3056. 汽车新技术废气涡轮增压

1、 汽车新技术-废气涡轮增压 2010年7月17日至8月20日，我在上海大众4s店进行维修实习。在这一周的时间里，我对汽车维修服务站的、零部件供应、售后服务、维修用设备：举升机、轮胎动平衡机、车身校正架、烤漆房等，还拥有先进的进口检测仪器：x431电脑检测仪、点火测试仪，及使用于维修业务的计算机网络等都有了较深了解和掌握。摘要：首先，谈谈增压器的类型并主要针对废气涡轮增压影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。关键词：废气涡轮；增压器；故障诊断前言 近年来，随着汽运公司车辆的更新换代，一些重型载货柴油车上普遍使用了

2、涡轮增压器，但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障，分析其原因，主要是对增压器的使用，维护不当造成的。为了保证废气涡轮增压的正常使用，对于装有废气涡轮增压的柴油机在使用和保养中有严格的规定。如果使用和维护不当，谁是废气涡轮增压器发生故障，造成早期损坏，只是发动机动力性下降，排气管冒黑烟或蓝烟等。因此对废气涡轮增压器进行正确的使用和保养，对于避免废气涡轮增压器早期损坏，保证发动机正常工作，是十分重要的。1 涡轮增压器的类型1.1机械增压系统机械增压系统：这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮

3、转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。 1.2气波增压系统气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。 1.3废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统：这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出

4、速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液

5、为增压器进行冷却。 1.4复合增压系统复合增压系统：即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，大众的1.4 tsi发动机（这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1 500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高

6、，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）采用了了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。2 废气涡轮增压器的基本知识及工作原理涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身不是一种动力源，它利用发动机排气中的剩余能量来工作，其作用是向发动机提供更多的压缩空气。它利用发动机排出的废气能量，驱动

7、涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压力机将空气压缩进入发动机气缸，增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率，降低了燃油的消耗，同时由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，还可降低噪音。柴油机经过增压以后性能发生了变化，它使柴油机的功率大大得到提高，增压后发动机的功率可提高20%40%左右，以wd615机为例，使发动机的机械效率提高，增压后发动机的辅助系统消耗的功增加很少，虽然因为爆发压力大，各摩擦表面上的摩擦损失有所增加，但发动机功率增加较多，机械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增压后进气压力增高，燃烧条件改善，机械效率提高，油耗降低，发

8、动机单位功率质量大大降低，但发动机经增压后也带来了新的问题，如：使发动机的机械负荷增加，发动机的热负荷增加等等。3 影响增压器使用寿命的因素 使用中我们发现，增压器的损坏和磨损总是在柴油机及其附近出现故障之后发生，柴油机的许多不正常工况都会引起增压器的损坏。增压器出现故障，40%是由于润滑不良造成的，40%是由于外界杂物通过增压器所造成的，20%是其它原因引起的。3.1润滑油润滑油用来润滑冷却增压器，但当增压器正常工作时，其转轴转速高达每分钟几万转到十几万转，润滑油被打成泡沫状，其冷却和润滑性能下降，因此润滑系统必须保证能提供充足的润滑油。若当600左右的高温废气通过涡轮室时，轴承座得不到足够

9、的润滑和冷却，润滑油将在其环形油道壁上结焦，逐渐堵塞油道。润滑油如果不清洁，也会很快损坏增压器内部零件。如含有灰尘、泥状沉淀物和金属微粒的润滑油会迅速破坏各零件的配合间隙，刮伤和磨损轴承表面。这些都将会引起涡轮轴转动阻力增大和失掉平衡，使轴的转速下降，导致柴油机的功率损失增大，且转动不平衡将很快导致增压器零件的损坏。如果润滑油的质量等级老化，油中的各种添加剂不能满足增压柴油机大负荷工作的润滑要求，润滑油将会加速氧化变质，也会加剧柴油机和增压器零件的磨损。当润滑油压力和流量不足时会出现下列问题：供给轴颈和止推轴承的润滑油不足，用以使转子轴颈轴承轴颈保持浮动的润滑不足；增压去已处于高速运转时润滑油

10、还没有供到轴承。当增压器的转速和柴油机的负荷增加时，增压器轴承的供油量也必须增加。当柴油机高负荷，增压去转速很高时，即使短暂的几秒钟增压器轴承供油不足也 将造成轴承损坏。柴油机的起动、熄火的操作方法不正确也将严重影响增压器的寿命。如果柴油机起动后，就立即将转速升得很高，润滑油不能及时到达增压器轴承而加速磨损。柴油机熄火后，若不首先使增压器冷却降温，而且突然熄火，停止向增压器供给机油，会导致增压器内部零件过热，轴承油道中的机油炭化阻塞油道，将有轴承被咬死的危险。密封环泄露引起的涡轮后部积炭，将使旋转零件转动发涩，而损失功率。旋转零件的不平衡是引起密封环泄露的一个重要原因。曲轴通气孔或增压器回油管

