費(fèi)斯托 DPA-63-10 增壓器
張黔豫 180 6446 5927
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費(fèi)斯托 DPA-63-10 增壓器
增壓器，活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)借以增加氣缸進(jìn)氣壓力的裝置。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸前的空氣先經(jīng)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(fā)動(dòng)機(jī)功率。裝有增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)除能輸出較大的起飛功率外，還可改善發(fā)動(dòng)機(jī)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(yù)先壓縮，以提高空氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)技術(shù)。目的在于增加充氣量、提高功率、改善經(jīng)濟(jì)性、改善排放。增壓器應(yīng)指發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓器，包括三種形式:廢氣渦輪增壓器、機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣密度，從而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率。同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的混合燃燒調(diào)節(jié)得到了改善，提高了燃燒效率，還可以起到節(jié)省燃油和降低排放的效果。是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要的技術(shù)進(jìn)步?，F(xiàn)在應(yīng)用最普遍的就是發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓器，下面我們具體講解發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓器的一些相關(guān)知識(shí)。
廢氣渦輪增壓器，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的700-900攝氏度的高溫廢氣，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)中的渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪軸帶動(dòng)壓氣機(jī)中的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，以離心的方式壓縮空氣，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣密度到2-3個(gè)大氣壓。從而我們可以給發(fā)動(dòng)機(jī)噴更多的燃油，達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)自身功率的目的。廢氣渦輪增壓器由廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)、壓縮新鮮空氣的壓縮機(jī)、中間起軸承支撐作用的中間體以及旁通閥控制機(jī)構(gòu)組成。
最早的渦輪增壓器申請于在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--動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的軸向增壓器，但鑒于當(dāng)時(shí)的工業(yè)水平，Buchi博士并沒有制造出第一臺(tái)有效率的渦輪增壓器產(chǎn)品。1911年在瑞士的Winterthur增壓器廠開工，并在1915年制造出了原型航空器發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器，利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)，主要目的是用來克服高海拔稀薄空氣對動(dòng)力的負(fù)面影響。二戰(zhàn)期間，通用電氣(GE)制造的增壓器將飛行器升到了一萬米高空。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，特別是在冬季，應(yīng)讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，以便在增壓器轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前讓潤滑油充分潤滑軸承。所以剛啟動(dòng)后千萬不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，不能立即熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有一部分機(jī)油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤滑和用于冷卻的。正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)突然停機(jī)后，機(jī)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(nèi)的熱量不能迅速帶走，而同時(shí)增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)狀態(tài)下如果突然停機(jī)，會(huì)引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機(jī)油過熱而損壞軸承和軸。特別要防止猛轟幾腳油門后突然熄火。
通常在選配增壓器時(shí)，已根據(jù)采用不同的增壓系統(tǒng)的工作特性，將壓氣機(jī)配合工作線選擇在喘振線B右側(cè)的適當(dāng)位置。此時(shí)既可保證柴油機(jī)達(dá)到預(yù)定的增壓指標(biāo)和增壓器在高效率區(qū)工作，又保證在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)全部工作范圍內(nèi)增壓器不發(fā)生喘振。
因此在正常情況下一般不會(huì)發(fā)生喘振。但是當(dāng)工作條件發(fā)生變化,例如當(dāng)出現(xiàn)增壓系統(tǒng)通道堵塞、負(fù)荷過高或過低、柴油機(jī)負(fù)荷不均以及負(fù)荷突變等情況時(shí)，配合工作線就會(huì)部分地或全部地進(jìn)入喘振區(qū)，從而引起喘振。下面介紹一些可能導(dǎo)致增壓器喘振的原因。 增壓系統(tǒng)流道阻塞因素的影響增壓器流道阻塞的直接后果之一就是會(huì)增加氣流在系統(tǒng)中的阻力。柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)，增壓系統(tǒng)的氣體流動(dòng)路線是:壓氣機(jī)進(jìn)口濾器和消音器→壓氣機(jī)葉輪→ 壓氣機(jī)擴(kuò)壓器→ 空氣冷卻器→ 掃氣箱→ 柴油機(jī)進(jìn)氣口(閥) → 排氣口(閥) → 排氣管→ 廢氣渦輪噴嘴環(huán)→ 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(dòng)路線中任一環(huán)節(jié)發(fā)生堵塞,如臟污、 結(jié)碳、 變形等,都會(huì)因流阻增大使壓氣機(jī)背壓升高,流量減少,引起喘振。其中容易臟污的部件是壓氣機(jī)進(jìn)口濾器、 壓氣機(jī)葉輪和擴(kuò)壓器、空氣冷卻器、 柴油機(jī)進(jìn)(掃)氣口和排氣口(閥) 、 廢氣渦輪噴嘴環(huán)、 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(yīng)定期檢查上述部件是否污損，并加以清潔，由此而引起的喘振就會(huì)被防止或被排除。
柴油機(jī)運(yùn)行工況(負(fù)荷、 轉(zhuǎn)速)變化柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運(yùn)行，當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生故障或艦船滿載、 頂風(fēng)、污底使外負(fù)荷增大時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降，此時(shí)調(diào)速器自動(dòng)增加供油量，使柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速、 高負(fù)荷下運(yùn)行。由于供油量增多，廢氣能量增大，必然導(dǎo)致增壓器轉(zhuǎn)速提高，壓氣機(jī)排氣量和排出壓力升高。而此時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低，耗氣量少，使增壓器供氣與柴油機(jī)耗氣之間的供需平衡被打破。壓氣機(jī)背壓升高，流量減少，從而引起當(dāng)進(jìn)入低溫海域時(shí)，空氣密度因環(huán)境溫度變低而變高，則壓氣機(jī)進(jìn)氣量變大，使渦輪獲得的能量增大，增壓器轉(zhuǎn)速升高使配合運(yùn)行線向低處移動(dòng)，喘振余量增大；而進(jìn)入高溫海域則相反，即喘振余量減小易發(fā)生喘振。而對于一些艦船在低溫航區(qū)匹配的不帶空冷器的增壓柴油機(jī)航行于高溫海域時(shí)，或在高溫航區(qū)匹配的帶空冷器的增壓柴油機(jī)航行于低溫海域時(shí)，由于兩者的匹配關(guān)系發(fā)生變化，運(yùn)行點(diǎn)容易靠近喘振區(qū)，引起喘振。
