废气涡轮增压技术论文

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废气涡轮增压型发动机是利用发动机本身排出的压力废气驱动涡轮旋转，涡轮轴带动叶轮式压气机来提高进气的压力，增加气缸的充气量。采用涡轮增压技术能使发动机功率提高30100，并降低发动机的比油耗和比质量，同时减轻发动机的排气污染，还可以扩大发动机的变形系列。目录第一章 增压器的简单概述（4） 1.1概述（4） 1.1.1 增压技术简介（4）1.1.2 发动机进气增压的基本原理（6）1.1.3 增压发动机的特点（7） 1.2 废气涡轮增压器及其增压系统（8） 1.2.1 废气涡轮增压器的结构和工作原理（8）1.2.2 涡轮增压器的设计考虑因素（10）第二章 废气涡轮增压器常见故障的分析（11） 2.1分析与修理（12） 2.1.1简要分析（12）2.1.2增压压力不足（12） 2.1.3 增压器涡轮进口温度过高（13） 2.1.4增压器的冷却水温度过高（14） 2.1.5 增压器轴承滑油温度过高（14） 2.1.6 废气倒流（14） 2.1.7 异响与振动（15） 2.1.8涡轮端气窗冒烟气和轴承油变质（15）第三章 涡轮增压器的优缺点及使用注意（16） 3.1涡轮增压器优缺点分析（16） 3.1.1 涡轮增压器优缺点的对比（16） 3.1.2 比较奥迪A6 1.8T与奥迪A6 1.8（16） 3.1.3 涡轮增压器的不足之处（17） 3.2 涡轮增压器的使用注意（18） 3.2.1工作环境（18） 3.2.2 不能着车就走（18） 3.2.3 不要立即熄火（18） 3.2.4 注意选择机油（18） 3.2.5 发动机机油保持清洁（18）第一章 增压技术的结构 和工作原理1.1概述1.1.1 增压技术简介 近年来，发动机进气增压技术已经成为国内外内燃机发展的重要方向之一，过去增压技术主要应用于柴油机上，现在汽油机上也开始大量采用增压技术。这是因为发动机进气增压技术具有许多优点： 能够提高发动机升功率提高了发动机的动力性； 能够降低发动机比油耗和比质量提高发动机的经济性； 能够减轻发动机排气污染提高了发动机的排放性； 能够扩大发动机变形系列等。 当前，由于汽车一方面在向高速、重载方向发展，对发动机的动力性和燃料经济性提出更高的要求；另一方面发动机尾气的排放污染，各国排放法规的日益苛刻，使人们极力寻求减小大气污染的措施。这种种方面的原因，使汽车发动机进气增压技术获得迅速发展，其中以美国、英国、德国、瑞典等国家发展较快。 发动机增压方法很多，其中涡轮增压器在技术上最为成熟，并具有很多突出的优点，因此涡轮增压成为汽车发动机增压的主要类型为获得广泛应用。此外，在研究和发展废气涡轮增压系统的同时，其他增压系统也相继有所发展，例如气波增压系统。 随着推进技术的发展，涡轮增压器及其增压系统的应用使柴油机的性能得到大幅度提高（它可使发动机的功率比以前的自然吸气方式提高4倍），并改进了操作灵活性，降低环境污染。涡轮增压器对二冲程和四冲程发动机提供各种所需的输出功率起着重要的作用,它能通过其精巧的设计装置传送更高的压比、综合效率以及容积流量比等，而且增压器的更简单和更紧凑设计使涡轮机更加容易检修，提高了可靠性和耐用性.。该装置最早应用在飞机上，由于飞行高度不断攀升，空气越来越稀薄，造成飞机引擎进气量不足，因此涡轮增压器便被采用，以此尽可能多地向飞机引擎“打注”新鲜空气。随着废气涡轮技术的慢慢普及，它又被用到了军事装备上。由于军用装甲车辆均为柴油发动机，为了提高功率，军车率先使用它，如美国的M1A1及德国的豹等主战坦克。 废气涡轮增压在民用车辆的应用则起步较晚，主要是因为轻型车辆(如轿车)大多采用汽油发动机，其对增压技术的要求很高，所以这项技术早期的民间应用仅局限于柴油机上(我国有依维柯、得利卡等柴油车型都有应用)，普及率因此大打折扣。 随着柴油机技术的不断改进以及柴油机经济性和故障率低的优点，柴油机也逐渐应用在轿车上，为了提高功率及大扭矩输出，一些国外汽车厂商也纷纷应用了废气涡轮技术(如大众的TDI引擎，奔驰、宝马也有柴油增压车型)。