【正文】 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 8 頁 共 21 頁 廢氣渦輪增壓器及其增壓系統(tǒng) 廢氣渦輪增壓器的工作原理 渦輪增壓器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管。 ③．通過增壓器的合理設(shè)計(jì)，可以將扭矩特性改進(jìn)為低速高扭矩，這對(duì)車用發(fā)動(dòng)機(jī)非常有利。 經(jīng)過中冷器的空氣在經(jīng)過進(jìn)氣管 (3)后再進(jìn)入氣缸開始工作。大家由圖可知，廢氣渦輪增壓器 (1)的體積不大，主要由左端的葉輪和右端的渦輪組成，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門排出的廢氣及排氣管 (4)進(jìn)入到廢氣渦輪增壓器右端，從而吹動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)。 相對(duì)地，如果發(fā)動(dòng)機(jī) 長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)對(duì)增壓器造成損壞，一方面發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)則增壓器渦輪也低速運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)期下去會(huì)使?jié)櫥?dòng)軸承的潤(rùn)滑油從葉輪端滲出，并隨同新鮮空氣進(jìn)入氣缸燃燒，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。 隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)以及柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和故障率低的優(yōu)點(diǎn)，柴油機(jī)也逐漸應(yīng)用在轎車上，為了提高功率及大扭矩輸出， 一些國(guó)外汽車廠商也紛紛應(yīng)用了廢氣渦輪技術(shù) (如大眾的 TDI 引擎，奔馳、寶馬也有柴油增壓車型 )。 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓方法很多，其中渦輪增壓器在技術(shù)上最為成熟，并具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此渦輪增壓成為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的主要類型為獲得廣泛應(yīng)用。 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 1 頁 共 21 頁 廢氣渦輪增壓 技術(shù)論文 作者： 毛興茄 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 2 頁 共 21 頁 摘要 當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大的促進(jìn)了汽車技術(shù)和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車正日益廣泛地深入到社會(huì)和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方案，這使得汽車修理稱為引人注目、迅猛發(fā)展的行業(yè)。此外，在研究和發(fā)展廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的同時(shí)，其他增壓系統(tǒng)也相繼有所發(fā)展，例如氣波增壓系統(tǒng)。同樣因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步，汽油渦輪增壓引擎也逐漸多見 (如富豪的增壓車型、三菱槍騎兵 EVO 系列、富士的增壓車型等 )，這都使得車輛的動(dòng)力性得到了極大的提高。另一方面，滲出的機(jī)油也會(huì)影響增壓器本身的工作，造成增壓器工作效率下降，直至損壞。渦輪轉(zhuǎn)速高的可達(dá) 10萬轉(zhuǎn)，而日本的一些廢氣渦輪增壓器的渦輪轉(zhuǎn)速可達(dá)到 12 萬轉(zhuǎn)。渦輪增壓由于進(jìn)氣壓力高，因此在排氣過程中能夠充分掃清上一循環(huán)工作過程中的殘余廢氣，達(dá)到了排氣干凈的目的，并能為下一次燃燒做好準(zhǔn)備，也利于下一次燃燒充分，從而減少有害物質(zhì)的排放。 ④ .在達(dá)到額定輸出功率時(shí)，摩擦損耗相對(duì)較小，在部分負(fù)荷時(shí)，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工況更接近最大效率設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。氣缸內(nèi)排出的尾氣帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，與燃?xì)廨啓C(jī)類似。 為了適應(yīng)高達(dá) 150,000 轉(zhuǎn) /分的轉(zhuǎn)速，必須小心支撐渦輪軸。然而，向氣缸內(nèi)多提供燃料容易做到，但要提供足夠量的空氣以支持燃料完全燃燒，靠傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是很難完成的。廢氣渦輪增壓是進(jìn)氣增壓的一種方式。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率及扭矩要增大 20%— 30%。小型渦輪增壓機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)能更快地產(chǎn)生增壓，但無法在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速、更多空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生更多的增壓。 