《内燃机增压技术》教学课件（PPT讲稿）第二章 涡轮增压器的基本结构

简单回顾 1、增压的作用是什么? 提高进气密度 2、增压系统的气体流动过程如何? 空气滤清器-压气机-中冷器发动机-排气管-涡轮 3、增压发动机有何特点? 动力性好,经济性好,排放低,机械负荷、热负荷大 4、涡轮增压器的转速范围如何? 几万到十几万转每分,最高可达二十几万转 5、车用柴油机的增压率如何? 几乎是100%

简单回顾 1、增压的作用是什么？ 提高进气密度。 2、增压系统的气体流动过程如何？ 空气滤清器-压气机-中冷器-发动机-排气管-涡轮 3、增压发动机有何特点？ 动力性好，经济性好，排放低，机械负荷、热负荷大 4、涡轮增压器的转速范围如何？ 几万到十几万转每分，最高可达二十几万转 5、车用柴油机的增压率如何？ 几乎是100%

第二章涡轮增压器的基本结构 1、涡轮增压器的安装关系 发动机 Q Air Filter intake进气总管 排气总管 中冷器 涡轮 压气机 消声器 Turbocharger Exhaust 空滤器 o Ho Stu Wor

1、涡轮增压器的安装关系 第二章 涡轮增压器的基本结构 空滤器 压气机 中冷器 发 动 机 气 进气总管 缸 排气总管 涡轮 消声器

第二章涡轮增压器的基本结构 第一节废气涡轮增压系统的组成 1、涡轮增压器 涡轮:利用废气做功, 对废气的要求 压力、温度和流量 对涡轮要求: 充分利用废气能量,结构强度与热强度, 压气机:对气体做功 对压缩空气的要求: 压力、温度和流量 对压气机要求: 耗功少、可靠 涡轮与压气机组成转子,同轴连接 对转子要求 连接可靠,动平衡精度高 中间体:支撑转子,刚度要求

第一节 废气涡轮增压系统的组成 1、涡轮增压器 ◼ 涡轮：利用废气做功， 对废气的要求： 压力、温度和流量 对涡轮要求： 充分利用废气能量，结构强度与热强度， ◼ 压气机：对气体做功， 对压缩空气的要求： 压力、温度和流量 对压气机要求： 耗功少、可靠 ◼ 涡轮与压气机组成转子，同轴连接 对转子要求： 连接可靠，动平衡精度高 ◼ 中间体：支撑转子，刚度要求 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的基本结构 第一节废气涡轮增压系统的组成 2、进排气系统 排气管:高效传输废气能量,损失 进气管:高效输送均匀布气,压降小 3、中冷器 作用:降低温度,增加密度 空-空中冷器 水-空中冷器 4、增压系统的布置

第一节 废气涡轮增压系统的组成 2、进排气系统 排气管：高效传输废气能量，损失小 进气管：高效输送均匀布气，压降小 3、中冷器 作用：降低温度，增加密度 空-空中冷器 水-空中冷器 4、增压系统的布置 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的基本结构 第二节转子的结构特点 1、功用 涡轮实现热能向机械功的转换 压气机叶轮实现机械能向气体压力能的转换 轴实现功的传递。 2、工作条件 高速:一般十几万转/分,轴的切线速度可达70 米/秒,轮缘的切线速度可达500米/秒 高温:涡轮端:柴油机600-750°C,汽油机 900---1000°C 腐蚀和污染:机械腐蚀和化学腐蚀

第二节 转子的结构特点 1、功用 • 涡轮实现热能向机械功的转换 • 压气机叶轮实现机械能向气体压力能的转换 • 轴实现功的传递。 2、工作条件 • 高速：一般十几万转/分，轴的切线速度可达70 米/秒，轮缘的切线速度可达500米/秒 • 高温：涡轮端：柴油机600-750℃，汽油机 900---1000℃ • 腐蚀和污染：机械腐蚀和化学腐蚀 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的基本结构 3、要求 耐高温:采用高镍合金,耐热合金 润滑可靠:减磨、散热,采用压力润滑,浮动轴 承增加滑油流量 平衡性好:采用对称结构,轴上零件尽可能少 传递扭矩:有一定的强度,消除应力集中 转动惯量小:减小重量,合理分布质量,采用轻 质材料

