【正文】 頁 第二章 廢氣渦輪增壓器 常見故障的分析 分析與修理 簡要分析 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。 在來自壓縮機(jī)的壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)之前，中間冷卻器會將其冷卻，從而進(jìn)一步提升發(fā)動機(jī)的動力。 中間冷卻器或進(jìn)氣冷卻器是外觀像散熱器一樣的附加組件，只不過空氣同時(shí)從中間冷卻器的內(nèi)部和外部經(jīng)過。因此當(dāng)使用渦輪增壓時(shí)，空氣在進(jìn)入發(fā)動機(jī)前就已經(jīng)因?yàn)閴嚎s生熱而產(chǎn)生了一些膨脹。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)動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生更多增壓。 同樣，這也使渦輪能更快地加速，從而降低渦輪延時(shí)。這樣渦輪增壓器加速更快，進(jìn)一步降低了渦輪延時(shí)。渦輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這類滾珠軸承承受的摩擦力 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 11 頁 共 21 頁 小于大多數(shù)渦輪增壓器液壓軸承中的摩擦力。 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。 廢氣泄放閥能感知增壓壓力。 多數(shù)渦輪增壓機(jī)都有一個(gè)廢氣泄放閥，由于它的存在，我們可在采用小型渦輪增壓機(jī)降低增壓延時(shí)的同時(shí)，防止發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)渦輪旋轉(zhuǎn)過快。 大型渦輪可以在發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較多的增壓，但因?yàn)槠錅u輪和壓縮機(jī)偏重，以致加速緩慢，從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的渦輪延時(shí)。小型渦輪增壓機(jī)在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)能更快地產(chǎn)生增壓，但無法在發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速、更多空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)時(shí)產(chǎn)生更多的增壓。這樣就使渦輪和壓縮機(jī)能夠更快地加速，更快地產(chǎn)生增壓。這樣就產(chǎn)生了延時(shí)感，即踩下油門后，要等渦輪轉(zhuǎn)速上升，汽車才會加速前進(jìn)。增壓器安裝在發(fā)動機(jī)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(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常 見的機(jī)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(jī)油來進(jìn)行潤滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機(jī)功率及扭矩要增大 20%— 30%。它是利用發(fā)動機(jī)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(jìn)入氣缸。此外還有慣性增壓、氣波增壓等其他增壓方式。第二類是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，增壓器是由發(fā)動機(jī)工作時(shí)排出的廢氣帶動的。廢氣渦輪增壓是進(jìn)氣增壓的一種方式。它就是采用專門的壓氣機(jī)將氣體在進(jìn)入氣缸前預(yù)先進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)入氣缸的氣體密度，減小氣體的體積，這樣，在單位體積里，氣體的質(zhì)量就大大增加了，進(jìn)氣量即可滿足燃料的燃燒需要，從而達(dá)到提高發(fā)動機(jī)功率的目的。 增壓技術(shù)就是一種提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣能力的方法。這 15 公斤的空氣，其體積將是非常大的，光靠氣缸在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣過程產(chǎn)生的真空度，不容易將這么大體積的空氣完全吸入。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)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是很難完成的。 許多人都知道， 汽車發(fā)動機(jī) 的工作，多是靠燃料在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒作功，從而對外輸出功率。 在為發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)渦輪增壓機(jī)時(shí)，需要權(quán)衡許多利弊。這類軸承能使軸浮于一層薄薄的油膜上，這些油從軸四周恒 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 9 頁 共 21 頁 定抽入。 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。 在連接渦輪的軸另一端，壓縮機(jī)將 空氣抽到氣缸中。 圖 — 1 氣缸排出的尾氣流過渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)把空氣壓縮到氣缸中。氣缸內(nèi)排出的尾氣帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，與燃?xì)廨啓C(jī)類似。 ⑨ .增壓機(jī)主要零部件的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷均增加。 ⑦ .通過增壓可以降低有害氣體排放。 ⑥ .降低噪聲。 ④ .在達(dá)到額定輸出功率時(shí)，摩擦損耗相對較小，在部分負(fù)荷時(shí)，增壓發(fā)動機(jī)的工況更接近最大效率設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 ②．功率相同時(shí)，發(fā)動機(jī)的空間尺寸減少，質(zhì)量減輕，這有利于提高車用發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。 發(fā)動機(jī)的有效功率為 （ 11） 式中 i—— 缸數(shù)； Pme—— 平均有效壓力； Vs—— 工作容積 ； n—— 發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速 τ —— 沖程數(shù)； 可知提高發(fā)動機(jī)功率的方法 : ①．改變發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) — 增加缸數(shù) i，增大缸徑 D、活塞沖程 S, 減少沖程數(shù) ?； 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 7 頁 共 21 頁 ②．提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n 及活塞平均運(yùn)行速度； ③．提高平 均有效壓力。 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣增壓的基本原理 增壓，就是 利用增壓器將空氣或可燃混合氣進(jìn)行壓縮，再送入發(fā)動機(jī)氣缸的過程。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。這是它的另一個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)。 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。增壓后的新鮮空氣要首先經(jīng)過中冷器 (2)進(jìn)行冷卻。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)。 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 6 頁 共 21 頁 廢氣渦輪增壓器是如何工作的呢？下面就向各位朋友簡單介紹一下它的機(jī)理。一旦廢氣渦輪增 壓器發(fā)生損壞，不能修理一下重復(fù)使用，而需要檢查引起增壓器損壞的原因并更換廢氣渦輪增壓器，以保證發(fā)動機(jī)正常工作。 由于廢氣渦輪增壓器的渦輪與葉輪是高精密度件，所以請車主不要自作聰明自行修理。另一方面，滲出的機(jī)油也會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。長期如此，必定會引起廢氣渦輪增壓的故障，出現(xiàn)噪音偏高、工作粗暴、發(fā)動機(jī)下降，因此正確的操作方法應(yīng)當(dāng)是停車后，檢查一下水溫、油溫，再怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 1 分鐘左右，待增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來，再熄火。為了保 證裝置長期安全的工作，通常由發(fā)動機(jī)主油道單獨(dú)分出一支潤滑油道來對渦輪分葉輪中間的浮動軸承進(jìn)行潤滑。 既然廢氣渦輪增壓器有如此神奇功用，我們在使用過程中就應(yīng)當(dāng)十分注意。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 )，這都使得車輛的動力性得到了極大的提高。 廢氣渦輪增壓技術(shù) 論文 第 5 頁 共 21 頁 廢氣渦輪增壓在民用車輛的應(yīng)用則起步較晚，主要是因?yàn)檩p型車輛 (如轎車 )大多采用汽油發(fā)動機(jī)，其對增壓技術(shù)的要求很高，所以這項(xiàng)技術(shù)早期的民間應(yīng)用僅局限于柴油機(jī)上 (我國有依維柯、得利卡等柴油車型都有應(yīng)用 )，普及率因此大打折扣。隨著廢氣渦輪技術(shù)的慢慢普及，它又被用到了軍事裝備上。 渦輪增壓器對二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)提供各種所需的輸出功率起著重要的作用 ,它能通過其精巧的設(shè)計(jì)裝置傳送更高的壓