资讯三 废气涡轮增压

一、提高柴油机功率的途径和废气涡轮增压发展概况1 、提高功率的途径 Pe=pe·F ·S ·m ·n ·i/60000 （底面积 F=D²/4 活塞速度 Cm=S ·n/30 ）

可见 Pei ·D² ·S ·m ·n ·pe

1 ）改变结构参数 i 、 D 、 S 、 m ：增大结构参数可提高功率，但受限于曲轴刚度和机舱尺寸；

2 ）提高转速：增大 n 、 Cm 可提高功率，但受限于：机械负荷和热负荷增大，运动部件磨损大，机桨配合要求低速以提高经济性。

3 ）提高平均有效压力：其受进气密度影响，提高进气密度，可提高气缸充气量，使更多燃油完全燃烧，从而提高功率。进气密度的提高可通过提高进气压力和降低进气温度来实现。

二、废气涡轮增压技术1、废气能量的组成排气所具有的可用

能 :b5igfb可分为三部分：a.废气从 b点排气阀开启等

熵膨胀到 p0（无损失）所做的功： blfb

• 损失掉的废气脉冲能：b5eb

• 部分损失掉脉冲能转变为热能： ee’f’fe

• 涡轮前的废气能量：51fe5

c.活塞推挤废气所作的功：42154

d.燃烧室扫气期间进入气缸扫气空气所具有的功：gi24g

根据废气涡轮的利用情况分：• 脉冲动能 E1:b5eb,废气

从排气阀打开 b点涡轮前压力 PT的膨胀能，它是以脉动的速度能进入排气管。

• 定压能 E2:gif’e’g,废气由 PT P0的膨胀能 ;

• 废气总能量 :E=E1+E2

• 随扫气压力 Pk（ PT）增加， E1比例减小， E2比例增大。

• 废气对涡轮做功的多少主要取决于废气流量和热状态。

2 、废气涡轮增压的两种基本方式1 ）定压涡轮增压：（ 1 ）结构特点： 各缸共用一个容积足够大的排气

总管，排气总管压力基本不变，即排气总管起稳压器作用。

（ 2 ）优点： 涡轮工作稳定，效率高；（ 3 ）缺点： 不能利用脉冲能 E1 （大部分脉

冲能被排气阀节流损失和排气管中膨胀涡动损失掉，只有小部分ee‘f’fe 使转化为热能排温升高）。低负荷或起动时，必须设辅助扫气泵或鼓风机以解决涡轮功率小于压气机所需功率问题。

2 ）脉冲涡轮增压：（ 1 ）结构特点： 各缸排气管分组；排气管短而细，

直接与一个或几个废气涡轮相接；排气管中压力是变化的；

（ 2 ）优点：• 能量利用率高 (E1 和 E2) ；• 低负荷和起动时不需辅助扫气泵• 由于排气管分组，扫气正好处于

排气管低压时，有利于扫气。（ 3 ）缺点：• 涡轮工作较不稳定（进气不连

续） , 涡轮效率低；• 系统布置复杂

4.3 废气涡轮增压

1 ）废气涡轮增压器工作原理废气涡轮 组成：进气箱、排气蜗壳、喷嘴环、

工作作叶轮、导流器

• 喷咀环： 内、外环：铸铁制成，外环

铣有通槽，利于径向膨胀。 喷咀环叶片：耐热合金钢制

成，数十个喷咀叶片先按设计的角度和位置排列好，然后浇铸而成。

叶片前缘扭曲方向与旋转方

向相反。收缩形流道，气体膨胀加速 , 压力能→动能， P和 T↓ ， C↑ ；

• 工作叶轮： 叶片：耐热合金钢制成，叶根

呈枞树形或球形，沿轴向嵌进叶轮轮盘边缘槽口。

叶身 : 用高强度镍基耐热合金钢锻造叶片并经仿形加工而成。 为满足气动性能的要求，它的凹面、凸面均为复杂的扭曲曲面。叶片前缘扭曲方向与旋转方向相同。

• 一个喷嘴环与相邻的一个叶轮组成一个级，仅有一个级的称为单级蜗轮。

工作叶轮受力分析： 压力差合力：喷嘴环出口处的高速气流进入叶轮叶片时被迫转弯，在离心力作用下，企图离开凸面，冲向凹面，使同一叶轮凹凸面间产生压力差，作用在所有叶片上压力差的合力 pu对转轴产生一个冲击力矩，使叶轮沿该力矩的作用方向旋转。

反作用力矩：叶轮叶片收缩形流道 ,燃气膨胀继续加速。当气流在叶轮中流动时，给涡轮以反作用力，叶片得到一个反作用力矩使叶轮回转。

燃气热能和动能→叶轮机械能。 P↓、 T↓、 C↓。

• 反动式涡轮机：在冲击力矩和反动力矩作用下回转的涡轮机。废气涡轮增压器多为反动式涡轮机。

• 冲动式涡轮机：只具有冲击力矩

• 轴向推力 pa ：废气在通过叶片通道时，除产生使叶轮旋转的力 pu外还同时产生轴向推力 pa ，这个力将使得转轴发生轴向 ( 向压气机侧 )窜动，因此必须装置推力轴承以防止轴的窜动。

