涡轮增压器基础知识培训
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涡轮增压器基础知识培训
2016年 5月
目录 一、发动机增压的目的和作用 二、废气涡轮增压器结构及工作原理 三、涡轮叶轮的材料及工艺 四、涡壳、压壳及转子轴摩擦焊 五、增压器漏油常见原因及鉴别方法
一、发动机增压的目的和作用
涡轮增压的优点
1、内燃机燃料所提供的能量25%~45%是由排气带走的， 利用废气涡轮增压可功率提高20%~50%，发动机涡轮增 压后油耗率降低5%~10%； 2、涡轮增压发动机对海拔高度变化有较高的适应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力， 常用作高原发动机恢复功率； 3、涡轮增压后排气噪声相对减小，排气烟度及排气中有 害成分减少，故对减少污染是有利的。
叶轮石膏模及铸造成品
浇铸方法上可分为自由浇铸、离心浇铸、振动加冷却、真 空吸铸和低压铸造几种。 优缺点分析 低压铸造和石膏模相结合在国外被认为是铸造叶轮较好的 工艺方法。 铝叶轮铸件要经过淬火，时效热处理，铸件表面硬度HB大 于80
涡壳
四、涡壳、压壳及转子轴摩擦焊
1、涡壳直接接收来自发动机的排气，其温度约在550到
轴杆 轴杆承受转子工作时的各种载荷以及振动载荷，因而 要承受弯曲和扭转所产生的交变应力，另外它还受到 涡轮的加热作用，因此轴的材料要求有良好的韧性， 疲劳强度和较好的焊接及加工性能，目前材料用的较 多的是42CrMo。转轴与涡轮头摩擦焊接后，进行焊后 热处理，消除焊接应力，粗磨后用高频淬火，提高轴 承部位硬度，然后精磨达到要求尺寸及表面粗糙度。
比较严重的情况是出现在发动机高速高负荷情况下突然停车， 此时产生所谓热倒流现象，因此时涡壳和涡轮仍处于高温状 态，发动机突然停车后润滑油供应也骤然停止，也即冷却作 用没有了，结果热量从涡壳和涡轮倒流至轴承和密封部位， 使这两处的温度突然升高，此时轴承部位和密封部位温度将 大大超过允许值，故在小型涡轮增压器上使用水冷，在采用 水冷的情况下，一般在中间体涡端一侧带有水腔。
700摄氏度之间，如用于汽油机或其他特定用途发动机的增
压，其温度要到700~850摄氏度，有时甚至超过900摄氏度。
要求涡壳具有良好的机械强度，材料热变形小，韧性好不
易热裂和冷脆。
2、排气温度小于650时涡壳一般使用铁素体球墨铸铁； 排温高于760时需使用镍含量较高的奥氏体球墨铸铁； 排温在650到760之间是可考虑使用含硅量较高的中硅铁素 体球墨铸铁，随着硅含量的增加，耐热性能提高，但脆性 也相应的增高了。
五、增压器漏油常见原因及鉴别方法
1、增压器漏油常见原因 ◆空滤器堵塞，增压器进气口出现负压，导致漏油，此种 情况更换滤清器即可； ◆回油管路有堵塞处，造成增压器回油腔产生压力，会导 致漏油，此种情况需要找到堵点，使回油管路畅通即可； ◆如果活塞环与缸体磨损较重，窜气，也会造成漏油，此 种情况需更换活塞环； ◆发动机安装机油废气再循环系统的，出现故障时，也会 表现为增压器漏油； ◆浮动轴承磨损较大，致使密封环严重磨损，开口间隙超 过0.2，密封环侧隙超过0.15时也会出现漏油现象。
二、废气涡轮增压器结构及工作原理
密封、冷却
1、密封 涡轮增压器的密封结构是防止轴承的润滑油进去增压器 的流通部分，并阻止压气机的空气或涡轮端的燃气进入 增压器轴承部分，是保证增压器正常工作的重要环节。
2、冷却 涡轮增压器的冷却是一个严重的问题，为保证涡轮增压器的 正常工作，一般希望涡轮端轴承部位温度不超过150摄氏度， 涡端密封部位温度不超过230摄氏度，否则浮动轴承容易失 去工作能力，密封部位因积碳严重导致密封环丧失弹性。
2、增压器是否漏油鉴别方法 只要是增压器机芯的密封环还能自主涨开，且环的开口间 隙不大于0.2，环的侧隙不大于0.15，转子系统转动正常， 堵盖或后板固定螺丝无松动，机芯工作时就不会漏油。
