3056. 汽車新技術(shù)廢氣渦輪增壓

1、 汽車新技術(shù)-廢氣渦輪增壓 2010年7月17日至8月20日，我在上海大眾4s店進行維修實習(xí)。在這一周的時間里，我對汽車維修服務(wù)站的、零部件供應(yīng)、售后服務(wù)、維修用設(shè)備：舉升機、輪胎動平衡機、車身校正架、烤漆房等，還擁有先進的進口檢測儀器：x431電腦檢測儀、點火測試儀，及使用于維修業(yè)務(wù)的計算機網(wǎng)絡(luò)等都有了較深了解和掌握。摘要：首先，談?wù)勗鰤浩鞯念愋筒⒅饕槍U氣渦輪增壓影響增壓器的使用壽命因素，故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護費用。關(guān)鍵詞：廢氣渦輪；增壓器；故障診斷前言 近年來，隨著汽運公司車輛的更新?lián)Q代，一些重型載貨柴油車上普遍使用了

2、渦輪增壓器，但在使用中常發(fā)生廢氣渦輪增壓器早期損壞的故障，分析其原因，主要是對增壓器的使用，維護不當(dāng)造成的。為了保證廢氣渦輪增壓的正常使用，對于裝有廢氣渦輪增壓的柴油機在使用和保養(yǎng)中有嚴格的規(guī)定。如果使用和維護不當(dāng)，誰是廢氣渦輪增壓器發(fā)生故障，造成早期損壞，只是發(fā)動機動力性下降，排氣管冒黑煙或藍煙等。因此對廢氣渦輪增壓器進行正確的使用和保養(yǎng)，對于避免廢氣渦輪增壓器早期損壞，保證發(fā)動機正常工作，是十分重要的。1 渦輪增壓器的類型1.1機械增壓系統(tǒng)機械增壓系統(tǒng)：這個裝置安裝在發(fā)動機上并由皮帶與發(fā)動機曲軸相連接，從發(fā)動機輸出軸獲得動力來驅(qū)動增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。其優(yōu)點是渦輪

3、轉(zhuǎn)速和發(fā)動機相同，因此沒有滯后現(xiàn)象，動力輸出非常流暢。但是由于裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)動軸里面，因此還是消耗了部分動力，增壓出來的效果并不高。 1.2氣波增壓系統(tǒng)氣波增壓系統(tǒng)：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統(tǒng)增壓性能好、加速性好但是整個裝置比較笨重，不太適合安裝在體積較小的轎車里面。 1.3廢氣渦輪增壓系統(tǒng)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：這就是我們平時最常見的渦輪增壓裝置了，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，廢氣排出

4、速度與禍輪轉(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

5、為增壓器進行冷卻。 1.4復(fù)合增壓系統(tǒng)復(fù)合增壓系統(tǒng)：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，機械增壓有助于低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出，但是高轉(zhuǎn)速時功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉(zhuǎn)速時擁有強大的功率輸出，但低轉(zhuǎn)速時則力不從心。發(fā)動機的設(shè)計師們于是就設(shè)想把機械增壓和渦輪增壓結(jié)合在一起，來解決兩種技術(shù)各自的不足，同時解決低速扭矩和高速功率輸出的問題。這種裝置在大功率柴油機上采用比較多，汽油機上采用雙增壓系統(tǒng)（復(fù)合增壓系統(tǒng)）的車型還比較少，大眾的1.4 tsi發(fā)動機（這款發(fā)動機兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。在低轉(zhuǎn)速時，由機械增壓提供大部分的增壓壓力，在1 500rpm時，兩個增壓器同時提供增壓壓力。隨著轉(zhuǎn)速的提高

6、，渦輪增壓器能使發(fā)動機獲得更大的功率，與此同時，機械增壓器的增壓壓力逐漸降低。機械增壓通過電磁離合器控制，它與水泵集合在一起。在轉(zhuǎn)速超過3500rpm時，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時機械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發(fā)動機分離，防止消耗發(fā)動機功率）采用了了這一系統(tǒng)。其發(fā)動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，只是結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，技術(shù)含量高，維修保養(yǎng)不容易，因此很難普及。2 廢氣渦輪增壓器的基本知識及工作原理渦輪增壓器是用來提高發(fā)動機功率和減少排放的重要部件。渦輪增壓器本身不是一種動力源，它利用發(fā)動機排氣中的剩余能量來工作，其作用是向發(fā)動機提供更多的壓縮空氣。它利用發(fā)動機排出的廢氣能量，驅(qū)動