（ 2 ）离心式压气机端组成：进气道 1 、叶轮 2 、扩压器 3 、排气涡壳 4 。

工作叶轮：半开式和闭式两种• 半开式叶轮：没有盖板，用于大型高速增压器。

优点： a. 回转质量较轻，强度好 b. 制造工艺简单 c.允许有较高轮缘速度，获得

较高的增压压力。• 导风轮（旋转导向装置） : 与叶

轮一起旋转。可与叶轮分开或与叶轮一体制造。作用：保证空气无冲击的进人叶轮。

• 闭式叶轮：有轮盖，一般用于小型增压器中

优点： a. 由于叶片间有封闭通道，避免空气与静止蜗壳间的摩擦，使叶轮气流流动损失小，效率高。

b. 轮盖可以加强叶片刚性，减少叶片振动。

缺点： 重量增加，制造工艺复杂，

较少采用。

• 叶片式扩压器：由叶片和金属圆环形平板组成，其叶片间的气流通道呈扩张形。

• 一个工作轮与相邻的一个扩压器组成一个“级”。

排气蜗壳，其流道也是扩张形的。

气体状态分析：• 进气道（ 0-1 ）：为渐

缩形流道，压力能→动能， P 和 T↓,C↑ ；

• 叶轮段（ 1-2 ）：叶轮对气体作功，机械能→动能和压力能 ,P 和T↑,C↑ 。

• 扩压段（ 2-3 ）：为渐扩形流道，动能→压力能， P 和 T ↑,C ↓

• 涡壳段（ 3-4 ）：为渐扩形流道，动能→压力能， P 和 T ↑,C ↓

• 压气机的流动损失a 、摩檫损失：包括空气

与壁面和空气与空气摩擦损失。

b 、撞击损失：包括空气进入叶轮及进入扩压器的撞击损失。

1 、增压器压气机采用半开式径向叶轮的优点是（ ）。A．强度好，制造工艺简单 B．允许有较高的轮缘速度C．能获得较高的增压压力 D．上述三点都是3 、下述说法不正确的是（ ）。A．气体在压气机进气道内流动过程中，其压力下降，速度上升B．气体在压气机工作叶轮流动过程中，其压力和速度都上升C．废气在涡轮工作叶轮流动过程中，压力下降，速度上升D．废气在涡轮工作叶轮流动过程中，压力下降，速度下降2 、根据离心式压气机工作原理可知，气体流经压气机时的状态参

数变化情况是。Ⅰ.空气进入叶轮后至排气蜗壳出口，压力一直上升 Ⅱ .空气进入

叶轮后至排气蜗壳出口，压力上升、下降、上升 Ⅲ .空气进入叶轮后至排气蜗壳出口，温度一直上升 Ⅳ .空气进入叶轮后至排气蜗壳出口，温度下降、上升、下降 Ⅴ .空气进入叶轮后至排气蜗壳出口，速度上升、下降、下降 Ⅵ .空气进入叶轮后至排气蜗壳出口，速度上升、下降、上升

A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ B．Ⅱ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ D．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ

8 、废气在涡轮机喷嘴环内流动过程中，其工作参数变化情况是A．压力上升，速度下降 B．压力和速度都上升C．压力下降，速度上升 D．压力和速度都下降15 、废气涡轮增压器，涡轮机的主要组成部件有（ ）。Ⅰ. 工作叶轮 Ⅱ . 喷嘴环 Ⅲ . 进气箱 Ⅳ .扩压器 Ⅴ . 排气壳 Ⅵ .消音器

A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ B．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅵ D．Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ16 、废气涡轮增压器，压气机的主要组成部件有（ ）。Ⅰ. 工作叶轮 Ⅱ . 喷嘴环 Ⅲ . 排气蜗壳 Ⅳ .扩压器 Ⅴ . 推力轴承 Ⅵ . 气封

A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ B．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ D．Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ18 、关于单级轴流式涡轮说法错误的是（ ）。 A．冲动力矩是使叶轮转动的力矩 B．反动力矩是阻碍叶轮转动的力矩 C．冲动力矩大于反动力矩 D．冲动力矩和反动力矩都作用在叶轮上

20 、在废气涡轮中，实现废气压力能转变为动能的部件是（ ）。A．进气道 B．喷嘴环 C．涡轮 D．排气蜗壳21 、在废气涡轮中，实现废气动能转变为机械能的部件是（ ）。A．进气壳 B．喷嘴环 C．叶轮 D．排气蜗壳22 、根据单级轴流式涡轮机的基本工作原理可知，废气在涡轮机内从喷嘴流入至从叶

轮流出时的状态参数变化情况是（ ）。Ⅰ. 压力一直下降 Ⅱ . 压力下降、上升 Ⅲ . 温度一直上升 Ⅳ . 温度一直下降 Ⅴ . 速

度上升、下降 Ⅵ . 速度一直上升A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ B．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅴ C．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ D．Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ10 、在离心式压气机中，实现动能变为压力能的主要部件是（ ）。A．叶轮 B．扩压器 C．进气道 D．排气蜗壳11 、在压气机工作过程中，气体在压气机中的流动损失有（ ）。A．空气与壁面的摩擦损失 B．空气流内部相互摩擦损失C．空气的撞击损失 D．上述三种损失同时存在23 、废气对涡轮做功的多少主要取决于（ ）。A．废气流量和速度 B．废气压力和速度C．废气流量和温度 D．废气流量和热状态