11、堵塞或阻力过大，也能引起密封环泄露。3.2进气系统增压器工作的好坏也依赖于进气系统，只有供给充足、干净的空气才能保证增压器长期无故障工作，使寿命延长。所以应定期检查所有进气管接头和软管的密封性，防止漏气。如果压气机到柴油机进气管漏气，充气量减少，将导致柴油机冒黑烟。当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏增压器。较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削，并使其失去平衡，引起轴承和密封环的磨损加剧。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时，使轴承上的油道逐渐缩小，导致润滑不良。随着轴承的磨损，配合间隙增大，使压气机或涡轮机的工作轮叶片打击壳体，这种故障的信号是噪音比平常增大很多。进气系统的进气阻力应很小

12、，如果空气滤清器堵塞，进气阻力增大，充气量减少，增大功率损失，同时，压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露，引起润滑油消耗量过大，这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗色的润滑油膜。 3.3排放的废气废气中很小的颗粒进入涡轮机，与颗粒进入压气机后果一样，将导致增压器的损坏。 柴油机燃油供油量过大，进气阻力大，会使燃烧室内可燃混合气过浓而引起废气过热，造成涡轮机壳体和油道过热，废气从排气管到涡轮室的通道泄露会降低涡轮机涡轮的转速，增加冒烟，也会使涡轮机壳体过热。这些都会导致涡轮室内积炭及涡轮叶片的腐蚀。润滑油压力过高，润滑油将通过密封环渗入涡轮机也会造成涡轮室积炭。4 废气涡轮增压

13、器使用注意事项废气涡轮增压器经常处于高温下工作，进入废气涡轮端的温度在600左右。增压器转子以每分钟几万转到十几万转的高速旋转，为了保证增压器的正常工作，使用中应注意以下几点：（1）使用正确牌号的润滑油，并定期更换。对涡轮增压柴油机至少应使用cd级增压机油。（2）发动机发动以后，特别是在冬季，发动机点火后，应怠速运转几分钟，千万不能轰油门，以防止损坏增压器油封。（3）熄火前，发动机也应怠速运转几分钟，让发动机、增压器转子的转速降下来以后再熄火，以防止猛轰油门，增压器转速很高，突然熄火，机油泵不打油，增压器转子仍在高速惯性运转，干磨损坏轴承。（4）由于经常处于高温下运转，到增压器的润滑油管线由于

14、高温，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。（5）检修发动机时，应注意千万不能让杂物进入增压器，以防损坏转子。（6）wd615机经增压后，空气进入中冷器，有几道橡胶管连线，要求在出车前、修车中检查其连接情况，防止松动、脱落，以免造成增压器失效和空气短路进缸。（7）禁止柴油机长时间急速运转（一般不超过5min）因怠速时机油油压较低，不利于增压器的润滑，容易使轴承过早磨损。5 废气涡轮增压器常见的故障及排除增压器出现故障，不要匆忙的更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样的故障重复出现。5.1压气机喘振如果增压器在工作过程

15、中向气缸内输送空气量不足，空气压力将产生极大的波动，在压气机端发出异响，如气喘的响声，这就是喘振。由于喘振，发动机工作不平稳，功率下降，排气冒黑烟。产生喘振的原因是进气系统堵塞，如空气滤清器滤芯严重阻塞，进气管内油污太多阻塞。增压器的喷嘴环流通道发生变形也会造成喘振。最好是每次二级保养更换空气滤芯，车运行十万公里左右，清洗进气通道。5.2增压器在运转中发出杂音发出金属的撞击，摩擦声、或者产生振动，是增压器转子和涡壳之间发生了变化，应拆卸转子检修、调整。 5.3增压器在运转中出现了强烈的震动这是由于转子组不平衡，轴承损坏造成的，应更换轴承及进行转子组的动平衡校验。5.4增压压力下降该故障的主要原

16、因是进气道堵塞，并进入中冷器的进气道连接软管松脱，破裂造成。5.5增压器突然停止运行，发动机功率下降这是增压器轴承损坏，转子组烧死所致。应更换轴承，如损坏严重应更换增压器总成。油封漏油也应及时检修更换。6 更换新的或修理好的废气涡轮增压器后的启动方法6.1应确保增压器机油管和回油管在连接前的清洁。如果使软管应保证软管没有硬化，软管比没有腐蚀和片状剥落。当用金属管时则应保证管子没有堵塞或偏折。6.2确保柴油及润滑油的清洁并保持规定的工作油面。先从增压器进油口倒入清洁的机油，用手转动叶轮使机油从回油口流出，然后按上增压去上的进、回管接头。6.3启动柴油机并保持较怠速运转五分钟后再加速。结论准确地找

17、出废气涡轮增压器损坏原因的重要性还没有受到普遍重视。在增压去损坏的当时应该找出其损坏原因，把情况搞清楚以后在更换和维修。当更换一个损坏的增压器时经常较少考虑或没有考虑找出损坏的原因。以致造成增压器连续损坏，这就延长了停机时间并使设备维修成本增加。掌握正确的操作方法，并经常对增压器及其进、配齐系统仔细保养是十分重要的。检查增压器时，如发现技术状况不良，应认真维护并排除故障，以延长增压器的使用寿命。 谢 词这个论文选题对于我的意义在于它引导我用研究生期间所学的研究方法对一个我喜欢的行业进行摸索和研究，透过现象去挖掘和探讨现象背后的原因。虽然我在这家公司实习的时间很短，但是我在这家公司学到了很多我想学习到的知识，使我对汽车行业有了更进一步的了解，我知道