冷却系统1.散热器：柴油发动机的冷却系统应配置高效的散热器，以确保发动机在运行时保持恰当的工作温度。
2.风扇驱动器：柴油发动机的冷却系统应配置可靠的风扇驱动器，保证散热器正常工作。
四、润滑系统1.润滑油：选择合适的润滑油，确保发动机各部件的润滑状况良好，减少磨损。
2.润滑油滤清器：柴油发动机的润滑系统应配备高效的滤清器，过滤润滑油中的杂质。
3.润滑油冷却器：柴油发动机的润滑系统应配置润滑油冷却器，保持润滑油在正常工作温度范围内。
五、排气系统1.排气管道：柴油发动机的排气系统应具备良好的排气管道，以减少排气阻力，降低排放噪音和废气温度。
2.排气涡轮增压器（如有）：柴油发动机采用涡轮增压器时，应选择合适的规格和性能，以提高发动机的动力性能。
六、发电机控制系统1.自动控制：柴油发电机应配备自动控制系统，实现发电机的自动启停、负载平衡和保护等功能。
2.监测装置：柴油发电机应配备各种监测装置，实时监测发动机的运行状态和参数，及时报警并采取相应措施。
总结起来，柴油发电机技术要求主要包括柴油发动机的选型和性能指标、燃油系统、冷却系统、润滑系统、排气系统和发电机控制系统等方面的要求。
废气涡轮增压器的工作原理与使用
增压型柴油机的基本特征就是采用了“增压器”。使进入气缸的空气不是依靠自然吸 气，而是由增压器强制将空气压入或“填入”气缸，使空气量增多，喷射的燃油量也可相 应增加，使发动机不但功率大大提高，而且因燃烧完全，相应降低了耗油量，尾气烟度也 有所改善。
(2)柴油机带负荷运转时，增压器进油压力不得低于200Kpa，进油温度不 得超过80℃，以保证增压器在良好的润滑条件下运转。
（3）长时间车辆不动的情况下，在初起动前，从润滑油进口添加少许机油。 (4)按说明书规定，做好增压器维护工作，内容包括：经常检查外部接头的 紧固状况；定期清洗滤清器；定期清洗涡轮和压气机；定期检查更换增压器转 子轴轴承。
优点： 1、柴油机有效功率提高（可提高20%-40%）。 2、柴油机的经济性改善，有效燃油消耗率显著降低。 3、柴油机的排气污染和噪声降低。 4、高原恢复功率，在平原条件下，增加扭矩。
缺点： 1、主要零部件的机械负荷与热负荷增高，材料强度降低。 2、低速扭矩性能和瞬时响应性变差，低速时增压压力不 足，循环供气量下降使增压柴油机的扭矩储备性差。
二、废气涡轮增压器的使用与维护
（一）废气涡轮增压器的使用 车用增压柴油机都采用废气涡轮增压器，它处在高温、高速下工作，使用时应注 意以下几点： (1)废气涡轮增压器的最高工作转速可达10万转／分钟以上，因此，一般都采用浮 动轴承。为确保高速下浮动轴承的润滑，柴油机起动后应怠速动转几分钟，待机油达 到一定的温度和压力后，方可加速加负荷，以免突然加速加负荷时，轴承无油磨损， 甚至卡死。同时在停机前，应使柴油机逐渐减小负荷，并经怠速运转2-3分钟后，方 可停机。
新柴发动机新产品介绍
新柴发动机新产品介绍一、技术创新1.燃烧控制技术：采用先进的燃烧控制系统，实现燃油精确喷射和完全燃烧，提高了燃烧效率，降低了燃油消耗和排放；2.涡轮增压技术：配备涡轮增压系统，能够提供更大的进气量，提高发动机的动力输出，增强了爬坡和加速性能；3.降噪技术：通过引入噪音补偿装置和减振胶套等结构优化，降低了发动机噪音水平，提升了车内的静音效果；4.长寿命设计：采用高强度材料和精密零部件，经过特殊处理和强度测试，确保发动机具有更长的使用寿命和更高的可靠性；5.智能诊断系统：内置智能诊断模块，能够实时监测和分析发动机工作状态，提供故障诊断和保养建议，降低了维修成本和停机时间。
二、主要特点1.高效节能：燃烧控制技术和涡轮增压系统的应用，使得发动机的燃油消耗大幅降低，提高了燃油利用率，减少了运营成本；2.低排放：采用先进的尾气处理技术，有效降低了排放物质的含量，符合国际最严格的排放标准，保护环境和人类健康；3.高性能：通过优化的设计和结构，提供更高的扭矩输出和动力储备，显著提升了车辆的爬坡能力和加速性能；4.长寿命：采用高强度材料和先进制造工艺，确保发动机具有更长的使用寿命和更高的可靠性，减少了维修成本和停工时间；5.智能化：内置智能诊断系统，能够实时监测发动机状态，提供故障诊断和保养建议，方便用户进行维护和管理；6.适应性强：可广泛应用于各种重型车辆和机械设备，如卡车、挖掘机、发电机等，适应性广泛，满足不同用户的需求。
三、应用领域1.运输行业：适用于各类重型卡车、货车和客货两用车，提供强劲动力和经济节能的效果，降低运输成本；2.工程机械：适用于挖掘机、装载机、推土机等工程机械，提供强力供应和可靠的工作性能，提高工作效率；3.发电设备：适用于柴油发电机组，保证发电设备的可靠性和稳定性，提供持续而稳定的电力供应；4.农业机械：适用于农用拖拉机、收割机等农业机械，提供强大的扭矩和动力输出，提高农业生产效率；5.交通工具：适用于巴士、中巴以及辅助行车设备，为交通工具提供可靠的动力支持，提高运输效率。