7、渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪高速旋轉(zhuǎn)，壓力機將空氣壓縮進入發(fā)動機氣缸，增加了發(fā)動機的充氣量，可供更多的燃油完全燃燒，從而提高了發(fā)動機的功率，降低了燃油的消耗，同時由于燃燒條件的改善，減少了廢氣中有害物質(zhì)的排放，還可降低噪音。柴油機經(jīng)過增壓以后性能發(fā)生了變化，它使柴油機的功率大大得到提高，增壓后發(fā)動機的功率可提高20%40%左右，以wd615機為例，使發(fā)動機的機械效率提高，增壓后發(fā)動機的輔助系統(tǒng)消耗的功增加很少，雖然因為爆發(fā)壓力大，各摩擦表面上的摩擦損失有所增加，但發(fā)動機功率增加較多，機械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增壓后進氣壓力增高，燃燒條件改善，機械效率提高，油耗降低，發(fā)

8、動機單位功率質(zhì)量大大降低，但發(fā)動機經(jīng)增壓后也帶來了新的問題，如：使發(fā)動機的機械負荷增加，發(fā)動機的熱負荷增加等等。3 影響增壓器使用壽命的因素 使用中我們發(fā)現(xiàn)，增壓器的損壞和磨損總是在柴油機及其附近出現(xiàn)故障之后發(fā)生，柴油機的許多不正常工況都會引起增壓器的損壞。增壓器出現(xiàn)故障，40%是由于潤滑不良造成的，40%是由于外界雜物通過增壓器所造成的，20%是其它原因引起的。3.1潤滑油潤滑油用來潤滑冷卻增壓器，但當(dāng)增壓器正常工作時，其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高達每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)，潤滑油被打成泡沫狀，其冷卻和潤滑性能下降，因此潤滑系統(tǒng)必須保證能提供充足的潤滑油。若當(dāng)600左右的高溫廢氣通過渦輪室時，軸承座得不到足夠

9、的潤滑和冷卻，潤滑油將在其環(huán)形油道壁上結(jié)焦，逐漸堵塞油道。潤滑油如果不清潔，也會很快損壞增壓器內(nèi)部零件。如含有灰塵、泥狀沉淀物和金屬微粒的潤滑油會迅速破壞各零件的配合間隙，刮傷和磨損軸承表面。這些都將會引起渦輪軸轉(zhuǎn)動阻力增大和失掉平衡，使軸的轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致柴油機的功率損失增大，且轉(zhuǎn)動不平衡將很快導(dǎo)致增壓器零件的損壞。如果潤滑油的質(zhì)量等級老化，油中的各種添加劑不能滿足增壓柴油機大負荷工作的潤滑要求，潤滑油將會加速氧化變質(zhì)，也會加劇柴油機和增壓器零件的磨損。當(dāng)潤滑油壓力和流量不足時會出現(xiàn)下列問題：供給軸頸和止推軸承的潤滑油不足，用以使轉(zhuǎn)子軸頸軸承軸頸保持浮動的潤滑不足；增壓去已處于高速運轉(zhuǎn)時潤滑油

10、還沒有供到軸承。當(dāng)增壓器的轉(zhuǎn)速和柴油機的負荷增加時，增壓器軸承的供油量也必須增加。當(dāng)柴油機高負荷，增壓去轉(zhuǎn)速很高時，即使短暫的幾秒鐘增壓器軸承供油不足也 將造成軸承損壞。柴油機的起動、熄火的操作方法不正確也將嚴重影響增壓器的壽命。如果柴油機起動后，就立即將轉(zhuǎn)速升得很高，潤滑油不能及時到達增壓器軸承而加速磨損。柴油機熄火后，若不首先使增壓器冷卻降溫，而且突然熄火，停止向增壓器供給機油，會導(dǎo)致增壓器內(nèi)部零件過熱，軸承油道中的機油炭化阻塞油道，將有軸承被咬死的危險。密封環(huán)泄露引起的渦輪后部積炭，將使旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動發(fā)澀，而損失功率。旋轉(zhuǎn)零件的不平衡是引起密封環(huán)泄露的一個重要原因。曲軸通氣孔或增壓器回油管

