[发明专利]废气涡轮增压器自动保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及机动车动力设备领域，更具体的说，是涉及一种汽车动力系统的废气涡轮增压器自动保护装置。

背景技术

汽车发动机靠自然吸气时，空气吸入量受进气系统阻力的限制，仅能吸入70％～80％的气量，因此功率难以提高。提高功率最有效的措施是增加充气量。目前，国内外通常采用废气涡轮增压这一方法来增加充气量。

采用了废气涡轮增压后，使进入汽缸的空气不是依靠自然吸气，而是利用发动机汽缸内燃烧产生的废气，推动增压器的涡轮旋转，由此驱动与涡轮同轴的压气机以实现增压，叶轮的极限转速一般达150000rpm～300000rpm左右。由废气涡轮增压器（简称增压器）强制将空气压入汽缸，使空气量增多，喷射的燃油量也可相应增加，使功率大大提高。采用废气涡轮增压不仅可提高功率30％～60％甚至更多，还可减小单位功率质量，缩小外形尺寸，节约原材料，因燃烧完全、相应降低燃油消耗，烟度也有所改善，减少汽车排气污染，工作较柔和，噪声比较小，所以在汽车发动机上得到了广泛的应用。

废气涡轮增压器的工作原理如图1所示，图中：发动机气缸1、中冷器2、废气涡轮增压器3。将排气管接到增压器的涡轮壳上。发动机排出的具有一定压力的高温废气经涡轮壳进入喷嘴环，由于喷嘴环的通道面积做成由大到小，因而废气的压力和温度下降，而速度却迅速提高。这个高速的废气气流，按一定方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转，废气的压力和速度越高，涡轮转速也越高。通过涡轮的废气最后排入大气。这时与涡轮固装在同一根转子轴上的压气机叶轮也以相同的速度旋转，将经滤清器滤清过的空气吸入压气机壳。高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加，并进入形状做成进口小出口大的扩压器，因此气流的速度下降压力升高。再通过断面由小到大的环形压气机壳使空气压力继续升高。高压空气流经发动机进气管进入汽缸与更多的燃油混合燃烧，以保证发出更大的功率。

废气涡轮增压器的结构由涡轮壳、中间壳、压气机壳、转子体和浮动轴承等主要零件组成。涡轮壳与排气管连接，压气机壳的进口通过软管与空气滤清器相连，而其出口通往汽缸。转子体由转子轴、压气机叶轮和涡轮组成，支承在两个浮动轴承上作高速旋转，涡轮焊接在转子轴上，压气机叶轮用螺母固定在转子轴上。

为保证推力轴承与密封套的两个接触面间的可靠润滑，在推力轴承上开有斜向和轴向油道。废气涡轮增压器所需要的润滑油来自主油道，通过精滤器再次滤清后，进入增压器的中间壳，经其下部出油口流回机油盘。为防止润滑油窜入涡轮和压气机叶轮，在转子轴两端安置有密封环和密封套。在中间壳和涡轮壳之间装有隔热板，以减少高温废气对润滑油的不利影响。

废气涡轮增压器轴承的润滑与冷却是保证废气涡轮增压器可靠工作的关键。在使用过程中，如果发动机在高速大负荷工作状态下突然停机，此时增压器转子正处于高温、高速恶劣的工作环境中，涡轮转速可高达150000rpm～300000rpm，转子轴承在无油干磨状态下惯性运转2min～3min左右才能停下来，这样势必会造成轴承及转子轴的早期磨损、拉伤、过热烧损等现象，从而影响增压器的工作性能和可靠性。如此发展下去，就会使发动机出现燃烧不良，发动机工作不平稳，进排气不畅通，增压压力降低，功率下降，排气冒黑烟；在运转中产生杂音，发出金属的撞击、摩擦声，或者产生振动；转子组件运转不灵活，轴承损坏，密封环损坏，泄漏机油，增压器积碳增多，发动机排气冒黑烟，甚至增压器损坏等故障。

针对废气涡轮增压器的缺点，各个制造厂都规定了一定的“正确使用方法”，如：

1．发动机起动后，至少怠速5min，使机油压力正常后再加载，否则会因废气涡轮增压器缺油而烧毁轴承。

2．凡是更换机油和机油滤清器、长期停放（超过一周）、环境温度过低，必须松开废气涡轮增压器进油口接头，注入干净的润滑油，使废气涡轮增压器润滑系统中得到充满润滑。注入润滑油时，可将转子组件转动，使其得到充足的润滑。

3．发动机在高速满负荷运转时，或持续大负荷运转中不可立即停车。如突然停车，废气涡轮增压器转子因惯性还会继续旋转，而发动机停车后润滑油不再供应，这样很容易使轴承、转子组件因缺油或过热而损坏；废气涡轮增压器在持续运转中，轴承部位靠润滑油带走热量，突然停车，轴承上的热量无法散去，会使轴承过热损坏。停车前应怠速运转3min～5min。