【正文】 第 1 頁 共 40 頁 吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 論文題目： 渦輪增壓 發(fā)動機 的原理 的結(jié)構(gòu)和維修特點 系部 ： 汽車工程系 專業(yè) ： 汽車檢測與維修 姓名 ： 付國宇 班級： 09375 學(xué)號： 05 指導(dǎo)教師 姜 玉波 第 2 頁 共 40 頁 引言 渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機 (Internal Combustion Engine) 運作所產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動空氣壓縮機(Airpressor)的技術(shù)。與超級增壓器 (機械增壓 器 , SuperCharger)功能相若，兩者都可增加進入內(nèi)燃機或鍋爐的空氣流量，從而令機器效率提升。常見用于 汽車 引擎中，透過利用排出廢氣的熱量及流量， 渦輪增壓器 能提升內(nèi)燃機的馬力輸出。 首先我們來弄明白什么是 渦輪 增壓。渦輪增壓的英文 名字為 Turbo，一 般來說，如果我們在轎車尾部看到 Turbo 或者 T，即表明該車采用的發(fā)動機是渦輪增壓 發(fā)動機 了。相信大家都在路上看過不少這樣的車型，譬如 奧迪 A6 的 ， 帕薩特 ， 寶來 等等。 第 3 頁 共 40 頁 目錄 第一章、 渦輪增壓的 增壓 原理 ……………………… 1 第二章、 渦輪增壓器保養(yǎng)與維修 …………………… 14 第三章、 渦輪增壓技術(shù)的前景展望 第四章、 第一章、渦輪增壓的 增壓 原理 一、渦輪增壓 1） 發(fā)動機 增壓就是利用專門的裝置將空氣預(yù)先進行壓縮，再送入氣缸的過程，雖然氣缸的工作容積不變，但因增壓每個循環(huán)進入氣缸的氣體密度增大。使實際充氣量增加 ，這樣可以向缸內(nèi)噴入更多的燃料保證充分的燃燒。增壓技術(shù)在汽車發(fā)動機上應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。采用增壓的目不僅是提高發(fā)動機的功率或進行高原補償，更重要的是還能降低燃油消耗、減低排放、減小噪音。增壓的方式很多但現(xiàn)代汽車主要以廢棄渦輪增壓為主，這主要是廢棄渦輪增壓不僅能夠充分 利用廢棄的能量，提高發(fā)動機的熱效率，同時由于廢棄渦輪使排氣背壓提 第 4 頁 共 40 頁 高，有利于降低降低排氣噪音，有利于廢棄中 HC 和 CO在排氣管內(nèi)繼續(xù)燃燒。 2） 廢氣渦輪增壓系統(tǒng) ：增壓器與發(fā)動機無任何機械聯(lián)系，實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢 渦輪增壓技術(shù)氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量就可以增加發(fā)動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機功率及扭矩要增大 20%— 30%。但 是廢氣渦輪增壓器技術(shù)也有其必須注意的地方，那就是泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉(zhuǎn)子，發(fā)動機排出的廢氣驅(qū)動泵輪，泵輪帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動后給進氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動機的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得 第 5 頁 共 40 頁 常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，還有冷卻液為增壓器進行冷卻。 廢棄渦輪增壓 控制功能 ：廢棄渦輪增壓是靠廢棄排除時的能量來驅(qū)動的，而廢棄排出是的能量主要取決與廢棄的流速。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高，廢棄流速提高，使廢棄渦輪增壓的轉(zhuǎn)速提高，增壓壓力提高；反之，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低，廢棄渦輪增壓的增壓壓力會減低。由于汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍大，廢棄渦輪增壓器的工作特性難以在各種工況下均與發(fā)動機實現(xiàn)良好的匹配。如：發(fā)動機低速大負(fù)荷時，會因增壓壓力低而導(dǎo)致進氣 第 6 頁 共 40 頁 量不足， 造成發(fā)動機燃燒 不完全、冒黑煙、動力性能差下降等；反之，但發(fā)動機高速大負(fù)荷時容易造成增壓器超速燃燒壓力過高等不良后果。由此可見，根據(jù)發(fā)動機工況變化，控制增壓壓力非常重要。