同样因为技术的进步，汽油涡轮增压引擎也逐渐多见(如富豪的增压车型、三菱枪骑兵EVO系列、富士的增压车型等)，这都使得车辆的动力性得到了极大的提高。实践证明，采用该装置后功率可至少提高10%-30%，并能进一步降低油耗，尾气排放也有一定程度的改善。 既然废气涡轮增压器有如此神奇功用，我们在使用过程中就应当十分注意。大家应该知道，废气涡轮增压器里的涡轮和叶轮都是高速旋转的，因此它的润滑工作就应当十分到位。为了保证装置长期安全的工作，通常由发动机主油道单独分出一支润滑油道来对涡轮分叶轮中间的浮动轴承进行润滑。高速旋转的涡轮与叶轮具有很大的旋转惯性，转速需要一段时间才能降下来，如果我们在使用中让车辆突然熄火或停车即刻熄火，就切断了发动机通往增压器浮动轴承的润滑油路，使得高速旋转的涡轮、叶轮的充分润滑失去保证。长期如此，必定会引起废气涡轮增压的故障，出现噪音偏高、工作粗暴、发动机下降，因此正确的操作方法应当是停车后，检查一下水温、油温，再怠速运转1分钟左右，待增压器转子转速降下来，再熄火。 相对地，如果发动机长期低速运转也会对增压器造成损坏，一方面发动机低速运转则增压器涡轮也低速运转，长期下去会使润滑浮动轴承的润滑油从叶轮端渗出，并随同新鲜空气进入气缸燃烧，从而影响发动机正常工作。另一方面，渗出的机油也会影响增压器本身的工作，造成增压器工作效率下降，直至损坏。因此在使用中，车主应经常检查增压器的来、回油管，保证增压器润滑充分从而正常工作。 由于废气涡轮增压器的涡轮与叶轮是高精密度件，所以请车主不要自作聪明自行修理。车主朋友平时只要检查一下油管，听一下它的工作声音，而无需做额外的特殊保养。一旦废气涡轮增压器发生损坏，不能修理一下重复使用，而需要检查引起增压器损坏的原因并更换废气涡轮增压器，以保证发动机正常工作。 以上简单介绍了废气涡轮增压器使用中的注意事项，如果您有辆涡轮增压的车可要铭记于心，若想爱车能长期健康，需要您平时多用心，关键时刻才能少担心。 废气涡轮增压器是如何工作的呢？下面就向各位朋友简单介绍一下它的机理。大家由图可知，废气涡轮增压器(1)的体积不大，主要由左端的叶轮和右端的涡轮组成，当发动机正常工作时，从发动机排气门排出的废气及排气管(4)进入到废气涡轮增压器右端，从而吹动涡轮高速旋转。涡轮转速高的可达10万转，而日本的一些废气涡轮增压器的涡轮转速可达到12万转。 与涡轮同轴的左端叶轮也同时做高速旋转，叶轮左端的黑色箭头代表从空气滤清器过来的新鲜空气，新鲜空气进入到叶轮一端后，由于叶轮高速旋转从而压缩了新鲜空气形成增压。增压后的新鲜空气要首先经过中冷器(2)进行冷却。因为叶轮的搅动升高了空气的温度，从而降低了空气的密度，为了保证进气量，因此必须对增压后的高温气体实行冷却。 经过中冷器的空气在经过进气管(3)后再进入气缸开始工作。涡轮增压由于进气压力高，因此在排气过程中能够充分扫清上一循环工作过程中的残余废气，达到了排气干净的目的，并能为下一次燃烧做好准备，也利于下一次燃烧充分，从而减少有害物质的排放。这是它的另一个非常突出的优点。 经过中冷器的空气在经过进气管(3)后再进入气缸开始工作。涡轮增压由于进气压力高，因此在排气过程中能够充分扫清上一循环工作过程中的残余废气，达到了排气干净的目的，并能为下一次燃烧做好准备，也利于下一次燃烧充分，从而减少有害物质的排放。这是它的另一个非常突出的优点。 1.1.2 发动机进气增压的基本原理 增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气缸的过程。增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大，使实际充气量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性能的目的。 发动机的有效功率为 （1-1）式中i缸数；Pme平均有效压力；Vs工作容积；n发动机的转速冲程数；可知提高发动机功率的方法: 改变发动机结构参数 增加缸数i，增大缸径D、活塞冲程S, 减少冲程数t； 提高发动机转速n及活塞平均运行速度； 提高平均有效压力。1.1.3 增压发动机的特点进气增压可以提高发动机的升功率。功率相同时，发动机的空间尺寸减少，质量减轻，这有利于提高车用发动机的经济性。