船舶机械设备操作与管理（二、三类）3.1-3 废气涡轮增压的分类、结构、工作原理及特点.ppt

第四章柴油机增压装置第一节柴油机增压的目的第三节废气涡轮增压器日常维护管理要点和常见故障排除方法第二节废气涡轮增压的分类、结构、工作原理及特点第二节废气涡轮增压的分类、结构、工作原理及特点一、机械增压二、废气涡轮增压三、废气涡轮增压器的结构四、废气涡轮增压器的工作原理五、定压涡轮增压和脉冲涡轮增压的特点一、机械增压机械增压是由柴油机曲轴通过传动齿轮直接驱动增压器。如图4-1（a）所示。此种增压需消耗一部分柴油机功率，因此限制了增压压力的提高。已经逐渐淘汰。返2二、废气涡轮增压如图4-1（b）所示。利用柴油机排烟的剩余能量驱动废气涡轮高速回转，同时带动与它同轴的增压器也高速回转，从而达到增压的目的废气涡轮增压中，根据能量的形式分为定压增压和脉冲增压两种方式。2.脉冲增压1.定压增压增压方式1.定压增压以比较稳定的废气压力来驱动涡轮机高速回转以实现进气压力提高的方式称为定压增压。将各缸排气都排向容积较大的排气管内膨胀到一个比较稳定的压力后再进入涡轮机内推动其高速回转。如图4-2（a）所示。返42.脉冲增压利用各缸排气压力波来驱动涡轮机高速回转，以实现进气压力提高的方式称为脉冲增压。在结构上各缸排气管分别和废气涡轮相连。为了防止各缸排气压力波发生干扰，必须将各缸排气管进行分组。分组原则是：同一组内各缸的进排气时间互相不重叠（或较小重叠）。2.脉冲增压根据分组原则，对四冲程柴油机，每组最多允许缸数为3，若多于三个气缸，排气压力波就会发生干扰。对于低增压和中增压压力小于0.2MPa的柴油机，常常采用脉冲增压。脉冲增压适用于中、小型柴油机。增压压力大于0.3MPa，常采用定压增压，适用于大型低速柴油机。返2三、废气涡轮增压器的结构废气涡轮增压器主要由废气涡轮和压气机构成。涡轮与压气机装于同一轴上，两端由轴承支撑。按所用涡轮类型不同，增压器分为：2.径流式涡轮增压器1.轴流式涡轮增压器增压器类型三、废气涡轮增压器的结构2.离心式压气机1.轴流式涡轮增压器VTR4系列增压器的结构3.轴承4.气封与油封1.轴流式涡轮增压器如下图所示，废气涡轮由进气箱51、喷嘴环56、工作叶轮29、隔热墙23、排气箱61等组成。进、排气箱内腔用水冷却，并用螺钉紧固。进气箱右侧布置有轴承箱。排气箱下侧装有增压器支架。柴油机排气由进气箱51下侧进入涡轮，由排气箱上侧排出。隔热墙23避免废气对压气机叶轮和空气加热。1.轴流式涡轮增压器如下图所示，喷嘴环由喷嘴内环、外环和喷嘴叶片构成。柴油机排气经进气箱送到喷嘴环，喷嘴叶片形成的通道从进口到出口呈收缩状，将部分压力能转换成动能，并使气流具有工作叶片所需的方向。1.轴流式涡轮增压器工作轮由轮盘和工作叶片构成，如图所示。叶身为叶片的工作部分，其形状由气体流动情况决定。沿高度逐渐扭曲，这是因为废气通过喷嘴进入叶轮时，气流参数如压力、速度大小、方向等均沿叶片的高度而变化。为了减小能量损失，要求叶片的形状与气流参数沿叶片的变化相适应，以提高涡轮效率。高速流动的气流进入工作轮的叶片通道，其中一部分转变为机械功，最后经排气箱排往大气。返9插图2.径流式涡轮增压器如下图所示，压气机主要由进气消音器81、进气箱82、压气机叶轮、扩压器79、排气蜗壳74等。空气从消音器滤网处进入进气箱，经进气通道到达压气机的导风轮2.径流式涡轮增压器如图所示，工作叶轮是压气机的主要部件，它由前弯的导风轮26和半开式工作轮25组成的。导风轮扭曲方向和角度应适应气流进入叶轮的相对流动方向，使气流平顺地从轴向转到径向，以减小流阻。工作轮上沿径向布置着直叶片，各叶片间形成气流通道。插图2.径流式涡轮增压器如图所示，有叶扩压器79用焊钉固定在排气蜗壳74上，其叶片间的气流通道呈扩张形，以提高排气压力。叶片环一般比圆环形平板圈窄一些，无叶片的圆环段同样起扩压作用，称为无叶扩压器。一个工作轮与相邻的扩压器组成一个级。2.径流式涡轮增压器如图左所示，压气机排气箱的主体是一个蜗壳状的管道，其流通截面由小到大。作用：收集从叶片扩压器流出的空气；继续扩压。空气从蜗壳排出后经空冷器进入柴油机的进气管。返93.轴承