增壓控制系統(tǒng)的功能就是根據(jù)發(fā)動機工況變化，通過調(diào)節(jié)壓力，進一步優(yōu)化發(fā)動機的性能。此外部分發(fā)動機還設(shè)有增壓空氣控制循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過將壓氣機的出口氣與進氣口聯(lián)通使增壓空氣循環(huán)的 方法?？刂乒┙o發(fā)動機的增壓空氣量，以避免發(fā)動機在急減速工況時，廢棄渦輪增壓器內(nèi)部產(chǎn)生氣體沖擊，同時也可以在 ]轉(zhuǎn)速過高、或小負(fù)荷，減低進氣噪音和燃油消耗。 二 、 增壓壓力控制 方式 1)旁通式增壓控制 在旁通閥式增壓壓力控制系統(tǒng)，可采用占空比控制型電磁閥取代開關(guān)型電磁閥，實現(xiàn)增壓壓力的連續(xù)控制。ECU 根據(jù)發(fā)動機負(fù)荷信號和轉(zhuǎn)速信號，按預(yù)存的增壓壓力控制模型確定此負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下的增壓壓力，將其與增 第 7 頁 共 40 頁 壓壓力傳感器檢測到的實際增壓壓力進行比較，并且根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)電磁閥通電占空比，通過電磁閥開度的變化調(diào)節(jié)作用在驅(qū)動其實膜片上的空氣壓力，從而調(diào)節(jié)旁通閥的開度實現(xiàn)增壓壓力的連續(xù)控制。 2)節(jié)流閥式增壓壓力控制 節(jié)流閥式增壓壓力控制裝置的截留閥在增壓器的渦輪進口出，當(dāng)發(fā)動機低速時，節(jié)流閥關(guān)閉以減小渦輪進口截 面，使廢氣流速加快，增壓器轉(zhuǎn)速提高，以避免低速時增壓壓力不足的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，節(jié)流閥開啟以增大渦輪進口界面，使廢氣流速減慢，以防止高速時增壓器超速現(xiàn)象。節(jié)流閥的開啟與關(guān)閉，由電磁閥和驅(qū)動器室來控制。 3)可調(diào)葉片式增壓壓力控制 第 8 頁 共 40 頁 可調(diào)葉片式增壓壓力控制系統(tǒng)的調(diào)整環(huán)安裝在渦輪增壓器殼上，與可調(diào)葉片和軸制成一體的葉片撥銷位于調(diào)整環(huán)相應(yīng)的卡槽內(nèi)，葉片由支撐環(huán)支撐，調(diào)整環(huán)轉(zhuǎn)動時，即可通過相應(yīng)的卡槽驅(qū)動葉片撥銷和葉片一起轉(zhuǎn)動從而改變?nèi)~片角度?？刂七B桿通過調(diào)整環(huán)撥銷相應(yīng)的卡槽驅(qū)動調(diào)整環(huán)轉(zhuǎn)動，而控制桿的轉(zhuǎn)動 則由 ECU 通過電磁閥和驅(qū)動器室來控制。控制電磁閥采用占空比控制型，但只有 4 個變化位置，相應(yīng)的可調(diào)葉片也只有 4 個角度 位置，能 夠?qū)U 棄渦輪增 壓實現(xiàn) 四級 控制 第 9 頁 共 40 頁 三 、 渦輪 增壓系統(tǒng)的優(yōu)點 渦輪增壓有許多好處。非增壓發(fā)動機通過曲軸的運動直接從大氣中吸進空氣，而渦輪增壓器向發(fā)動機提供壓縮空氣。由于進入氣缸的空氣增多，所以允許噴入較多的燃油，使發(fā)動機產(chǎn)生較多的功率并具有較高的燃燒效率。這意味著一臺尺寸和重量相同的發(fā)動機經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率，或者說，一臺小 排量發(fā)動機經(jīng)增壓后可產(chǎn)生與較大發(fā)動機相同的功率。其它還有節(jié)約燃油和降低排放等優(yōu)點。 由于渦輪增壓器為發(fā)動機提供了更多的空氣，燃油在發(fā)動機氣缸里燃燒時會燃燒得更充分、更徹底。發(fā)動機進氣管的空氣保持正壓力（大于大氣壓的壓力）對發(fā)動機有幾方面的好處。當(dāng)發(fā)動機進排氣門重疊開啟時，新鮮空氣吹入燃燒室，清除所有殘留在燃燒室里的廢氣，同時冷卻氣缸頭、活塞和氣門。 第 10 頁 共 40 頁 渦輪增壓器可使非增壓發(fā)動機在高原上工作時得到氧氣補償（使其達到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件）。發(fā)動機和渦輪增壓器相匹配，使進氣管壓力保持海平面大氣壓。而一臺自然吸氣 的發(fā)動機，隨著海拔高度的增加，其功率將下降。 渦輪增壓器的零部件 廢氣渦輪增壓器（囹 2 ）是由廢氣驅(qū)動的渦輪和徑流式壓氣機組成的，它們分別被安裝在軸的兩頭并有各自的鑄造殼體。軸本身被安裝在中間殼中并由中間殼來支撐。中間殼的兩側(cè)分別同壓氣機殼和渦輪殼相連接，典型的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速可以在 100000 轉(zhuǎn) / 分以上。 第 11 頁 共 4