淺析汽車渦輪增壓器的特性及正確使用

1、2010年第12期（總第233期）農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo122010（Totally）2332010年12月doi：103969jissn16733142201012017淺析汽車渦輪增壓器的特性及正確使用王懷玲1，李貞1，杜東宇2（1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山467001；2.平頂山市東方挖掘機(jī)學(xué)校，河南平頂山467001）摘要：分析了渦輪增壓器的組成、工作原理和特性，從正確使用維護(hù)方面分析了使用中的注意事項(xiàng)、延長(zhǎng)增壓器的使用壽命的方法。關(guān)鍵詞：廢氣渦輪；增壓器；正確使用；潤(rùn)滑，操作；磨損中圖分

2、類號(hào)：U464135文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1673-3142(2010)12-0055-03CharacteristicsandCorrectUseofAutoTurbochargerWANGHuailing，LIZhen，DUDongyu（1PingdingshanIndustrialCollegeofTechnology，Pingdingshan467001，China2PingdingshanDongfangExcavatorschool，Pingdingshan467001，China）Abstract：Thecomposition，operatingprincipleandchar

3、acteristicsofturbinesuperchargerareanalyzed，theattentionpointsinoperationandthemethodsforprolongingtheservicelifeofthesuperchargerareanalyzedfromtheaspectsofcorrectoperationandmaintenanceKeywords：wastegasturbine；supercharger；correctuse；lubrication，operation；wearaway在采用增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，增壓控制系統(tǒng)的功能是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力的

4、大小，控制增壓裝置的工作，以達(dá)到提高進(jìn)氣壓力，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的目的。還可降低排氣噪音。廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)如圖1、圖2所示。廢氣渦輪壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管空氣冷卻器空氣濾清器1廢氣渦輪增壓器的組成和工作原理在汽車上經(jīng)常有“1.8T”等數(shù)據(jù)不同的標(biāo)注，切換閥排氣驅(qū)動(dòng)氣室ECU其中“T”這個(gè)字母是單詞Turbo的縮寫，是渦輪增壓的意思。渦輪增壓器由渦輪、壓氣機(jī)、轉(zhuǎn)子總成、軸承機(jī)構(gòu)、中間體和密封裝置等組成。廢氣渦輪與壓氣機(jī)通常裝成一體。渦輪增壓器的工作原理是：從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中排出的含有很大的能量的高溫高壓廢氣，通過排氣管被引入到廢氣渦輪處，可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)廢氣渦輪以10萬r/min的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)。廢

5、氣渦輪帶動(dòng)同一軸上的壓氣機(jī)（進(jìn)氣渦輪）以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)把空氣濾清器過濾后的空氣壓縮，再送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量，使更多燃油噴入到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，并使燃油燃燒完全，使發(fā)動(dòng)機(jī)在尺寸不變的條件下增大了功率，減少了廢氣中有害物質(zhì)CO、HC、CL粒等的排放。收稿日期：2010-10-06作者簡(jiǎn)介：王懷玲，女，碩士，副教授，工程師。主要從事汽車電控技術(shù)方面的研究。釋壓電磁閥圖1發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)壓縮空氣中冷器新鮮空氣進(jìn)氣渦輪潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)廢氣渦輪廢氣發(fā)動(dòng)機(jī)排氣圖2廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)原理示意圖一臺(tái)裝備了渦輪增壓的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，如果增壓值夠高，動(dòng)力相當(dāng)于一臺(tái)六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。一般柴油機(jī)合理

6、地加裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)后，可提高功率30%50%，降低比油耗5%左右，有利于改善整機(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能及排放品質(zhì)，因而得到廣泛應(yīng)用。552010年第12期農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程空氣壓縮后會(huì)放熱，使渦輪排氣溫度可達(dá)600-900，為了避免汽缸內(nèi)溫度過高而引起汽油自燃，所以必須先把高壓空氣引入到中冷器進(jìn)行冷卻，冷卻以后的空氣才能允許在汽缸內(nèi)安全燃燒。渦輪增壓器的特性2.1渦輪軸的潤(rùn)滑圖3是渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和工作過程示意圖。由圖知，一個(gè)關(guān)鍵部件渦輪軸，它的工作環(huán)境非常惡劣，渦輪軸要在發(fā)動(dòng)機(jī)很高的排氣溫度下以10萬r/min以上的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，這就要求它的耐高溫、耐磨性能特別高。所以該軸承殼體上開有兩個(gè)潤(rùn)