谢谢
三、涡轮叶轮的材料及工艺
1、涡轮 目前我国车用涡轮增压器涡轮材料基本分为两种----K-13铁基 铸造合金和K18镍基铸造合金。 K-13铁基铸造高温合金工作温度为700摄氏度，最高温度不 超过750摄氏度。 K-18镍基铸造高温合金的工作温度为750~850摄氏度，短时 间可达到900摄氏度，900摄氏度以下具有良好的综合性能、 组织稳定性和良好的铸造性能，这种材料与国外通用的涡轮 材料713C性能相似。 涡轮采用熔模精密铸造，K-18必须在真空条件下进行浇铸， 一般分为高真空铸造法和低真空铸造法。 K-18涡轮毛坯不需进行专门的热处理，涡轮要先进行液体喷 砂处理和外观检查后在100%进行荧光无损检查，以保证叶 片部分铸造质量。
压壳
1、压壳通常使用铸造铝合金，压壳的任务仅是满足压气机 从进口到出口的气动性能要求，不承受外部的机械负荷， 因此只需要压壳具有一定的强度和刚度即可，压壳形状比 较复杂，壳体壁较薄，要求流道表面有较细的表面粗糙度。 2、压壳小批量生产时可用砂模铸造，在大批量生产时可用 硬模压力铸造，生产效率高，且流道表面光洁。
单体平衡
2、叶轮 叶轮在很高的圆周速度下工作，承受叶轮旋转产生的离心 力，叶片振动和气体压力等负荷，叶轮工作温度不高，一 般采用铸造铝合金，用的最多的是ZL105，接近于国外的 C355铝合金。 铝叶轮的铸造有很多方法，目前使用较多的是石膏模铸造， 石膏模能得到更好的叶片表面质量，石膏的粒度比最细的 石英砂还要细，目前使用的是将石膏模技术与硅橡胶相结 合，硅橡胶模具有一定的柔性，在拔模后仍能恢复原来的 形状，且一个硅橡胶模可使用1000~2000次。
压壳模具
压壳流道模及成品
转轴与涡轮头的摩擦焊接
摩擦焊是一种固态焊接方法，利用焊接时焊接表面在一定 的压力作用下，相互滑移运动产生大量热量，使接头接触 面加热到锻造温度，这时接触表面互相顶锻便形成可靠 高 强度焊接，这种焊接方法不用填充材料和焊剂，因而不会 出现在一般熔焊中出现的气孔，夹渣等缺陷。
2016年 5月
目录 一、发动机增压的目的和作用 二、废气涡轮增压器结构及工作原理 三、涡轮叶轮的材料及工艺 四、涡壳、压壳及转子轴摩擦焊 五、增压器漏油常见原因及鉴别方法
一、发动机增压的目的和作用
涡轮增压的优点
1、内燃机燃料所提供的能量25%~45%是由排气带走的， 利用废气涡轮增压可功率提高20%~50%，发动机涡轮增 压后油耗率降低5%~10%； 2、涡轮增压发动机对海拔高度变化有较高的适应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力， 常用作高原发动机恢复功率； 3、涡轮增压后排气噪声相对减小，排气烟度及排气中有 害成分减少，故对减少污染是有利的。
叶轮石膏模及铸造成品
浇铸方法上可分为自由浇铸、离心浇铸、振动加冷却、真 空吸铸和低压铸造几种。 优缺点分析 低压铸造和石膏模相结合在国外被认为是铸造叶轮较好的 工艺方法。 铝叶轮铸件要经过淬火，时效热处理，铸件表面硬度HB大 于80
涡壳
四、涡壳、压壳及转子轴摩擦焊
1、涡壳直接接收来自发动机的排气，其温度约在550到
轴杆 轴杆承受转子工作时的各种载荷以及振动载荷，因而 要承受弯曲和扭转所产生的交变应力，另外它还受到 涡轮的加热作用，因此轴的材料要求有良好的韧性， 疲劳强度和较好的焊接及加工性能，目前材料用的较 多的是42CrMo。转轴与涡轮头摩擦焊接后，进行焊后 热处理，消除焊接应力，粗磨后用高频淬火，提高轴 承部位硬度，然后精磨达到要求尺寸及表面粗糙度。
比较严重的情况是出现在发动机高速高负荷情况下突然停车， 此时产生所谓热倒流现象，因此时涡壳和涡轮仍处于高温状 态，发动机突然停车后润滑油供应也骤然停止，也即冷却作 用没有了，结果热量从涡壳和涡轮倒流至轴承和密封部位， 使这两处的温度突然升高，此时轴承部位和密封部位温度将 大大超过允许值，故在小型涡轮增压器上使用水冷，在采用 水冷的情况下，一般在中间体涡端一侧带有水腔。