第三章 发动机废气涡轮增压
轮增压系统后，可提高功率30%~50%，降低比油耗
5%左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放 品质，因而得到广泛应用。
（3）复合式增压系统
复合式增压系统将废气动力涡轮与废气增压器串 联起来，称为复合式增压系统。在某些增压度较高的 发动机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有 多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮
目前，车用发动机的增压度不高，大约在10-60% 的范围内，大部分为20-30%（而船用大型低速四冲程 柴油机的增压度可达 k =3.0以上）。这是因为车用发
动机增压不仅要求功率增加，而且还要在较大的转速和
负荷范围内满足动力性能、经济性能、排放与成本等多
方面的要求，一般增压度不高。
增压比 k ：是指增压后气体压力 Pk 与增压前气 体压力 P0 之比，即 k P P k 0 通常，增压按两种方法分类。一种是按增压系统 的结构分类；一种是按增压比分类。
（3）提高发动机的平均有效压力 pme 。
显然，用加大车用发动机结构参数来提高发动功 率，将受到安装位置和自重的限制。用提高发动机转 速，向高速发动机发展虽然可行，但发动机转速的提 高受到活塞平均速度的限制，因为充量系数 c 和机 械效率m 都将随着活塞平均速度的提高而显著下降。 此外，燃料经济性、发动机运转可靠性、机件寿命及 噪声等因素也限制了活塞平均速度的提高。只有提高 发动机平均有效压力 pme 是最经济有效的方法，它通 过减小过量空气系数 a ，提高充量系数 c 和增加进入 气缸的充量密度 s 来实现式（3-2）。
pmeVs in 3 Pe 10 30
Pe iD Snpme iD Cm pme
2 2
而
pme
涡轮增压柴油发动机工作原理
涡轮增压柴油发动机工作原理涡轮增压柴油发动机是一种高效的内燃机，其工作原理是利用废气能量驱动涡轮增压器，将进气压力提升，进而增加燃烧室内的气体密度，实现更充分的燃烧，从而提高发动机功率和燃油利用率。
一、引言涡轮增压柴油发动机是现代汽车中广泛采用的一种动力装置，其独特的工作原理使其具有高功率输出、低油耗和环保的特点。
二、涡轮增压原理涡轮增压柴油发动机采用了双进气道系统：一个是从大气中直接吸入的低压进气，另一个是经过涡轮增压器增压后的高压进气。
涡轮增压器由一个轮叶和壳体组成，发动机废气通过壳体流过轮叶，产生的高速气流驱动轮叶旋转。
旋转的轮叶再将进气压力提升后送入燃烧室。
三、工作流程1. 进气阶段：当发动机工作时，低压进气和高压进气同时进入气缸，低压进气通过气缸排出废气，高压进气则通过废气管进入涡轮增压器。
2. 压缩阶段：高速旋转的轮叶驱动空气经过压气增压段，使其压力增加。
增压后的高压气体再通过涡轮增压器的出口进入进气歧管。
3. 燃烧阶段：高压进气经过进气歧管进入燃烧室，与喷入的柴油混合后燃烧，产生高温高压的气体。
4. 排气阶段：燃烧后的气体通过排气歧管排出，驱动涡轮增压器的轮叶旋转，形成一个循环。
四、优势与应用涡轮增压柴油发动机具有以下优势：1. 提高动力输出：通过增加进气压力，使燃烧更充分，从而提高发动机的功率和扭矩输出。
2. 提高燃油利用率：增加进气压力可以提高压缩比，使柴油的燃烧更完全，提高燃油利用效率，降低油耗。
3. 改善低转速动力输出：涡轮增压器在发动机低转速时可以迅速提供更多的进气量，提高发动机的低转速动力输出。
4. 减少排放物：充分燃烧可以减少排放物的生成，使发动机更环保。
由于其高效节能、环保低排放的特点，涡轮增压柴油发动机得到了广泛应用，特别是在商用车辆和柴油轿车中。
五、发展趋势随着技术的不断进步，涡轮增压柴油发动机的工作原理也在不断完善和创新。
未来的涡轮增压柴油发动机可能采用电动涡轮增压器等新技术，提高增压的响应速度和精确度，进一步提高发动机的性能和经济性。
船用柴油机废气涡轮增压器喘振现象分析
船用柴油机废气涡轮增压器喘振现象分析摘要：大型船用柴油机广泛应用废气涡轮增压技术, 喘振是增压器一种典型现象，本文阐述了增压器喘振产生的机理和成因,并结合多年来的实际经验对增压器的日常维护管理提出了使用建议。
关键词：船用柴油机；废气涡轮增压器；喘振现象一、概述目前，大型船舶上不论是主动力柴油机还是发电机组柴油机，都普遍采用废气涡轮增压器，其基本原理就是利用柴油机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入发动机的气缸，增加了发动机的进气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了柴油机的功率，并且充分利用柴油机的废气能量，提高了柴油机的经济性。