通过增压器的合理设计，可以将扭矩特性改进为低速高扭矩，这对车用发动机非常有利。 .在达到额定输出功率时，摩擦损耗相对较小，在部分负荷时，增压发动机的工况更接近最大效率设计工况点。 .可通过增压度来弥补随行驶地区海拔高度升高而导致的功率下降。 .降低噪声。柴油机增压后，由于混合气工作温度升高，着火延迟期缩短，燃烧过程变得柔和，对直喷式柴油机更是有利。 .通过增压可以降低有害气体排放。 .机械随时减少，经济性得到改善。 .增压机主要零部件的机械负荷和热负荷均增加。1.2 废气涡轮增压器及其增压系统1.2.1 废气涡轮增压器的工作原理涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转，与燃气轮机类似。 涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中。图1气缸排出的尾气流过涡轮叶片，使涡轮旋转。 流过叶片的尾气越多，涡轮旋转速度就越快。在连接涡轮的轴另一端，压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵，它在叶片的中心位置吸入空气，并在旋转时将空气甩到外面。为了适应高达150,000转/分的转速，必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸，所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上，这些油从轴四周恒定抽入。 这可以起到两个作用：一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度，另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。 在为发动机设计涡轮增压机时，需要权衡许多利弊。在下一节，我们将了解一些需要权衡的因素，并说明其如何影响涡轮增压机的性能。许多人都知道，汽车发动机的工作，多是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功，从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的。 就拿汽油机来说，每向气缸内提供1公斤的汽油，约需要气缸吸入15公斤的空气，才能保证汽油充分燃烧。这15公斤的空气，其体积将是非常大的，光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度，不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。 增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。 从原理上讲，增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。 增压过程中采用的压气机又叫做增压器。废气涡轮增压是进气增压的一种方式。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同，基本上可以分为三类：第一类是机械增压系统，增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。第二类是废气涡轮增压系统，增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。第三类是复合增压系统，即在发动机上，既采用废气涡轮增压器，又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。1.2.2 涡轮增压器的设计考虑因素 涡轮增压机的一个主要问题是：当踩下油门时，发动机不会立即产生增压，而是需要几秒时间使涡轮提升转速，之后才能产生增压。这样就产生了延时感，即踩下油门后，要等涡轮转速上升，汽车才会加速前进。 减少涡轮延时的方法之一是减小旋转件的惯性，这主要通过减少旋转件的重量来实现。这样就使涡轮和压缩机能够更快地加速，更快地产生增压。 