廢氣渦輪增壓

1、1 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的作用 一般發(fā)動機(jī)當(dāng)空燃比達(dá)到某一值后，再增加燃油，除了黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中外，不會產(chǎn)生更多的功率。發(fā)動機(jī)供油越多，黑煙就越濃，油耗就越高，污染就越重。為獲得更大的功率，目前在一些較高擋次的汽車發(fā)動機(jī)上陸續(xù)安裝廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)是利用發(fā)動機(jī)排出廢氣的能量將進(jìn)入氣缸的新鮮空氣預(yù)先進(jìn)行壓縮，使發(fā)動機(jī)獲得更高的充氣效率，由于增加了壓縮空氣的量，所以允許噴入較多的燃油，使發(fā)動機(jī)在尺寸不變的條件下產(chǎn)生更大的功率并具有更高的燃燒效率，降低了油耗。 2 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 2.1 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)組成 帕薩特1.8T轎車搭載的發(fā)動機(jī)有AWL和BGC等，其上

2、裝有的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)由廢氣渦輪增壓器和增壓壓力控制系統(tǒng)組成。 廢氣渦輪增壓器的實(shí)物如圖1所示，由渦輪室和壓氣機(jī)室組成。在渦輪室上有兩個(gè)廢氣接口，一個(gè)與發(fā)動機(jī)的排氣總管相對接，位置設(shè)在渦輪徑向中心上方；另一個(gè)與三元催化器相對接，位置設(shè)在渦輪的軸向中心部位，進(jìn)入渦輪殼內(nèi)的廢氣最終進(jìn)入三元催化器進(jìn)行催化凈化。在壓氣機(jī)室上也有 兩個(gè)接口，一個(gè)與空氣濾清器相對接，位置設(shè)在壓氣機(jī)葉輪的軸向中心部位；另一個(gè)接口即高壓空氣出口，經(jīng)過壓縮的空氣提高了壓力、密度和含氧量，通過管道進(jìn)入中冷器（增壓空氣冷卻器）進(jìn)行降溫，最終經(jīng)節(jié)氣門體、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管充入氣缸。 圖1 廢氣渦輪增壓器實(shí)物圖 增壓壓力控制系統(tǒng)，主要

3、由發(fā)動機(jī)控制單元（J220）、增壓壓力傳感器（G31，位于發(fā)動機(jī)艙左側(cè)增壓空氣冷卻器的上部）、增壓壓力限制電磁閥（N75，位于發(fā)動機(jī)艙齒形皮帶罩右側(cè)）、增壓壓力調(diào)節(jié)單元、增壓器空氣再循環(huán)電磁閥（N249，位于發(fā)動機(jī)艙進(jìn)氣歧管下方）、機(jī)械式空氣再循環(huán)閥、真空罐以及連接管路等組成，如圖2所示。 2.2 廢氣渦輪增壓器工作原理 廢氣渦輪和壓氣機(jī)葉輪安裝在同一根軸上，當(dāng)廢氣氣流沖擊渦輪時(shí), 渦輪高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動壓氣機(jī)葉輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)空氣濾清器濾清的潔凈空氣被吸入壓氣機(jī)室，壓縮后壓力升高, 通過管道進(jìn)入中冷器冷卻，而后進(jìn)入氣缸，從而提高發(fā)動機(jī)的充氣效率。2.3 增壓壓力控制系統(tǒng)工作原理 增壓壓