一些渦輪增壓機(jī)用滾珠軸承代替液壓軸承來支承渦輪軸。較小的一個(gè)可較快地加大轉(zhuǎn)速，降低渦輪延時(shí)，而較大的一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生更多增壓。 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 12 頁 共 21 頁 第二章 廢氣渦輪增壓器 常見故障的分析 分析與修理 簡(jiǎn)要分析 在近代柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)中，廢氣渦輪增壓器是應(yīng)用最廣泛的一種，特別是船舶柴油機(jī)，絕大多數(shù)都采用這種增壓器。 若在增壓壓力下降的同時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速亦下降，其原因在于廢氣渦輪方面或機(jī)械方面；若增壓壓力下降的同時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)速無顯著變化，那么，原因應(yīng)在壓氣機(jī)方面。噴入壓氣機(jī)通道內(nèi)的水進(jìn)入柴油機(jī)氣缸后立即霧化隨之排出，對(duì)柴油機(jī)的工作沒有影響。 7．由于長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，噴嘴環(huán)葉片變形，使噴嘴面積增大，因而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速勢(shì)必降低，導(dǎo)致增壓壓力的下降。 增壓器渦輪進(jìn)口溫度過高 若發(fā)現(xiàn)增壓器渦輪進(jìn)口溫度超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)立即降低負(fù)荷或停車，以免過熱燒壞渦輪機(jī)零件。這時(shí)，只需排除柴油機(jī)排氣溫度過高這一故障后即可重新起動(dòng)。這時(shí)，只要將損壞的氣封或油封拆下?lián)Q新即 可。當(dāng)進(jìn)、排氣閥重疊開庭時(shí)，廢氣便經(jīng)排氣管倒流回進(jìn)氣管道，并且發(fā)出象敲鼓一樣的“咚咚”聲音。這時(shí)只需仔細(xì)地將積碳清除干凈即可。因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，要經(jīng)常檢查氣窗有否煙氣冒出，從而判斷氣封的密封情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及早處理。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)在采用了增壓技術(shù)后，還能提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。這也就是至今為止，增壓技術(shù)在汽油機(jī)上得不到廣泛應(yīng)用的主要原因。但是從曲線圖中不難看出，在低轉(zhuǎn)速時(shí)， 的扭矩和功率要比 的小。 但隨著技術(shù)的進(jìn)步，渦輪延遲在一定程度上得到改善 :例如采用兩個(gè)較小渦輪并聯(lián)來代替一個(gè)較大的渦輪，在效果基本相同時(shí)，減小了渦輪延遲。原因是發(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(rùn)滑和用于冷卻的。所以在選用渦輪增壓轎車車用機(jī)油時(shí)，就要考慮到它的特殊性，所使用的機(jī)油必須抗磨性好，耐高溫，建立潤(rùn)滑油膜快，油膜強(qiáng)度高和穩(wěn)定性好。 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油保持清潔 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)油的要求也比較高，必須保持清潔。最好是怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 35分鐘后在熄火。 在經(jīng)過了增壓之后，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)候的壓力和溫度都大大升高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命會(huì)比同樣排量沒有經(jīng)過增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)要短，而且機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。因此表現(xiàn)為，奧迪 A6 的起步就要比 略慢，若匹配自動(dòng)變速器，這點(diǎn)更為明顯。由其功率 —— 扭矩曲線圖可以看出，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其功率逐漸增大，在 5700 轉(zhuǎn) /分鐘時(shí)達(dá)到最大值 110 千瓦。 凡事有利就有弊，渦輪增壓也不例外。 還應(yīng)特別注意的是，運(yùn)行中的增壓器軸承的油位不斷地上升并伴有乳化現(xiàn)象，其原因主要是增壓器的冷卻水漏入滑油室內(nèi)所致。這時(shí)，要嚴(yán)格檢查渦輪機(jī)葉輪和壓氣機(jī)葉輪，如有損壞則應(yīng)修理或換件。 遇到這種情況，只需拆卸渦輪機(jī)部分進(jìn)行檢查，排出渦輪機(jī)噴管的堵塞物即可。這時(shí)，只要更新軸承即可。這時(shí)，需要停車將增壓器冷卻水腔堵塞之物清除。 2．由于渦輪機(jī)噴嘴葉片變成弓形，使通道截面積變小，而引起進(jìn)口的溫度過高。這是柴油機(jī)本身故障所致，不必對(duì)增壓器進(jìn)行修理。 4．由于燃油燃燒不良，使轉(zhuǎn)子部分產(chǎn)生積碳，或者由于增壓器軸承損壞等 原因使增壓器旋轉(zhuǎn)阻力增大，也會(huì)造成增壓壓力的下降。 通常情況下，空氣濾器在使用 15003000 小時(shí)后，應(yīng)徹底清洗一次。裝有廢氣渦輪增壓器的柴油機(jī)可以提高它的經(jīng)濟(jì)性，降低單位馬力的重量和節(jié)約材料。因此