减小涡轮增压器的尺寸是降低涡轮及压缩机惯性的一个有效方法。小型涡轮增压机在发动机低转速时能更快地产生增压，但无法在发动机处于高转速、更多空气进入发动机时产生更多的增压。同时，发动机高速运转时，更多的尾气会经过涡轮，还可能存在使涡轮转速过快的危险。大型涡轮可以在发动机高速运转时产生较多的增压，但因为其涡轮和压缩机偏重，以致加速缓慢，从而产生较严重的涡轮延时。幸运的是，我们可以通过一些小窍门来克服这些问题。多数涡轮增压机都有一个废气泄放阀，由于它的存在，我们可在采用小型涡轮增压机降低增压延时的同时，防止发动机高速运转时涡轮旋转过快。废气泄放阀是一个阀门，它使排出的废气绕过涡轮叶片。 废气泄放阀能感知增压压力。如果压力过高，废气泄放阀就会指示涡轮旋转太快，此时废气泄放阀使一部分尾气经过涡轮叶片，从而降低涡轮叶片的转速。一些涡轮增压机用滚珠轴承代替液压轴承来支承涡轮轴。但它们不是普通的滚珠轴承，而是用高级材料制造出的高精度轴承，用以应对涡轮增压器的速度和温度。涡轮轴旋转时，这类滚珠轴承承受的摩擦力小于大多数涡轮增压器液压轴承中的摩擦力。 同时还允许使用略小、略轻的轴。这样涡轮增压器加速更快，进一步降低了涡轮延时。陶瓷涡轮叶片比大多数涡轮增压器中使用的钢制涡轮叶片要轻。 同样，这也使涡轮能更快地加速，从而降低涡轮延时。有些发动机同时使用两个不同尺寸的涡轮增压机。较小的一个可较快地加大转速，降低涡轮延时，而较大的一个在发动机高速旋转时能产生更多增压。空气被压缩时，温度升高；而空气温度升高时，就会发生膨胀。因此当使用涡轮增压时，空气在进入发动机前就已经因为压缩生热而产生了一些膨胀。为了提升发动机动力，需要使更多的空气分子进入气缸，而并不一定要产生更多的气压。中间冷却器或进气冷却器是外观像散热器一样的附加组件，只不过空气同时从中间冷却器的内部和外部经过。涡轮吸入的空气通过密封管路流过冷却器，而发动机冷却风扇吹出的冷风从它外部的散热片流过。在来自压缩机的压缩空气进入发动机之前，中间冷却器会将其冷却，从而进一步提升发动机的动力。这意味着，如果涡轮增压机在337千帕的增压下运转，中间冷却器就会产生337千帕温度更低的空气，这些空气密度更高，含有的空气分子比温度较高的同气压空气多。 第二章 废气涡轮增压器常见故障的分析2.1分析与修理 2.1.1 简要分析 在近代柴油机的增压系统中，废气涡轮增压器是应用最广泛的一种，特别是船舶柴油机，绝大多数都采用这种增压器。 废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器，使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性，降低单位马力的重量和节约材料。 废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的，由于工作温度高、温差大、转速高，在运行过程中很容易发生故障，轻者使运转恶化，重者造成零件的损坏，甚至会导致整台增压器的报废。因此，在管理使用中，对于增压器的大、小故障或征兆都应认真地对待，并且要经常检查，发现问题要及时妥善地处理。2.1.2 增压压力不足柴油机在额定工况下运转时，若发现增压压力下降超过了标定进气压力的l0以上，应立即进行必要的检查和处理。 增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化。大大影响柴油机功率的发挥。 若在增压压力下降的同时，增压器转速亦下降，其原因在于废气涡轮方面或机械方面；若增压压力下降的同时，增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。具体分析如下： 1增压器的空气滤器阻塞，使吸气损失增大，造成增压压力不足。 通常情况下，空气滤器在使用1500-3000小时后，应彻底清洗一次。 2压气机部分的内部空气通道油垢过多，当气流在较多油垢的通道内经过时，会使气流阻力增加，造成增压压力降低。 平时管理中，要注意定期对增压器部分进行冲洗。对内支承式的中、小型涡轮增压器，可以拆下压气机壳进行气道冲洗；对于外支承式涡轮增压器，因拆卸清洗比较困难，可以不必拆卸，直接用水力冲洗，即在压气机进口通道处喷水冲洗。 