24 、关于轴流式涡轮说法错误的是（ ）。A．喷嘴前缘在径向沿转向向前扭曲B．叶轮叶片前缘在径向沿转向向前扭曲C．喷嘴叶片间流道沿气流流向是收缩的D．叶轮叶片间流道一般沿气流流向也是收缩的25 、离心式压气机中实现机械能变为动能，继而转变为空气压力能

的主要部件是（ ）。A．进气壳和导风轮 B．导风轮和叶轮C．叶轮和扩压器 D．扩压器和排气蜗壳26 、关于单级轴流式涡轮说法正确的是（ ）。A．冲动力矩是在喷嘴叶片上产生的，反动力矩是在叶轮叶片上产

生的B．冲动力矩是在叶轮叶片上产生的，反动力矩是在喷嘴叶片上产

生的C．冲动力矩和反动力矩都是在喷嘴叶片上产生的D．冲动力矩和反动力矩都是在叶轮叶片上产生的27 、空气流经离心式压气机时，流速会升高，而压力会降低的部件

是（ ）。A．进气道 B．扩压器 C．导风轮 D．工作叶轮

29 、空气流过离心式压气机的下列部件时，空气压力随流速下降而升高的是（ ）。

A．进气道 B．扩压器 C．导风轮 D．工作轮30 、根据废气涡轮增压器压气机工作原理可知，气体在压气机进气

道内的流动过程中，其工作参数的变化是（ ）。A．压力和速度都上升 B．压力上升，速度下降C．压力下降，速度上升 D．压力和速度都下降35 、在废气涡轮中废气流经叶轮叶片后参数变化不正确的是（ ）。A．压力降低 B．速度升高 C．温度降低 D．流量不变31 、根据涡轮增压器压气机工作原理可知，气体在工作叶轮内流动过程中，其

工作参数的变化是（ ）。A．压力上升，速度下降 B．压力下降，速度上升C．压力和速度都下降 D．压力和速度都上升32 、根据涡轮增压器压气机工作原理可知，气体在扩压器内的流动过程中，其

工作参数变化是（ ）。A．压力和速度都上升 B．压力和速度都下降C．压力上升，速度下降 D．压力下降，速度上升33 、根据涡轮增压器压气机工作原理可知，气体在排气蜗壳内流动过程中，其

工作参数变化是（ ）。A．压力和速度都上升 B．压力上升，速度下降C．压力和速度都下降 D．压力和速度都上升

2 ）单级轴流式废气涡轮增压器结构

进气箱排气箱

涡轮叶轮

喷嘴环

隔热墙

进气消音器

进气箱

叶轮

扩压器

排气蜗壳

滑油泵

滚动轴承

• VTR-4 系列增压器 组成：单级轴流式废气涡轮机和单级离心式压气机。

增压器转子：由废气涡轮和同轴上的压气机叶轮构成，由外端的轴承支撑。

压气机涡轮机

(1) 轴流式废气涡轮机• 组成：进气箱 51 、喷嘴环

56 、涡轮机叶轮 29 、隔热墙 23 、排气箱 61等。

• 路线：废气→进气箱 51→喷嘴环 56→ 叶轮 29→ 排气箱 61上部排出。

• 进、排气箱：内腔用水冷却，箱之间用螺钉紧固。

进气箱右侧布置着轴承箱。排气箱下部装有增压器支架。

• 隔热墙 23 ：用绝热材料制成，避免废气对压气机叶轮和空气加热。

轴承箱

支架

喷嘴环 由喷嘴内环、外环和喷嘴

叶片组成。喷嘴叶片形成的通道从进口到出口呈收缩状。

作用： a. 将柴油机排出的废气的

压力能→动能； b.控制气流方向以满足工

作叶片需要。

工作轮 : 轮盘 + 工作叶片• 工作叶片 : 轴向安装在轮盘边缘槽口

中。叶根有枞树形和球形两种。• 叶身：为叶片的工作部分，其形状

由气体流动情况决定。为了减少气流流过叶片时的能量损失。要求叶片的形状与气流参数沿叶片的变化相适应，以提高涡轮机效率。

• 高速流动的气流进人工作轮的叶片通道，其中一部分能量转变为机械功，最后经排气箱排往大气。

(2) 离心式压气机• 组成：进气消音器 81 、进气

箱 82 、压气机叶轮 25 、扩压器 79 、排气蜗壳 74等。

• 路线： 空气→消音器 81滤网处→进

气箱 82→ 叶轮 25→扩压器79→ 排气蜗壳 74 →空气冷却器→扫气箱。

进气箱 82

消音器 81

压气机叶轮

扩压器 79

排气蜗壳

• 消音器中空气滤网、导流环 :对空气起滤清、导流、吸音 ( 导流环由吸音材料制成 ) 作用。

• 进气箱 : 由内、外进气壳组成渐窄型进气通道（压力能→动能），对吸人的空气起加速定向作用。

• 轴承箱：布置在进气箱的左侧。

进气箱 82

消音器 81

压气机叶轮

扩压器 79

排气蜗壳

• 工作叶轮• 组成 :前弯导风轮 26 和半开式叶轮 25

• 导风轮 26 ：扭曲方向和角度应适应气流进人叶轮的相对流动方向，使气流平顺地从轴向→径向，以减少进气流动损失 ;

