增壓器

增壓器，活塞式航空發動機藉以增加氣缸進氣壓力的裝置。進入發動機氣缸前的空氣先經增壓器壓縮以提高空氣的密度，使更多的空氣充填到氣缸里，從而增大發動機功率。裝有增壓器的發動機除能輸出較大的起飛功率外，還可改善發動機的高度特性。

汽車用增壓器：所謂增壓就是將空氣在供入氣缸之前預先壓縮，以提高空氣密度、增加進氣量的一項技術。目的在於增加充氣量、提高功率、改善經濟性、改善排放。

基本介紹

• 中文名：增壓器
• 外文名：Thesupercharger

簡介

增壓器應指發動機進氣增壓器，包括三種形式：廢氣渦輪增壓器、機械渦輪增壓器、電輔助渦輪增壓器。通過增壓器壓縮空氣，提高發動機的進氣密度，從而可以提高發動機的升功率。同時由於發動機的混合燃燒調節得到了改善，提高了燃燒效率，還可以起到節省燃油和降低排放的效果。是現代發動機的一項重要的技術進步。現在套用最普遍的就是發動機廢氣渦輪增壓器，下面我們具體講解發動機廢氣渦輪增壓器的一些相關知識。

機械增壓器結構圖

原理結構

廢氣渦輪增壓器，利用發動機排出的700-900攝氏度的高溫廢氣，驅動渦輪機中的渦輪旋轉，渦輪軸帶動壓氣機中的葉輪高速旋轉，以離心的方式壓縮空氣，提高發動機的進氣密度到2-3個大氣壓。從而我們可以給發動機噴更多的燃油，達到提高發動機自身功率的目的。

廢氣渦輪增壓器由廢氣驅動的渦輪機、壓縮新鮮空氣的壓縮機、中間起軸承支撐作用的中間體以及旁通閥控制機構組成。

廢氣渦輪增壓器結構圖

發展歷程

最早的渦輪增壓器專利申請於在1905年，Sulzer Brothers Research and Development 公司的Alfred Buchi博士申請了第一款渦輪增壓器的專利——動力驅動的軸向增壓器，但鑒於當時的工業水平，Buchi博士並沒有製造出第一台有效率的渦輪增壓器產品。1911年在瑞士的Winterthur增壓器廠開工，並在1915年製造出了原型航空器發動機增壓器，利用發動機廢氣驅動，主要目的是用來克服高海拔稀薄空氣對動力的負面影響。二戰期間，通用電氣(GE)製造的增壓器將飛行器升到了一萬米高空。

氣波增壓器結構圖

注意事項

由於渦輪增壓器經常處於高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在700-900℃，增壓器轉子以幾萬轉到二十多萬轉的高速旋轉，因此為了保證增壓器的正常工作，使用中應注意以下幾點：

不能著車就走

發動機發動後，特別是在冬季，應讓其怠速運轉一段時間，以便在增壓器轉子高速運轉之前讓潤滑油充分潤滑軸承。所以剛啟動後千萬不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。

不能立即熄火

發動機長時間高速運轉後，不能立即熄火。發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承潤滑和用於冷卻的。正在運行的發動機突然停機後，機油壓力迅速下降為零，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，軸承支承殼內的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉，因此，發動機熱機狀態下如果突然停機，會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。特別要防止猛轟幾腳油門後突然熄火。

保持清潔

拆卸增壓器時，要保持清潔，各管接頭一定要用清潔的布堵塞好，防止雜物掉進增壓器內，損壞轉子。維修時應注意不要碰撞損壞葉輪，如果需要更換葉輪，應對其做動平衡試驗。重新裝復完畢後，要取出堵塞物。

由於增壓器經常處於高溫下運轉

它的潤滑油管線因受高溫作用，內部機油容易有部分的結焦，這樣會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞。因此，潤滑油管線在運行一段時間後要進行清洗。