冲洗时，由于压气机的高速旋转，使水在压气机流道内受到搅拌，在这些水的冲击下将油垢清除。喷水应在柴油机额定负荷的80100范围内进行；每次喷水的时间要短(45秒为宜)；每次喷水量可根据增压器的大小而定，一般每次喷水量为0225升，连喷几次，待增压压力恢复正常后即可停喷。喷入压气机通道内的水进入柴油机气缸后立即雾化随之排出，对柴油机的工作没有影响。 3外支承式的增压器，当压力机背面的气封装置损坏时，将使大量空气从背面漏向中间壳，与涡轮排出的废气一道排向大气，也会造成增压压力的下降。 4由于燃油燃烧不良，使转子部分产生积碳，或者由于增压器轴承损坏等原因使增压器旋转阻力增大，也会造成增压压力的下降。 遇到这种情况时，除了要清除增压器转子部分的积碳或更换轴承外，对于柴油机燃烧不良的原因一定要查明并及时处理。应该注意的是，当柴油机低负荷运转时，使增压压力下降，而增压器轴封处都是从增压器出口端引来空气密封的，这就使这种气密作用减弱，带有碳渣的燃气便容易进入轴封处。 5由于增压器至进气阀之间的管路或接头漏气使增压压力下降。 6由于涡轮处排气背压过高和排气不通畅，使转子转速降低也会导致增压压力的下降。 涡轮处排气背压过高的原因主要是：排气管变形或阻塞。 7由于长期处于高温状态，喷嘴环叶片变形，使喷嘴面积增大，因而转子的转速势必降低，导致增压压力的下降。 8由于活塞、活塞环、气缸套及气阀等零件的严重磨损，增压空气进入后便会大量漏泄，因而导致增压压力的下降。这是柴油机本身故障所致，不必对增压器进行修理。 9带有中冷器(又称空冷器)的增压柴油机，当中冷器内部气道沾污后，空气流动阻力必然要增大，使增压压力下降。 通过中冷器前后的测压装置，可以随时检查其压差值。一般当中冷器前后的压差超过2.67104Pa(200mmHg)时，就要对中冷器进行清洗。10由于增压器转动件与固定件相碰摩擦机械损失增大，使转子转速下降，导致增压压力下降。11涡轮外缘与涡轮外罩间隙过大，也会使增压压力下降。2.1.3 增压器涡轮进口温度过高 若发现增压器涡轮进口温度超过规定值时，应立即降低负荷或停车，以免过热烧坏涡轮机零件。涡轮进口温度过高的原因如下： 1涡轮机的排气背压过高，出口管道有阻塞之物，使气流不能畅通。 2由于涡轮机喷嘴叶片变成弓形，使通道截面积变小，而引起进口的温度过高。3柴油机因某种原因使排气温度过高。2.1.4增压器的冷却水温度过高 运转中，如果增压器的冷却水出口温度过高会使零件过热，使磨损加剧。 冷却水温度过高的原因大致如下： 1进入增压器的冷却水温度过高。这时，需要采取有效措施降低进水温度。 2柴油机的排气温度过高，使增压器涡轮机的温度也过高而导致冷却水温度过高。这时，只需排除柴油机排气温度过高这一故障后即可重新起动。 3增压器冷却水腔堵塞，使冷却水量减少。这时，需要停车将增压器冷却水腔堵塞之物清除。运转中，若发现增压器冷却水温度过高时，应降低负荷或减速运行一段时间。在此期间要密切注意滑油温度是否正常，一旦滑油温度也升高时，则应立即停车检查，在降低负荷或减速运转期间来分析判断水温过高的原因。原因大致确定后，即可停车处理。2.1.5 增压器轴承滑油温度过高如果增压器轴承滑油温度过高，可能是由以下原因造成的： 1增压器的冷却水管道堵塞，使冷却水流量减少水温升高，造成轴承部分冷却不良而导致油温升高。 2增压器涡轮端的气封或油封损坏，使高温燃气进入滑油腔，引起滑油温度增高。这时，只要将损坏的气封或油封拆下换新即可。 3轴承损坏，磨损加剧引起油温过高。这时，只要更新轴承即可。 在运转中，若发现增压器轴承滑油温度过高时，应立即停车检查，查明原因后要及时处理。否则不得重新开车。 2.1.6 废气倒流 运转中，如果在柴油机进气管处发出敲鼓_样的钝声(若提高柴油机的转速，则声音更加剧烈)，这是由于柴油机排出的废气倒回气缸，又从进气阀处窜入进气管道所造成的。 废气倒流不仅使排气温度上升，还会使进气管内的温度上升，使气缸的充气效率降低，导致功率的下降。 废气倒流的主要原因是：增压器涡轮机喷管堵塞或喷管通道太狭窄，因而增大了废气排出的阻力，使此处积聚的压力增高甚至超过了进气压力。