• 工作轮：径向布置着直叶片，各叶片间形成渐阔气流通道。两部分分别装在转轴上。

扩压器 79 : 叶片 +平板圈• 有叶扩压器：固定在排气蜗壳上，

其叶片间的气流通道呈扩张形（动能→压力能），提高空气排出压力。

• 无叶扩压器：圆环段同样起扩压作用。

• 工作轮与相邻扩压器组成一级。 扩压器 79

排气蜗壳 74 ：• 主体是蜗壳状的管道，

其流通截面由小到大（渐阔型）

• 作用： a. 收集从叶片扩压器

流出的空气。 b.继续起着扩压作用。

(3) 轴与轴承• 支撑方式 : 外支撑、内支撑和悬臂支撑

• 外支撑：两轴承装在转子外侧，广泛应用在大型废气涡轮增压器中。

优点： a. 转子稳定性好 b. 轴承受高温气体影响较小 , 工

作条件较好，更换轴承方便。 c.便于密封 ( 轴承远离叶轮，轴

向空间大 ) d. 增压器转子轴中部刚性大。 e.支撑处轴颈可适当细一些，保证轴承有较低的表面切向速度，增加轴承寿命。

缺点： 涡轮增压器结构复杂、重量、

尺寸增加，清洗困难。

• 内支撑：两个轴承在涡轮与压气机的内侧，主要应用在小型废气涡轮增压器。

优点： 重量较轻，造价低，轴向尺寸

短，清洁保养转子方便。

缺点： a. 油、水、气密封布置较困难 b. 轴承工作条件较差，一侧轴承很靠近涡轮端

c. 更换轴承不方便，需要先拆去叶轮后才能进行

• 悬臂支撑：两个轴承布置在轴的同一侧；目前已开始在大型废气涡轮增压器上使用。

优点： a.减少了与轮盘的摩擦损失，改进了综合效率。

b. 轴承的工作条件好，两个轴承均布置在冷的壳体内。

缺点： a. 设计时需要仔细解决热传导、

不同线膨胀、转子较大的悬臂力矩（不平衡）

b. 要仔细研究转子和轴承组合的动力特性

内外支撑 : 涡轮装在轴承的内侧和压气机装在轴承的外侧。压气机端和涡轮端半轴通过焊接连接成一体。

转轴用合金钢锻造而成，分左右两端，轴的中间部分较粗，可增加其刚性并减少弯曲变形。

涡轮增压器轴承 :滚动式和滑动式。

• 涡轮机端轴承：自由端轴承，只承受转子径向负荷，并允许一定的轴向位移以保证转子的向涡轮端外侧热膨胀。

滚动式

滑动式

压气机端轴承：必须设一个止推轴承 :• 止推轴承作用： a.承受转子径向和轴向负荷； b. 转子轴向定位作用 ;• 轴向推力产生： a. 压气机端：叶轮出口空气漏至叶轮靠近涡轮的一侧，

压力大于叶轮进气侧空气压力； b. 涡轮机端：进气侧压力大于出口侧废气压力。 转子上作用一个自涡轮端指向压气端的轴向推力。因

此， 压气机端必须设一个止推轴承

涡轮增压器轴承 :滚动式和滑动式。• 在 VTR-4 中，转子轴两端由滚

动轴承 32 和 33支撑，压气机叶轮和涡轮机叶轮装在同一根轴的两端 ( 外支撑式 ) 。

• 滚动轴承优点：摩擦损失小，加速性能好。

• 滑动轴承优点 : 构造简单

• 轴承润滑方式 : a.靠装在转轴上的甩油盘进行飞溅润滑；

b. 由涡轮增压器专门油泵润滑，如重力 - 强制混合循环润滑系统；

重力油柜作用：在增压器滑油循环系统故障时，为增压器轴承供油

c. 由柴油机的润滑系统供给滑油润滑。 （主机或发电副机）

重力油柜 透平油储存柜

循环油柜

4 、增压器转子轴承采用滚动轴承的优点之一是（ ）。A．摩擦损失小 B．可多次修复使用C．轴承寿命较长 D．构造简单5 、增压器转子采用滑动轴承的优点有（ ）。A．构造简单 B．加速性好C．适用于高转速 D．摩擦损失小6 、增压器轴承常用的润滑方式有（ ）。 A．飞溅润滑 B．由专门供油系统润滑 C．由柴油机润滑系统供油润滑 D．上述三种方式都有使用7 、增压器转子轴承采用外支撑式的优点有（ ）。 A．转子的稳定性较好 B．便于转子轴的密封 C．轴承受高温气体的影响较小 D．上述三点都是9 、下列增压器转子轴承采用外支撑式的缺点中，说法不正确的

是（ ）。 A．增压器结构相对复杂 B．增压器重量尺寸较大 C．清洗增压器叶轮较困难 D．轴颈表面线速度较高

12 、下列有关废气涡轮增压器的说法中错误的是（ ）。A．压气机端的轴承为止推轴承 B．涡轮端的轴承为止推轴承C．喘振发生在压气机端 D．涡轮端功率等于压气机端功率13 、为了保证废气涡轮增压器可靠润滑，废气涡轮增压器的润滑系