4、力調(diào)節(jié)單元安裝在渦輪增壓器前端，其膜片式控制閥通過橡膠軟管經(jīng)增壓壓力限制電磁閥（N75）與增壓器壓氣機(jī)外殼出口相連接，渦輪室內(nèi)的廢氣旁通閥由增壓壓力調(diào)節(jié)單元的膜片閥通過推桿控制。當(dāng)沖擊渦輪的廢氣量增加，渦輪轉(zhuǎn)速加快，增壓壓力提高，當(dāng)增壓壓力達(dá)到一定值時(shí)，增壓壓力調(diào)節(jié)單元內(nèi)膜片閥移動，通過推桿和杠桿使廢氣旁通閥打開一個(gè)角度，此時(shí)沖擊渦輪的廢氣量減少，渦輪轉(zhuǎn)速下降，相應(yīng)地增壓壓力也下降（如圖3所示）。 如增壓壓力繼續(xù)增大，則旁通閥開度也增大，從而實(shí)現(xiàn)對增壓壓力的自動調(diào)節(jié)。 增壓壓力限制電磁閥（N75）上有三個(gè)管口A、B、C，通過橡膠軟管分別與增壓器壓氣機(jī)出口、增壓壓力調(diào)節(jié)單元及低壓進(jìn)氣管（壓氣機(jī)入

5、口）相連接，如圖4所示。發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)需要以占空 比方式給增壓壓力限制電磁閥通電，改變加在增壓 壓力調(diào)節(jié)單元膜片閥上的氣壓以調(diào)節(jié)增壓壓力。在中低速小負(fù)荷時(shí)，增壓壓力限制電磁閥的A 端與B 端連通，允許增壓壓力調(diào)節(jié)單元自動調(diào)節(jié)增壓壓力；在加速或高速大負(fù)荷時(shí)，該電磁閥由發(fā)動機(jī)控制單元以占空比的方式供電，低壓通氣端與另兩端連通，使加在增壓壓力調(diào)節(jié)單元膜片閥上的壓力下降，廢氣旁通閥開度減小，增壓壓力提高，占空比越大增壓壓力也越高機(jī)械式空氣再循環(huán)閥并聯(lián)安裝在壓氣機(jī)出口的軟管與低壓進(jìn)氣管之間。如圖5 所示，該閥有3 個(gè) 管接頭，兩根粗管A、B分別與增壓器壓氣機(jī)出口的高壓軟管和壓氣機(jī)入口的低壓進(jìn)氣管相連

6、接，細(xì)管C通過真空管與增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249 相連接。閥內(nèi)有真空膜片，當(dāng)膜片室的真空度較小時(shí)，機(jī)械式空氣再循環(huán)閥不開啟，當(dāng)有較大真空度 （a）實(shí)物圖 （b）結(jié)構(gòu)示意圖 圖5 機(jī)械式空氣再循環(huán)閥 作用于膜片上時(shí)，閥開啟，增壓后的部分空氣又返回低壓進(jìn)氣管。 增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249 安裝在進(jìn)氣歧管下面。如圖6所示，閥上的三個(gè)管接頭A、B、C 分別與進(jìn)氣歧管、機(jī)械式空氣再循環(huán)閥和真空罐相連接。該閥受發(fā)動機(jī)控制單元控制，不通電時(shí)進(jìn)氣歧管與機(jī)械式空氣再循環(huán)閥的膜片室相通，通電時(shí)真空罐與機(jī)械式空氣再循環(huán)閥的膜片室相通。在發(fā)動機(jī)怠速或小負(fù)荷工況時(shí)，進(jìn)氣歧管的真空度較大，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣不需要增壓，此

7、時(shí)增壓器空氣再循環(huán)電磁閥不通電，進(jìn)氣歧管的真空度作用于機(jī)械式空氣再循環(huán)閥使閥開啟，增壓器壓氣機(jī)出口的高壓空氣流回到低壓端，此時(shí)增壓器不起作用；在車輛高速行駛急減速時(shí)，節(jié)氣門突然關(guān)閉，瞬間增壓器需要卸荷。因此時(shí)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度不足以開啟機(jī)械式空氣再循環(huán)閥，故發(fā)動機(jī)控制單元將立即給增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249通電，使真空罐與機(jī)械式空氣再循環(huán)閥接通，在真空罐強(qiáng)大的真空吸力作用下閥開啟，增壓器被卸荷。增壓器卸荷的目的是使增壓器壓氣機(jī)室至節(jié)氣門前存在的高壓壓力瞬間被卸掉，使壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力不致過大, 這樣一是減輕高壓氣體對壓氣機(jī)葉輪的沖擊，二是能使渦輪增壓器保持在較高的轉(zhuǎn)速，使增壓器在需要時(shí)能更