11、堵塞或阻力過大，也能引起密封環(huán)泄露。3.2進氣系統(tǒng)增壓器工作的好壞也依賴于進氣系統(tǒng)，只有供給充足、干凈的空氣才能保證增壓器長期無故障工作，使壽命延長。所以應(yīng)定期檢查所有進氣管接頭和軟管的密封性，防止漏氣。如果壓氣機到柴油機進氣管漏氣，充氣量減少，將導(dǎo)致柴油機冒黑煙。當(dāng)有較大顆粒的灰塵或沙子進入壓氣機會立刻損壞增壓器。較小的顆粒也會使工作輪葉片彎曲或被割削，并使其失去平衡，引起軸承和密封環(huán)的磨損加劇。不平衡的旋轉(zhuǎn)件與軸承發(fā)生碰撞時，使軸承上的油道逐漸縮小，導(dǎo)致潤滑不良。隨著軸承的磨損，配合間隙增大，使壓氣機或渦輪機的工作輪葉片打擊殼體，這種故障的信號是噪音比平常增大很多。進氣系統(tǒng)的進氣阻力應(yīng)很小

12、，如果空氣濾清器堵塞，進氣阻力增大，充氣量減少，增大功率損失，同時，壓氣機一側(cè)的密封環(huán)將會由于壓力差太大而泄露，引起潤滑油消耗量過大，這種故障的標(biāo)志是在壓氣機工作輪葉片后面出現(xiàn)一層暗色的潤滑油膜。 3.3排放的廢氣廢氣中很小的顆粒進入渦輪機，與顆粒進入壓氣機后果一樣，將導(dǎo)致增壓器的損壞。 柴油機燃油供油量過大，進氣阻力大，會使燃燒室內(nèi)可燃混合氣過濃而引起廢氣過熱，造成渦輪機殼體和油道過熱，廢氣從排氣管到渦輪室的通道泄露會降低渦輪機渦輪的轉(zhuǎn)速，增加冒煙，也會使渦輪機殼體過熱。這些都會導(dǎo)致渦輪室內(nèi)積炭及渦輪葉片的腐蝕。潤滑油壓力過高，潤滑油將通過密封環(huán)滲入渦輪機也會造成渦輪室積炭。4 廢氣渦輪增壓

13、器使用注意事項廢氣渦輪增壓器經(jīng)常處于高溫下工作，進入廢氣渦輪端的溫度在600左右。增壓器轉(zhuǎn)子以每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，為了保證增壓器的正常工作，使用中應(yīng)注意以下幾點：（1）使用正確牌號的潤滑油，并定期更換。對渦輪增壓柴油機至少應(yīng)使用cd級增壓機油。（2）發(fā)動機發(fā)動以后，特別是在冬季，發(fā)動機點火后，應(yīng)怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘，千萬不能轟油門，以防止損壞增壓器油封。（3）熄火前，發(fā)動機也應(yīng)怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘，讓發(fā)動機、增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降下來以后再熄火，以防止猛轟油門，增壓器轉(zhuǎn)速很高，突然熄火，機油泵不打油，增壓器轉(zhuǎn)子仍在高速慣性運轉(zhuǎn)，干磨損壞軸承。（4）由于經(jīng)常處于高溫下運轉(zhuǎn)，到增壓器的潤滑油管線由于