700摄氏度之间，如用于汽油机或其他特定用途发动机的增
压，其温度要到700~850摄氏度，有时甚至超过900摄氏度。
要求涡壳具有良好的机械强度，材料热变形小，韧性好不
易热裂和冷脆。
2、排气温度小于650时涡壳一般使用铁素体球墨铸铁； 排温高于760时需使用镍含量较高的奥氏体球墨铸铁； 排温在650到760之间是可考虑使用含硅量较高的中硅铁素 体球墨铸铁，随着硅含量的增加，耐热性能提高，但脆性 也相应的增高了。
五、增压器漏油常见原因及鉴别方法
1、增压器漏油常见原因 ◆空滤器堵塞，增压器进气口出现负压，导致漏油，此种 情况更换滤清器即可； ◆回油管路有堵塞处，造成增压器回油腔产生压力，会导 致漏油，此种情况需要找到堵点，使回油管路畅通即可； ◆如果活塞环与缸体磨损较重，窜气，也会造成漏油，此 种情况需更换活塞环； ◆发动机安装机油废气再循环系统的，出现故障时，也会 表现为增压器漏油； ◆浮动轴承磨损较大，致使密封环严重磨损，开口间隙超 过0.2，密封环侧隙超过0.15时也会出现漏油现象。
二、废气涡轮增压器结构及工作原理
密封、冷却
1、密封 涡轮增压器的密封结构是防止轴承的润滑油进去增压器 的流通部分，并阻止压气机的空气或涡轮端的燃气进入 增压器轴承部分，是保证增压器正常工作的重要环节。
2、冷却 涡轮增压器的冷却是一个严重的问题，为保证涡轮增压器的 正常工作，一般希望涡轮端轴承部位温度不超过150摄氏度， 涡端密封部位温度不超过230摄氏度，否则浮动轴承容易失 去工作能力，密封部位因积碳严重导致密封环丧失弹性。
2、增压器是否漏油鉴别方法 只要是增压器机芯的密封环还能自主涨开，且环的开口间 隙不大于0.2，环的侧隙不大于0.15，转子系统转动正常， 堵盖或后板固定螺丝无松动，机芯工作时就不会漏油。
谢谢
三、涡轮叶轮的材料及工艺
1、涡轮 目前我国车用涡轮增压器涡轮材料基本分为两种----K-13铁基 铸造合金和K18镍基铸造合金。 K-13铁基铸造高温合金工作温度为700摄氏度，最高温度不 超过750摄氏度。 K-18镍基铸造高温合金的工作温度为750~850摄氏度，短时 间可达到900摄氏度，900摄氏度以下具有良好的综合性能、 组织稳定性和良好的铸造性能，这种材料与国外通用的涡轮 材料713C性能相似。 涡轮采用熔模精密铸造，K-18必须在真空条件下进行浇铸， 一般分为高真空铸造法和低真空铸造法。 K-18涡轮毛坯不需进行专门的热处理，涡轮要先进行液体喷 砂处理和外观检查后在100%进行荧光无损检查，以保证叶 片部分铸造质量。
压壳
1、压壳通常使用铸造铝合金，压壳的任务仅是满足压气机 从进口到出口的气动性能要求，不承受外部的机械负荷， 因此只需要压壳具有一定的强度和刚度即可，压壳形状比 较复杂，壳体壁较薄，要求流道表面有较细的表面粗糙度。 2、压壳小批量生产时可用砂模铸造，在大批量生产时可用 硬模压力铸造，生产效率高，且流道表面光洁。
单体平衡
2、叶轮 叶轮在很高的圆周速度下工作，承受叶轮旋转产生的离心 力，叶片振动和气体压力等负荷，叶轮工作温度不高，一 般采用铸造铝合金，用的最多的是ZL105，接近于国外的 C355铝合金。 铝叶轮的铸造有很多方法，目前使用较多的是石膏模铸造， 石膏模能得到更好的叶片表面质量，石膏的粒度比最细的 石英砂还要细，目前使用的是将石膏模技术与硅橡胶相结 合，硅橡胶模具有一定的柔性，在拔模后仍能恢复原来的 形状，且一个硅橡胶模可使用1000~2000次。
压壳模具
压壳流道模及成品
转轴与涡轮头的摩擦焊接
摩擦焊是一种固态焊接方法，利用焊接时焊接表面在一定 的压力作用下，相互滑移运动产生大量热量，使接头接触 面加热到锻造温度，这时接触表面互相顶锻便形成可靠 高 强度焊接，这种焊接方法不用填充材料和焊剂，因而不会 出现在一般熔焊中出现的气孔，夹渣等缺陷。