统最好是（ ）。A．重力 - 强力混合润滑系统 B．液体静力润滑系统C．液体动力润滑系统 D．边界润滑系统14 、在废气涡轮增压器中，废气涡轮与压气机同轴，其中（ ）。Ⅰ. 压气机端的轴承为止推轴承 Ⅱ . 废气涡轮端的轴承为止推轴承 Ⅲ . 废气涡轮端功率等于压气机端功率 Ⅴ . 废气涡轮端功率大于压气机端功率 Ⅴ .喘振发生在压气机端 Ⅵ .喘振发生在废气涡轮端

A．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ B．Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅵ D．Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ17 、增压器转子轴承采用外支撑式优点之一是（ ）。A．有利于增加轴承寿命 B．使增压器的结构简单C．清洗涡轮增压器叶轮较方便 D．有利于压气机轴向进气

28 、四冲程柴油机常用的 ABB VTR型的增压器使用的是（ ）轴承。

A．外置式滑动 B．内置式滑动 C．外置式滚动 D．内置式滚动

42 、透平油重力油柜的作用是（ ）。A．为透平油循环柜补油 B．在透平油泵故障时维持短时供油C．保证供油压力 D．保证油泵吸入压力

（ 4）气封与油封 作用：防止燃气、空气和滑油漏泄。 轴承箱内侧：装有油封 41、 45 叶轮两侧：装有气封 42、 43、 44。

涡轮端：• 轴向气封环 44 ：曲径密封 作用：密封废气，防止废气从喷嘴环与叶轮叶片间漏进滑油池中污染滑

油。• 轴向油封 45 ： a.防止滑油、油气进入涡轮叶轮侧被高温叶轮烧焦结炭。 b.防止废气进人滑油池，以保持滑油的清洁。

• 气封 44 处通道 X ：引入一定压力增压空气，阻止废气泄漏，提高气封效果。

• 通道 Z ：与大气相通，排出泄漏的废气和空气或油气• 叶轮的轮盘处还设有径向气封 (图中未示出 ) ，用来防止废

气经轴向间隙流入到压气机侧。

压气机端• 轴向油封环 41 ：阻止滑油

被吸人到压气机中。由于叶轮进口处有一定的真空度，形成较大的抽吸作用，滑油易被吸入到压气机中。

• 通道 Y ：与大气 ( 增压空气 ) 相通，使油封环 41 中压力与叶轮吸口处压力得以平衡，增强气封，以防止吸入滑油。

• 轴向气封环 42 ：防止滑油油气被吸入到压气机中。

• 径向密封 43 ：防止叶轮出口处空气流人叶轮背面，使轴向推力增大。

• 轴向气封 (图中未示出 ) ：设在靠近压气机叶轮的隔热墙处，防止涡轮侧泄漏的废气经轴向间隙流入到压气机侧。

• 密封装置的密封原理： a.当漏入气体 ( 或油 ) 经由密封和轴之间很小的间隙

时，受到节流作用，又由于容积突然增大，而使产生膨胀旋涡，速度减慢，压力降低，漏过的气体 ( 油 ) 量较小 ;

b. 然后通过下一密封环间隙时，又一次被节流、膨胀和减压。

c. 经过几次以后，油 ( 气 ) 的压力降低到接近于低压侧的压力 , 就再也漏不过了，这样就实现了密封的作用。

h静 止 件

转 动 件

钢 丝

铜 片 密 封 环h

静 止 件 h

静 止 件

转 动 件

梯 形 螺 纹

（ a） （ b） （ c）

转 动 件

37 、在 VTR-0 、 1 、 4 系列增压器的壳体内，从新气排气蜗壳引出一路增压空气到废气涡轮端，其作用是（ ）。

A．冷却涡轮转子 B．冷却涡轮端轴承C．提高气封效果 D．便于检查增压压力

２）ＴＰＬ系列增压器

是ＡＢＢ公司在上世纪 90年代后期开发的用于大功率船舶柴油机的增压器。与ＶＴＲ系列增压器最大的不同是该增压器开始使用了内支滑动轴承结构，由曲轴箱油进行润滑，在润滑系统万一发生故障时，可以使用应急油箱 2 中的滑油供增压器使用。

３） NA 系列增压器的特点 是ＭＡＮ　Ｂ＆Ｗ公司开发的轴流式

废气涡轮增压器。与 VTR 系列增压器相比， NA/S 系列增压器的结构特点主要是：

（ 1 ）轴承位置在压气机叶轮和涡轮机叶轮之间的转轴上，属内支承式。采用滑动轴承 。轴承的润滑由柴油机的润滑系统提供润滑。

（ 2 ）压气机连续后弯叶片可使压气机在宽广的压比范围内保持高效率。

（ 3 ）最新设计的加长涡轮机叶片提高了叶片效率。

（ 4 ）增压器轴承箱、压气机进气壳为非冷却式 。 在ＮＡ系列增压器的基础上， MAN B&W公司在 2001年开发了 TCA 系列增压器。ＴＣＡ 88 和ＴＣＡ 99 这种超大尺寸的增压器，可为当前最大的船用柴油机以及开发中功率更大的船舶柴油机提供增压保证。

4.3 废气涡轮增压

五、增压系统的故障和维护管理 1. 增压系统故障 (1) 增压器的喘振 (2) 轴承烧毁 原因： a.滑油压力过低 b. 油量不足或断油 c.滑油过脏和油中混入金属屑。 影响： 轴承烧毁时 , 增压器转速急速下降，滑油出口温度升高，增压

压力下降，并出现异常的声音。 处理： a.若发现增压器转速急剧下降、声音异常，应停车检查轴承。 b.若轴承轻度烧毁，轴封和叶片未损伤，可更换轴承。 c.若转子严重损伤无法修复时 , 实行停增压器运行。

34 、增压器轴承烧毁的原因可能是（ ）。Ⅰ. 有金属碎片带入废气涡轮 Ⅱ .滑油压力过低或油量不足 Ⅲ .