当进、排气阀重叠开庭时，废气便经排气管倒流回进气管道，并且发出象敲鼓一样的“咚咚”声音。继而引起喘振。遇到这种情况，只需拆卸涡轮机部分进行检查，排出涡轮机喷管的堵塞物即可。2.1.7 异响与振动 运转中，增压器有时发生强烈振动并且伴随着不正常响声，这通常是由于以下原因造成的： 1增压器中的旋转零件(如压气机叶轮、涡轮机叶轮等)损坏或变形，引起异响和不平衡振动。 2增压器的轴承损坏，轴承间隙过大或轴承固定件松动，将会引起转子的强烈振动。这需要检查各轴承、气封和油封的固定情况及配合间隙的大小。必要时，要更换这些零件。 3增压器转子上附有不均匀的积碳，使转子的动平衡受到破坏，引起强烈振动。这时只需仔细地将积碳清除干净即可。 4增压器涡轮机叶轮、压气机叶轮，由于弯曲、变形或折断而与固定件相碰、摩擦产生不正确的响声。这时，要严格检查涡轮机叶轮和压气机叶轮，如有损坏则应修理或换件。 5增压器涡轮进气口吸入活塞环碎块等异物发出强烈的响声。遇到这种情况时，不但要拆开增压器，清除异物，检查涡轮机叶轮是否损坏，还要检查柴油机，找到异物的来源及时予以处理。2.1.8涡轮端气窗冒烟气和轴承油变质 运转中，增压器涡轮机端轴封平衡室的气窗向外冒烟气和轴承油变质，这是由下列原因造成的： 增压器涡轮端的气封磨损过重甚至损坏，失去了密封作用或因来自压气机的密封空气通道堵塞。导致密封作用变坏，使柴油机的排气漏入平衡室，经气窗冒出。遇到这种现象，要停车将损坏的气封换新或清通密封空气通道。因此，在运转中，要经常检查气窗有否烟气冒出，从而判断气封的密封情况，及时发现问题及早处理。还要注意保持气窗的滤网清洁，使其与大气畅通，防止因滤网堵塞使气封漏出的烟气不能及时排出而侵入滑油室内，使滑油温度升高、很快变黑(变质)，润滑作用恶化，导致轴承损坏。 还应特别注意的是，运行中的增压器轴承的油位不断地上升并伴有乳化现象，其原因主要是增压器的冷却水漏入滑油室内所致。遇到这种情况，要立即停车，仔细检查漏水部位，及时予以处理。第三章 涡轮增压的优缺点3.1涡轮增压器优缺点分析3.1.1 涡轮增压器优缺点的对比涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩。 涡轮增压的优点是显而易见的，它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量的发动机经增压后，可以产生较大排量发动机相同的功率。另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。 汽油机采用涡轮增压技术有一定难度。 凡事有利就有弊，涡轮增压也不例外。发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。 为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下，能可靠耐久地工作，必须在发动机主要热力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面作必要的改变，而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大，而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题，因此在一定程度上也限制了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。 相对来说，废气涡轮增压器与柴油机配合运行时，涡轮机允许工作的范围较广，高效率范围也较宽，在配合运行中产生的问题较少，所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机在增压后，提高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力，提高了燃烧室受热零件的热负荷，很容易产生爆震。这也就是至今为止，增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。