8、迅速地向發(fā)動機(jī)提供所需的增壓壓力，減小渦輪增壓器的“遲滯”現(xiàn)象增壓空氣冷卻器安裝在廢氣渦輪增壓器之后、節(jié)氣門之前, 其作用是將增壓后的較熱空氣進(jìn)行冷卻以增加密度，提高進(jìn)氣量。增壓壓力傳感器(G31) 安裝在空氣冷卻器出口處, 用于檢測冷卻后的進(jìn)氣壓力。 3 故障診斷 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障會造成增壓壓力降低，使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量減少，功率降低。而導(dǎo)致增壓壓力低的故障經(jīng)常有： 1增壓壓力限制電磁閥損壞； 2增壓壓力調(diào)節(jié)單元損壞或連接管路損壞； 3機(jī)械式空氣再循環(huán)閥損壞； 4增壓器空氣再循環(huán)電磁閥損壞或連接管路損壞； 5廢氣渦輪增壓器與進(jìn)氣管之間漏氣； 6廢氣渦輪增壓器自身損壞。 重要部件的檢查方法如

9、下： （1）檢查增壓壓力限制電磁閥N75和增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249 將金奔騰“彩圣”JBT-CS538T汽車故障檢測儀與該車的自診斷插座連接，接通點(diǎn)火開關(guān)，操作檢測儀，鍵入014進(jìn)入測試執(zhí)行元件功能菜單，依次激活兩個(gè)電磁閥，正常的話每個(gè)都應(yīng)能聽到咔嗒咔嗒的響聲。 從增壓壓力限制電磁閥N75上拔下連接軟管和電插頭，用萬用表測量線圈阻值，正常值應(yīng)為：2535，如圖7所示；直接給電磁閥供12V電（注意極性要與實(shí)車相同）并同時(shí)用軟管吹氣檢查，正常情況下不通電時(shí)A與 B 應(yīng)通，通電時(shí)A、B、C 應(yīng)互通。 用萬用表測量增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249的阻值，正常值應(yīng)為：2730；直接給電磁閥供12V電

10、，正常情況下不通電時(shí)A、B兩端應(yīng)相通，通電時(shí)B、C兩端應(yīng)相通。 （2）檢查增壓壓力調(diào)節(jié)單元及連接管路 讓發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5min，之后急踩油門使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速升高到5000r/min，增壓壓力調(diào)節(jié)單元的推桿應(yīng)能正常移動，無卡滯現(xiàn)象。 （3）檢查機(jī)械式空氣再循環(huán)閥 從車上拆下機(jī)械式空氣再循環(huán)閥，通過軟管將該閥真空管接頭（C端）與手動真空泵連接，扳動真空泵產(chǎn)生吸力，此時(shí)A、B兩端應(yīng)相通，放開真空泵解除真空， A、B兩端應(yīng)迅速截止且密封良好。 圖7 增壓壓力限制電磁閥N75線圈電阻的測量 4 正確使用與維護(hù) 渦輪增壓器工作轉(zhuǎn)速很高（最高可達(dá)180000r/min），所以對潤滑和自身清潔度的要求很高。多年的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，造成渦輪增壓器故障的主要原因是潤滑問題，例如潤滑油供油滯后、節(jié)流、缺少、變質(zhì)或油里有雜質(zhì)等；其次是外來雜物進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪或廢氣渦輪，因此既要有良好的維護(hù)保養(yǎng)習(xí)慣，特別是對空氣濾清器和機(jī)油濾清器的維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)也要有良好的駕駛習(xí)慣： （1）發(fā)動機(jī)起動后不可立即急踩油門踏板起步運(yùn)行，應(yīng)先怠速運(yùn)轉(zhuǎn)35 min，之后才能起步行駛。這是為