涡轮轴封处积满污垢炭渣 Ⅳ . 油质不洁或混入了外来物A．Ⅰ＋Ⅱ B．Ⅱ＋Ⅲ C．Ⅲ＋Ⅳ D．Ⅱ＋Ⅳ40 、为保证废气涡轮增压器轴承的润滑，轴承箱中的滑油应A．在检修时更换 B．观察油变质时更换C．定期更换 D．换轴承时更换56 、增压器轴承烧毁，在运行中出现的现象为（ ）。 A．增压压力降低 B．增压器转速下降 C．滑油出口温度升高 D．以上全部63 、废气涡轮增压器转速急剧下降，滑油温度升高，增压压力降

低并出现异常的声音，其原因是（ ）。 A．发生喘振 B．叶片断裂 C．轴承烧毁 D．喷嘴环叶片变形

(3) 增压器强烈振动原因 :

a. 压气机喘振 :

进气量与压气机不匹配，不能充分进气，会引起增压器的强烈振动。

处理：消除喘振也就消除了增压器的强烈振动。 b. 涡轮叶片折断 :

使涡轮转子运转失去平衡性而引起增压器强烈振动 处理：拆掉断叶对称叶片使之恢复平衡，振动可消除。 c. 涡轮叶片结炭 :

使涡轮转子运转失去平衡性而引起增压器强烈振动 处理：应对其进行定期清洗

43 、引起增压器在工作中发生强烈振动的原因有（ ）。Ⅰ. 压气机喘振 Ⅱ . 压气机叶轮损坏 Ⅲ . 轴承烧坏 Ⅳ .

叶轮结炭 Ⅴ . 气封、轴封结炭 Ⅵ .润滑效果差A．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ B．Ⅰ＋Ⅱ＋ⅣC．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅵ D．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ57 、引起增压器强烈振动的原因有（ ）。 A．压气机喘振 B．涡轮叶片折断 C．涡轮叶片结炭 D．上述三种情况都是

（ 4 ）增压压力下降• 现象：增压压力降低，增压器转速也明显降低。 原因：废气涡轮和柴油机两方面： 柴油机 :a. 废气能量下降 ;

b. 气缸密封不良 ;

c. 喷油提前角大 ;

d. 排气开启提前角小 ;

废气涡轮： a. 喷嘴环高温变形使流通面积增大 ;

b. 涡轮前排气管膨胀接头漏气 ;

c. 涡轮轴封结炭或漏气 ;

d. 轴承故障 ;

e. 涡轮背压上升判断主机扫气压力是否正常应依据推进特性 (P=Cn3)

• 现象：增压压力降低，转速变化不大 原因：压气机故障 a. 压气机进口滤器、消音器、空冷器或内部气流通道

积垢 b. 增压器的轴封、气封漏气，扫气箱漏气

45 、引起增压压力异常下降的原因是（ ）。Ⅰ. 排气阀开启提前角较小 Ⅱ . 喷油提前角较小 Ⅲ . 喷嘴环变形截面增大 Ⅳ . 轴承故障 Ⅴ . 排气阀漏气 Ⅵ . 轴封结炭

A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅵ D．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ53 、判断主机扫气压力是否正常应依据（ ）。A．日常记录 B．标定工况 C．推进特性 D．排气温度54 、下述情况会引起增压压力下降的是（ ）。A．排气管膨胀接头漏气 B．涡轮背压上升C．轴封结炭或漏气 D．上述三种情况都会58 、增压器的增压压力下降，同时转速也下降，其形成的原因可

能是（ ）。 A．压气机叶轮背面的气封漏气 B．压气机内部的气流通道受阻 C．喷嘴环变形及涡轮前排气管胀缩接头漏气 D．扫气箱漏气59 、增压器压气机排出压力下降而其转速变化不大，主要原因 A．涡轮机故障 B．压气机故障 C．排气阀定时不对 D．柴油机负荷下降

60 、增压器压气机排出压力下降而其转速变化不大，其主要原因是（ ）。

A．排气定时不对 B．喷嘴环流通面积增大C．压气机叶轮、扩压器脏污 D．活塞环与缸套磨损漏气62 、废气涡轮增压器的涡轮喷嘴环变形后喷嘴流通截面积变大会引起（ ）。

A．增压压力升高 B．增压器转速升高 C．增压器强烈振动 D．增压压力下降64 、增压器压气机的空气滤清器、扩压器积垢会引起（ ）。A．增压压力升高 B．增压压力下降C．增压器转速下降 D．上述三点都会发生71 、关于增压压力异常下降，下述原因不正确的是（ ）。A．排气阀漏气 B．排气温度太低C．喷油提前角太大 D．轴封严重结炭