涡轮增压器是柴油机上主要部件，目前一台柴油机根据气缸数和进气量可以装备有2台增压器和4台增压器（2至3个气缸使用一个增压器）。
增压器处在高温高压和高速运转的工作状况，工作环境恶劣，各种机械故障多发，比如叶片烧蚀、轴承抱死等故障，可以这样说增压系统工作的好坏，直接影响着柴油机的工作乃至整个船舶的正常运营。
近些年来，船舶柴油机上的涡轮增压器故障越来越令人关注，在废气涡轮增压器故障中，又以压气机的喘振最容易发生也最为常见。
因此，对涡轮增压器喘振分析十分必要。
二、喘振概念和机理概念：压气机在工作中,由于种种原因使进入压气机的空气流量减少,导致气流在扩压器中发生旋涡分离,甚至出现倒流,产生压力波动,因而引起涡轮增压器的结构振动，并发出喘叫声,这种现象称为喘振。
机理：当流量小于设计值很多时，叶轮进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分离引起喘振。
在叶片扩压器进口处，当转速一定，而流量变化时的气体流动情况如图 1 所示。
当流量等于设计值时，气流速度 c2 的方向与叶片进口的构造角相一致，气流能平顺地进入叶片通道，如图 1（a）所示。
当流量大于设计值时，气流径向分速ω2 增加，使气流速度 c2 增加，且 c2 的方向也偏离设计值，导致气流以某一冲角进入叶道，并在叶片凸面引起气流脱离，如图 1（b）所示。
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柴油发电机组废气涡轮增压技术
器，柴油机经过必要的改装，可使功率提高30%～50%， 燃油消耗率降低5%左右，有利于改善整机的动力性、经 济性和排放性能。 但废气涡轮增压技术也存在一定的缺陷首先，低转速时 性能不好当柴油机处于较低转速时，带动涡轮机所产生 的功率也会降低，导致压气 机的增压压力相应降低，增 压效果不好其次，加速响应 慢由于使用废气带动增压器， 发动机至少经过一个循环排
2014年01月07日
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的充量一般车用发动机多采用径流式，以满足高转速及 较高响应性能的要求增压器的压气机部分一般都采用单 极离心式结构，而涡轮增压系统，可分为定压涡轮增压 系统和脉冲涡轮增压系统其中，定压增压系统对排气利 用率低，低速转矩特性和加速性能较差，适合低增压时 使用脉冲涡轮增压系统低增 压时对废气利用率相对较高， 扫气作用明显，排气管容积 小，对负荷变化敏感，动态
2014年017日
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出废气量才会增加，才会反映到增压器上，因 此瞬态响应性不好再次，对进、排气压力的敏 感度高当气缸排气量过小，增压器会发生喘震 当气缸排气量过大，增压器会发生堵塞这两种 非正常工况均会影响增 压器的增压压力及工作 效率。
柴油发电机组废气涡轮增压技术
一、柴油发电机组废气涡轮增压技术
二、柴油发电机组废气涡轮增压技术的发展 现状
2014年01月07日
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柴油发电机组废气涡轮增压技术
一、柴油发电机组废气涡轮增压技术 根据增压的方式不同，发动机的增压可分为：机械增压、 气波增压、废气涡轮增压、复合增压其中废气涡轮增压 是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨 胀作功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋 转的压气机，在压气机中将 新鲜空气压缩后再送人气缸。 二、发展现状 废气涡轮增压器可提高发动 机的进气密度，提高发动机
响应好，结构复杂车用柴油
2014年01月07日
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柴油发电机组废气涡轮增压技术
机，对加速性能和转矩特性要求较高，因此多采用脉冲 涡轮增压系统。 与机械增压相比，废气涡轮增压不消耗由发动机曲轴输 出的功率，不影响发动机功率，不会增加燃油消耗与气 波增压相比，其增压压力高，可达0.4MPa，用于柴油机 时单机功率大于35kW，且技 术相对成熟，已实现产品化 与复合增压相比，其结构简 单，易控制，更适于车用柴 油机使用使用废气涡轮增压