7、滑油孔潤(rùn)滑中間軸，以保證它有更好的可靠性和耐用性。壓縮后的空氣發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣吸入新鮮空氣渦輪軸承驅(qū)動(dòng)渦輪以后的廢氣潤(rùn)滑油孔圖3渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)原理2.2增壓值的受限性渦輪增壓器通常根據(jù)渦輪的直徑劃分成不同的等級(jí)。渦輪直徑越大，壓縮空氣能力越強(qiáng)，增壓值就越高，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力就越大。但增壓值是通過嚴(yán)格的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定的，不能無限制地增大。因?yàn)樵鰤褐翟酱?，空氣壓縮后釋放出來的熱量也越多，而中冷器的冷卻能力有限，那么灼熱的空氣進(jìn)入汽缸易引起汽油自燃，這樣，不但不能達(dá)到增壓效果，反而會(huì)衰減發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)Ц住?.3渦輪增壓器的遲滯性雖然渦輪增壓器能大幅度提高汽車動(dòng)力，但渦輪增壓器的遲滯性使

8、其應(yīng)用受到了限制，并非所有車都裝備了它。其遲滯性表現(xiàn)在，在起步和低速狀態(tài)下急加速時(shí)，駕駛者會(huì)明顯感到有些力不從心。這是因?yàn)闇u輪是具有一定質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)部件，要使它從靜止?fàn)顟B(tài)加速到10萬r/min以上的轉(zhuǎn)速56是需要一定的時(shí)間的。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或低速工況下工作時(shí)，需要的進(jìn)氣量小，渦輪轉(zhuǎn)速低。如果此時(shí)急加速，就需要突然增大進(jìn)氣量來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。增大進(jìn)氣量則需要渦輪增壓器工作，而此時(shí)渦輪轉(zhuǎn)速的提高需要一定的時(shí)間才能完成，雖然這個(gè)時(shí)間不算長(zhǎng)，但駕駛起來會(huì)有明顯的滯后感。此即渦輪遲滯。待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升后，駕駛員會(huì)感到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力突然強(qiáng)大起來。這就是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)后勁足的原因。2.4渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性

9、經(jīng)銷人員說，Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)比普通發(fā)動(dòng)機(jī)更節(jié)油。但用戶反映，開同一款1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)的車卻比1.8發(fā)動(dòng)機(jī)的更耗油。事實(shí)上省油是相對(duì)的。發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，渦輪的運(yùn)動(dòng)使用的是廢氣的能量，沒有損耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，而壓縮后進(jìn)氣效率提高了，進(jìn)氣多，供油相應(yīng)增多。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率提高了，也就是說同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)帶T的工作效率更高而不是用油更少。那么與功率相當(dāng)?shù)能噷?duì)比，Turbo車相對(duì)更省油。3渦輪增壓器的正確使用及維護(hù)渦輪增壓器出現(xiàn)故障，40%是由于潤(rùn)滑不良造成的，40%是由于外界雜物進(jìn)入增壓器所造成的，20%是工作溫度過高、使用和保養(yǎng)不善等原因引起的。所以渦輪增壓器的正確使用和預(yù)防性維護(hù)是非常重要的。渦

10、輪增壓器工作時(shí)轉(zhuǎn)速可達(dá)10萬r/min以上，且通過渦輪的廢氣溫度在600左右，為了保證增壓器的正常工作，使用中應(yīng)注意使渦輪時(shí)刻處于良好潤(rùn)滑狀態(tài)，且要避免外來物體進(jìn)入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)，造成葉輪損壞。3.1正確使用潤(rùn)滑油渦輪增壓器的冷卻和潤(rùn)滑采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油,潤(rùn)滑油必須使用CD級(jí)以上牌號(hào),且須經(jīng)過過濾尺寸小于20m的全流式濾清器濾清，并定期更換潤(rùn)滑油。如果潤(rùn)滑油的質(zhì)量等級(jí)老化，油中的各種添加劑不能滿足增壓發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷工作的潤(rùn)滑要求，潤(rùn)滑油將會(huì)加速氧化變質(zhì)，加劇發(fā)動(dòng)機(jī)和增壓器零件的磨損。潤(rùn)滑油如果不清潔，如含有灰塵、泥狀沉淀物和金屬微粒等，就會(huì)迅速破壞各零件的配合間隙，刮傷和磨損軸承表面，引起渦