3、要求 • 耐高温：采用高镍合金，耐热合金 • 润滑可靠：减磨、散热，采用压力润滑，浮动轴 承增加滑油流量 • 平衡性好：采用对称结构，轴上零件尽可能少 • 传递扭矩：有一定的强度，消除应力集中 • 转动惯量小：减小重量，合理分布质量，采用轻 质材料 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的基本结构 4、结构特点 涡轮叶轮 星型轮盘一有利于减小转动惯量 轴向弯曲一有利于提高叶片自振频率 曲线型叶片横截面--有利于提高叶片自振频率 与轴之间采用摩擦焊接 精密铸造而成 压气机叶轮 前倾、后弯叶片--提高效率、扩大流量范围 直叶片--前较少采用 与轴之间采用过渡或过盈配合--提高定位精度

4、结构特点 • 涡轮叶轮 星型轮盘—有利于减小转动惯量 轴向弯曲—有利于提高叶片自振频率 曲线型叶片横截面--有利于提高叶片自振频率 与轴之间采用摩擦焊接 精密铸造而成 • 压气机叶轮 前倾、后弯叶片---提高效率、扩大流量范围 直叶片---目前较少采用 与轴之间采用过渡或过盈配合---提高定位精度 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的 轮轴及轴上小件 止推片--轴向定位 隔套--与止推轴承一起确定轴向串动量 密封及档油装置 加工精度高,平行度和垂直度要求高--保证合 适的间隙和动平衡性 压气机端紧固螺母 具有自锁结构,断面与螺纹轴线的垂直度要求 昌

• 轮轴及轴上小件 止推片---轴向定位 隔套---与止推轴承一起确定轴向串动量 密封及档油装置 加工精度高，平行度和垂直度要求高---保证合 适的间隙和动平衡性 • 压气机端紧固螺母 具有自锁结构，断面与螺纹轴线的垂直度要求 高 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的羞 Z2 第三节轴承与密封 1、径向轴承 工作条件:高速旋转(线速度60m/s以上)、载荷轻、 润滑充分 结构特点:浮动轴承一车用涡轮增压器发展的标志性成 果 如图,结构如套筒。加工有油道,内外均有油膜,工作 时随转子轴以一定转速旋转 优点:两对摩擦副,且线速度降低,摩擦损失减小; 两层油膜,有利于通过更多滑油,利于冷却 两层油膜,有利于吸收转子振动

第三节 轴承与密封 1、径向轴承 • 工作条件：高速旋转（线速度60m/s以上）、载荷轻、 润滑充分 • 结构特点：浮动轴承—车用涡轮增压器发展的标志性成 果 如图，结构如套筒。加工有油道，内外均有油膜，工作 时随转子轴以一定转速旋转 • 优点：两对摩擦副，且线速度降低，摩擦损失减小； 两层油膜，有利于通过更多滑油，利于冷却 两层油膜，有利于吸收转子振动 第二章 涡轮增压器的基本结构

第二章涡轮增压器的 2、止推轴承 工作条件:承受轴向力 摩擦的线速度更高 结构特点:带有油楔和油孔的平板、固定在轴 承体上、转子上安装有止推片,如图,止推间隙 为0.1—0.2mm.。 3、润滑 典型的润滑油路:发动机润滑油、油道 油压:3-5bar

2、止推轴承 • 工作条件：承受轴向力、方向不断变化、相对 摩擦的线速度更高 • 结构特点：带有油楔和油孔的平板、固定在轴 承体上、转子上安装有止推片，如图,止推间隙 为0.1—0.2mm.。 3、润滑 • 典型的润滑油路：发动机润滑油、油道 • 油压：3—5bar 第二章 涡轮增压器的基本结构