(5) 增压压力升高 负荷相同时，增压压力升高往往伴随着增压器超速。

主要原因 : 废气能量增加，涡轮转速提高 a. 喷油系统故障，如喷油器漏油，燃烧恶化，后燃严重，柴油机功率下降和废气能量增加。

b. 柴油机超负荷； c. 排气阀漏气，排气阀开启提前角增大；

65 、增压压力异常升高，可能引起的原因有（ ）。A．后燃严重 B．进气阀漏气C．气缸漏气 D．喷油泵漏油66 、增压压力异常升高，可能引起的原因有（ ）。A．排气阀漏气 B．喷油器漏油C．燃烧不良 D．上述三种情况都是67 、引起增压压力异常升高的原因可能是（ ）。A．喷油提前角增大 B．排气阀开启提前角增大C．涡轮喷嘴出口截面积增大 D．活塞环断裂68 、负荷相同时，增压压力升高，并伴随着增压器的超

速，主要原因是（ ）。A．废气涡轮方面故障 B．压气机方面故障C．柴油机方面故障 D．上述三方面全部

(6) 中冷器冷却水侧污损 影响： 当中冷器冷却水侧结垢严重或变形损坏时，会造成对压

缩空气的冷却能力下降，从而引起扫气温度升高 , 气缸热负荷升高及排气温度升高等。

• 当废气涡轮增压器损坏时，柴油机应降低负荷运转，此时应以排气温度和烟色作为限制柴油机负荷的主要参数

• 当废气涡轮增压器严重损坏时，停增压器紧急运转： a.锁住转轴，涡轮进、排气壳冷却水要继续供给 b. 外部供给润滑油应切断 c.柴油机转速的确定应根据排烟温度和烟色 d. 扫气箱与压气机的连接法兰处要用盲板封死

69 、增压系统中，空气冷却器冷却水侧发生污损，使柴油机发生下列运转故障（ ）。

A．扫气温度升高 B．排气温度升高C．气缸热负荷升高 D．上述三方面全部70 、当废气涡轮增压器损坏时，确定限制柴油机负荷的主要参数应是（ ）。

A．最高燃烧压力 B．柴油机转速C．排气温度和烟色 D．柴油机冷却水温度61 、增压器损坏，做拆除转子应急处理后，应做的事项

有（ ）。Ⅰ. 涡轮进、排气壳冷却水要继续供给 Ⅱ . 外部供给润滑

油应切断 Ⅲ .拆除转子后，排气管应封闭 Ⅳ .柴油机转速的确定应根据排烟温度和烟色 Ⅴ . 排气烟囱应封闭，防止废气倒流 Ⅵ . 扫气箱与压气机的连接法兰处要用盲板封死

A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅵ D．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ

4.3 废气涡轮增压

2 、增压器的日常管理（ 1 ）运转过程中，主要参数要经常进行测量和记录

（增压空气压力、滑油压力、温度、油位、空冷器前后温度、压差）。根据参数分析判断增压器工作状态，以确定必要的检查、调节和检修方案。

（ 2 ）增压器运行时，应经常用金属棒或其他专用工具细心倾听增压器中有无异常声响和运转是否平稳。转子不平衡会发出钝重的“嗡嗡“声。

（ 3 ）如果柴油机长时间停车 (超过一个月 ) ，为了防止增压器轴弯曲变形，应将增压器转子转动一个位置。

增压器再投人使用前，应先启动柴油机使短时转动，用金属棒倾听运转是否平稳，有无杂音和滞阻现象。

（ 4 ）拆装增压器时，应事先阅看说明书了解其内部结构、拆装顺序以及所需要的专用工具，切不可盲目从事。拆卸时，注意可拆零件的相对位置。组装时，注意装配间隙以及间隙调整方法。

38 、用听棒听到废气涡轮增压器在运转中发出钝重的嗡嗡声音，说明增压器（ ）。

A．负荷过大 B．失去动平衡 C．润滑不良 D．密封泄漏41 、自带润滑油泵的增压器，在主机冲车、试车后应及时检查（

）。 A．滑油液位 B．滑油油质 C．滑油温度 D．滑油泵供油情况44 、关于自带润滑油泵的增压器，说法不正确的（ ）。 A．滑油泵安装在转子轴两端 B．滑油泵多为齿轮泵 C．滑油泵从轴承箱吸油 D．开航前备车时无法检查自带油泵供油情况