11、輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大和失掉平衡，使軸的轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下王懷玲等：淺析汽車渦輪增壓器的特性及正確使用2010年12月降，且轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡將很快導(dǎo)致增壓器零件的損壞。停車時(shí)間過長(zhǎng)，或在更換潤(rùn)滑油或維修發(fā)動(dòng)機(jī)（包括放出潤(rùn)滑油）之后，要預(yù)先對(duì)渦輪增壓器進(jìn)行潤(rùn)滑。3.2正確駕駛操作時(shí)刻保持渦輪增壓器潤(rùn)滑良好發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，尤其是冬季，應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)35min，使發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油建立起油壓，直到潤(rùn)滑油到達(dá)渦輪增壓器的軸承后再轟油門加大轉(zhuǎn)速，這樣可以避免干摩擦導(dǎo)致的渦輪軸兩端的軸承損壞以及增壓器油封損壞。要避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速（最長(zhǎng)不應(yīng)超過圖4雜質(zhì)造成渦輪軸拉絲損壞20min）。當(dāng)渦輪和壓氣機(jī)中氣體壓力過低和渦輪增

12、壓器軸的轉(zhuǎn)速過低時(shí)，中間殼中的潤(rùn)滑油會(huì)通過密封件滲漏到渦輪殼和壓氣機(jī)殼中，弄臟葉輪。嚴(yán)禁采用“加速熄火空擋滑行”的操作方法，導(dǎo)致潤(rùn)滑油供給不正常。停車前，不能使發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火，而要讓發(fā)動(dòng)機(jī)從高溫高速工況降至怠速后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘，讓增壓器的轉(zhuǎn)速和溫度逐漸下降后再讓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大輸出功率或最大扭矩狀態(tài)下工作時(shí)，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速和溫度也達(dá)到最大值。如果此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)突然停機(jī)，機(jī)油泵停止向增壓器供給潤(rùn)滑油，殘留在渦輪增壓器內(nèi)的潤(rùn)滑油在高溫下容易結(jié)焦積炭，從而導(dǎo)致渦輪增壓器損壞?；覊m損壞壓氣機(jī)葉輪顆粒雜物損壞渦輪葉輪顆粒雜物損壞壓氣機(jī)葉輪堅(jiān)硬物體損壞壓氣機(jī)葉輪圖5雜質(zhì)造成的渦輪損壞換空濾或使

13、用偽劣濾芯，或廢氣中很小的顆粒進(jìn)入渦輪機(jī)，或進(jìn)氣管路密封不良，進(jìn)氣不經(jīng)濾清直接進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪，大顆粒的灰塵或沙子進(jìn)入壓氣機(jī)會(huì)立刻損壞增壓器，較小的顆粒也會(huì)使工作輪葉片彎曲或被割削，并破壞增壓器轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡死或轉(zhuǎn)軸斷裂。參考文獻(xiàn)1江鈴汽車自學(xué)教程Z.2007102徐立漢，朱建江.廢氣渦輪增壓器的正確使用J.柴油機(jī)，2002，（6）.3.3保持進(jìn)氣系統(tǒng)良好如圖4、圖5所示為雜質(zhì)造成的增壓器損壞。提供充足、干凈的空氣才能保證增壓器長(zhǎng)期無故障工作，使壽命延長(zhǎng)。所以應(yīng)定期檢查所有進(jìn)氣管接頭和軟管的密封性，防止漏氣。如果維護(hù)保養(yǎng)時(shí)異物進(jìn)入增壓器進(jìn)氣管路，或者不按規(guī)定更（上接第54頁）3婁云汽車電子控制技術(shù)M北京：科學(xué)出版社，2007.擦阻力，同樣會(huì)增加油耗。習(xí)慣、努力提高駕駛技術(shù)、時(shí)刻保障車輛有一個(gè)好的技術(shù)狀況，才能真正達(dá)到節(jié)油的目的。參考文獻(xiàn)1簡(jiǎn)曉春，杜仕武.現(xiàn)代汽車技術(shù)及應(yīng)用M,北京：人民交通出版社，2005年3月.3.2底盤維護(hù)底盤的維護(hù)作業(yè)一般由維修企業(yè)操作，檢查制動(dòng)器調(diào)整是否過緊（行駛一段距離后，制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤會(huì)過熱）；車輪輪轂軸承調(diào)整是否過緊；車輪定位是否符合要求，以及離合器是否打滑。以上各部位工作