14、高溫，內(nèi)部機油容易有部分的結(jié)焦，這樣會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞。（5）檢修發(fā)動機時，應(yīng)注意千萬不能讓雜物進入增壓器，以防損壞轉(zhuǎn)子。（6）wd615機經(jīng)增壓后，空氣進入中冷器，有幾道橡膠管連線，要求在出車前、修車中檢查其連接情況，防止松動、脫落，以免造成增壓器失效和空氣短路進缸。（7）禁止柴油機長時間急速運轉(zhuǎn)（一般不超過5min）因怠速時機油油壓較低，不利于增壓器的潤滑，容易使軸承過早磨損。5 廢氣渦輪增壓器常見的故障及排除增壓器出現(xiàn)故障，不要匆忙的更換增壓器，應(yīng)該尋找和判斷故障原因和部位，并盡可能地加以排除。這樣可以避免換上增壓器后同樣的故障重復(fù)出現(xiàn)。5.1壓氣機喘振如果增壓器在工作過程

15、中向氣缸內(nèi)輸送空氣量不足，空氣壓力將產(chǎn)生極大的波動，在壓氣機端發(fā)出異響，如氣喘的響聲，這就是喘振。由于喘振，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，功率下降，排氣冒黑煙。產(chǎn)生喘振的原因是進氣系統(tǒng)堵塞，如空氣濾清器濾芯嚴重阻塞，進氣管內(nèi)油污太多阻塞。增壓器的噴嘴環(huán)流通道發(fā)生變形也會造成喘振。最好是每次二級保養(yǎng)更換空氣濾芯，車運行十萬公里左右，清洗進氣通道。5.2增壓器在運轉(zhuǎn)中發(fā)出雜音發(fā)出金屬的撞擊，摩擦聲、或者產(chǎn)生振動，是增壓器轉(zhuǎn)子和渦殼之間發(fā)生了變化，應(yīng)拆卸轉(zhuǎn)子檢修、調(diào)整。 5.3增壓器在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了強烈的震動這是由于轉(zhuǎn)子組不平衡，軸承損壞造成的，應(yīng)更換軸承及進行轉(zhuǎn)子組的動平衡校驗。5.4增壓壓力下降該故障的主要原

16、因是進氣道堵塞，并進入中冷器的進氣道連接軟管松脫，破裂造成。5.5增壓器突然停止運行，發(fā)動機功率下降這是增壓器軸承損壞，轉(zhuǎn)子組燒死所致。應(yīng)更換軸承，如損壞嚴重應(yīng)更換增壓器總成。油封漏油也應(yīng)及時檢修更換。6 更換新的或修理好的廢氣渦輪增壓器后的啟動方法6.1應(yīng)確保增壓器機油管和回油管在連接前的清潔。如果使軟管應(yīng)保證軟管沒有硬化，軟管比沒有腐蝕和片狀剝落。當(dāng)用金屬管時則應(yīng)保證管子沒有堵塞或偏折。6.2確保柴油及潤滑油的清潔并保持規(guī)定的工作油面。先從增壓器進油口倒入清潔的機油，用手轉(zhuǎn)動葉輪使機油從回油口流出，然后按上增壓去上的進、回管接頭。6.3啟動柴油機并保持較怠速運轉(zhuǎn)五分鐘后再加速。結(jié)論準(zhǔn)確地找

17、出廢氣渦輪增壓器損壞原因的重要性還沒有受到普遍重視。在增壓去損壞的當(dāng)時應(yīng)該找出其損壞原因，把情況搞清楚以后在更換和維修。當(dāng)更換一個損壞的增壓器時經(jīng)常較少考慮或沒有考慮找出損壞的原因。以致造成增壓器連續(xù)損壞，這就延長了停機時間并使設(shè)備維修成本增加。掌握正確的操作方法，并經(jīng)常對增壓器及其進、配齊系統(tǒng)仔細保養(yǎng)是十分重要的。檢查增壓器時，如發(fā)現(xiàn)技術(shù)狀況不良，應(yīng)認真維護并排除故障，以延長增壓器的使用壽命。 謝 詞這個論文選題對于我的意義在于它引導(dǎo)我用研究生期間所學(xué)的研究方法對一個我喜歡的行業(yè)進行摸索和研究，透過現(xiàn)象去挖掘和探討現(xiàn)象背后的原因。雖然我在這家公司實習(xí)的時間很短，但是我在這家公司學(xué)到了很多我想學(xué)習(xí)到的知識，使我對汽車行業(yè)有了更進一步的了解，我知道