4.3 废气涡轮增压

3 、增压器的清洗 增压器的脏污往往会引起排气温度的变化。 四冲程柴油机主要是压气机的污脏对发动机性能有较

大的影响。 大型二冲程柴油机则是涡轮的污脏有较大的影响。

(1) 废气涡轮的清洗 涡轮的积垢可在运转中清洗。运转中清洗主要是清洗

旋转件上的灰尘和疏松的积炭 ( 一般每周一次 ) 。经常定期进行运转中清洗能使增压器处于良好的工作状态。

对有严重积垢的涡轮采用运转清洗效果不佳，应进行定期拆检和清洗增压器。

运转中废气涡轮清洗方法：水洗法和干洗法。 ①涡轮水洗。 在低负荷下进行，进水管装在涡轮进气管上，将一定压

力的热淡水喷人涡轮中。通过水对污垢的溶解作用和水滴对污垢的机械冲刷作用将流道中附着不牢固的污垢洗掉。涡轮排气壳底部装有排泄阀，将清洗下来的污垢和水排出。

每次清洗时间约 10min ，清洗完后，应低负荷运转 5-10min ，以使涡轮内部的零件完全干燥。

如果清洗后发生振动则应重新清洗。

BBC型涡轮增压器的水洗系统。• 水洗时，要求柴油机在 50%标定

功率的转速下运转， a. 转动旋塞 A 使 1 与 3路相通排污。 b.关泄水旋塞 B ，开进水阀 C, 以便清洗水经接头中的孔板喷人涡轮进气管。

c.缓慢开启供水阀 D ，压力调到0.25 MPa ，清洗水→阀 C → 涡轮；污垢与水→管 1 → 舱底。

d.洗完后，关闭 D 、 C,开阀 B, 将管路中水放掉。

e. 转动旋塞 A 使路 2 与 1 相通，以少量压缩空气吹扫排泄管道和排气箱，使管 1畅通。

BBC涡轮水洗系统

供水阀

泄水旋塞

进水管截止阀

0.25 MPa

②涡轮干洗（全负荷时效果最好，不低于 50% nb ） 方式：从涡轮进气道喷人一定数量的已被粉碎的核桃壳

或其他类似物体，颗粒尺寸约为 1.5mm 。是用冲击式的方法清除积炭等污物。

干洗时，柴油机负荷不得低于 50%标定负荷，在全负荷时效果最好。如果装有干洗设备时 ,应按说明书的指示使用。

36 、对废气涡轮端定期水洗时的负荷为（ ）。A．全负荷 B．低负荷 C．标定负荷 D．任意负荷39 、废气涡轮增压器的空气滤网清洗应（ ）。A．在检修增压器时清洗 B．依据滤器的压降清洗C．每月清洗一次 D．每航次清洗一次46 、增压器在运转中用水清洗涡轮，一般清洗时间约为（ ）。A． 5 min B． 10 min C． 15 min D． 20 min47 、用水清洗过增压器涡轮后，应在低负荷运转（ ）。A． 35～ 30 min B． 30～ 25 min C． 20～ 10 min D．

5 ～ 10 min48 、干洗增压器涡轮在（ ）。A．全负荷时效果最好 B．全负荷时效果最差C．低负荷时效果最好 D． 50% 负荷时效果最好49 、干洗增压器涡轮时，其负荷不得低于（ ）。A． 30%标定负荷 B． 40%标定负荷C． 50%标定负荷 D． 70%标定负荷

(2) 压气机的清洗 ( 高速、全负荷 )

压气机在运转中清洗，应在柴油机高速、全负荷运行状态下进行。

在清洗前 20min 内，气缸油供应量提高 50%-100% ，以避免水对缸套的腐蚀。清洗方法是将一定量的水在短时间内喷人压气机。

BBC 增压器压气机的清洗装置• 清洁水盛在一定容积的储水罐

中，以保持每次的清洗水量一定。清洗时按下容器上的按钮，水便在压差的作用下，在 4-10s时间内喷入压气机。

• 喷水后，柴油机在全负荷下运转一段的时间，以使增压器和柴油机完全干燥。如清洗后增压压力和排气温度变化不大可重复清洗。

• 清洗压气机后一有机会就应清洗空冷器，以洗去从压气机冲洗出来的积垢。

压气机清洗装置

50 、增压器的压气机叶轮用水清洗时，柴油机工况应处于（ ）。

A．任意运转状态 B．低速、低负荷运行状态C．高速、全荷运行状态 D．停车状态51 、废气涡轮增压器的压气机端水洗时的负荷应为（

）。A．全负荷 B．部分负荷 C．低负荷 D．任选负

荷52 、在增压器运转中清洗压气机，应在清洗前后 20

min内，气缸润滑油供应量提高（ ）。 A． 50%～ 100% B． 70%～ 90% C． 40%～ 70% D． 50%～ 80%55 、用水清洗增压器压气机时，储水罐的水容量，压下

按钮后应在（ ）内喷入压气机。A． 4～ 10 min B． 10～ 20 s C． 4～ 10 s D． 10～ 20 min

4. 中冷器的作用与维护 作用：冷却增压空气。 中冷器成为强化柴油机不可缺少的重要部件，在

提高柴油机功率及降低热负荷等方面有着重要作用。随着柴油机增压度的提高，对中冷器的要求也在不断的提高，中冷器应具有质量轻、结构紧凑、冷却效率高的特点。

(1) 中冷器的作用 主要作用 : 是降低发动机的进气温度。 空气在被压缩的过程中，在密度升高的同时，会导致

温度的升高 ;柴油机排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导也会提高进气的温度。进气温度的提高会降低柴油机的充气效率。

增压柴油机采用中冷器后，可使高温高压空气的温度降低、密度增加，充气效率上升，从而可以大幅度地提高柴油机功率，并改善其热负荷、提高经济性。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降 10℃ ，柴油机功率能提高 3%--5% 。还能降低排放中的氮氧化物 NOx含量，改善发动机的低速性能。

(2) 中冷器的维护• 经过长时间使用后，中冷器内部管道通常会附着油泥或胶质等脏物。这不仅会使空气流通道变窄，而且会使热交换能力下降。因此，中冷器需要定期进行内部清洗和维护。

• 如果发现中冷器内部脏污严重，应仔细检查空气滤清器和各进气管路是否有泄漏的部位。

• 注意在内部清洗后，应让中冷器内部干燥后再连接管路。