經常注意檢查增壓器的運轉情況

在出車前、收車後，應檢查氣道各管的連線情況，防止鬆動、脫落而造成增壓器失效和空氣短路進入氣缸。

由此可見，發動機經過增壓後，零部件的結構進行了強化，從使用、保養方面講，必須加強發動機的強制保養工作，注意採用正確的操縱方法。

所以發動機大負荷、長時間運行後，在熄火前應怠速運轉3－5min，讓增壓器轉子的轉速降下來以後再熄火。特別要防止猛轟幾腳油門後突然熄火

這就是熄火延時裝置的作用。

主要故障

喘振原因

通常在選配增壓器時,已根據採用不同的增壓系統的工作特性將壓氣機配合工作線選擇在喘振線B右側的適當位置。此時既可保證柴油機達到預定的增壓指標和增壓器在高效率區工作,又保證在柴油發動機全部工作範圍內增壓器不發生喘振

。因此在正常情況下一般不會發生喘振。但是當工作條件發生變化,例如當出現增壓系統通道堵塞、 負荷過高或過低、 柴油機負荷不均以及負荷突變等情況時,配合工作線就會部分地或全部地進入喘振區 ,從而引起喘振。下面介紹一些可能導致增壓器喘振的原因。　增壓系統流道阻塞因素的影響增壓器流道阻塞的直接後果之一就是會增加氣流在系統中的阻力。柴油機運行時,增壓系統的氣體流動路線是:壓氣機進口濾器和消音器→壓氣機葉輪→ 壓氣機擴壓器→ 空氣冷卻器→ 掃氣箱→ 柴油機進氣口(閥) → 排氣口(閥) → 排氣管→ 廢氣渦輪噴嘴環→ 廢氣渦輪葉輪→ 煙囪。其中各組成部分的流通面積都是固定的。若上述流動路線中任一環節發生堵塞,如髒污、 結碳、 變形等,都會因流阻增大使壓氣機背壓升高,流量減少,引起喘振。其中容易髒污的部件是壓氣機進口濾器、 壓氣機葉輪和擴壓器、空氣冷卻器、 柴油機進(掃)氣口和排氣口(閥) 、 廢氣渦輪噴嘴環、 廢氣渦輪葉輪。通常情況下,渦輪增壓器氣流通道的阻塞是造成其喘振的主要原因。管理中

應定期檢查上述部件是否污損,並加以清潔,由此而引起的喘振就會被防止或被排除。

阻塞因素

柴油機運行工況(負荷、 轉速)變化柴油機在低轉速高負荷下運行,當柴油機發生故障或艦船滿載、 頂風、 污底使外負荷增大時,柴油機轉速下降,此時調速器自動增加供油量,使柴油機在低轉速、 高負荷下運行。由於供油量增多,廢氣能量增大,必然導致增壓器轉速提高,壓氣機排氣量和排出壓力升高。而此時柴油機轉速低,耗氣量少,使增壓器供氣與柴油機耗氣之間的供需平衡被打破。壓氣機背壓升高,流量減少,從而引起

當進入低溫海域時,空氣密度因環境溫度變低而變高,則壓氣機進氣量變大,使渦輪獲得的能量增大,增壓器轉速升高使配合運行線向低處移動,喘振餘量增大;而進入高溫海域則相反,即喘振餘量減小易發生喘振。而對於一些艦船在低溫航區匹配的不帶空冷器的增壓柴油機航行於高溫海域時,或在高溫航區匹配的帶空冷器的增壓柴油機航行於低溫海域時,由於兩者的匹配關係發生變化,運行點容易靠近喘振區,引起喘振。

噴油故障

當噴油系統發生故障、 燃用劣質重油,後燃加重、 排氣溫度偏高。無論是全負荷還是部分負荷,無論後燃有多嚴重,其配合運行點均在正常配合運行線上。隨著燃燒終點延後,排氣溫度升高,增壓器轉速升高,壓氣機流量增大,壓比升高,配合運行點往該曲線高處移動,喘振餘量較少。

冷卻變差

當空冷器冷卻能力下降時,柴油機排氣溫度升高,壓氣機轉速升高,配合運行點移向高處,喘振餘量減小。

總之,非流道阻塞影響因素不會影響通流特性,不會改變增壓器與柴油機配合運行線的位置,僅改變增壓器與柴油機配合運行點在該配合線上的位置,是引起柴油機增壓器喘振的次要原因。