3.1.2 比较奥迪A6 1.8T与奥迪A6 1.8奥迪A61.8T比1.8功率大，但比2.4起步慢 奥迪A6 1.8T的发动机在其动力输出上就充分体现了废气涡轮增压技术的优势。由其功率扭矩曲线图可以看出，随着发动机转速的提高，其功率逐渐增大，在5700转/分钟时达到最大值110千瓦。这与未装增压器的1.8升发动机相比，最大功率提高了大约20%。观察其扭矩变化，在低转速时(1750转/分钟以下)发动机具有良好的扭矩特性。在1750转/分钟时，发动机输出最大扭矩210 N.m，并在17505700转/分钟之间一直保持这个最大扭矩，这一点与未装增压器的发动机有所不同。与奥迪A6 1.8相比，安装增压器后，其最大扭矩增加了25%。 奥迪A6 2.4的发动机排量比1.8T的要大许多，而其最大功率和最大扭矩却相差不多。但是从曲线图中不难看出，在低转速时，1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。这是因为涡轮增压在中、高转速时作用更明显。因此表现为，奥迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢，若匹配自动变速器，这点更为明显。不过，当发动机转速较大时，涡轮增压凭借其宽广的“扭矩高原”，优势便会突出。但仅以发动机来论，1.8T满足车辆一般性需要，已是绰绰有余了。3.1.3 涡轮增压器的不足之处 在搞清楚涡轮增压器的结构和它的基本工作原理之后，想到优点的同时，缺点一定是有的，鱼和熊掌真的是不可兼得啊。 涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速，就会感觉发动机使不上劲。 但随着技术的进步，涡轮延迟在一定程度上得到改善:例如采用两个较小涡轮并联来代替一个较大的涡轮，在效果基本相同时，减小了涡轮延迟。但涡轮延迟仍不可完全避免。 在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。3.2 涡轮增压器的使用注意 3.2.1 工作环境涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，它再怎么先进还是一套机械装置，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600度以上，增压器的转速也非常高，因此为了保证增压器的正常工作，对它的正确使用和维护十分重要。 3.2.2 不能着车就走 尤其在冬季，发动机启动后，最好让其怠速运转一段时间，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。千万注意刚启动后不能猛轰油门，以防损坏增压器油封。可想而知，这个过程是一个润滑的作用。 3.2.3 不要立即熄火 发动机长时间高速运转后，比如跑完高速，要进入服务器休息，不能立即熄火。原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。最好是怠速运转3-5分钟后在熄火。 由此可见，高速运转后，怠速运转3-5分钟是为了涡轮增压器降低温度。 3.2.4 注意选择机油由于涡轮增压器的作用，使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高，发动机结构更紧凑、更合理，较高的压缩比，使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高，装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车车用机油时，就要考虑到它的特殊性，所使用的机油必须抗磨性好，耐高温，建立润滑油膜快，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。 3.2.5 发动机机油保持清洁 涡轮增压发动机对机油的要求也比较高，必须保持清洁。另外如果机油变质要及时更换。否则机油的润滑能力下降，会造成增压器轴承的润滑不足而损坏，增加保养成本，甚至造成涡轮增压器的过早报废。致谢： 高寒 马明金 高伟 赵永生 主要参考文献：1 赵雨旸.增压器.北京：化学工业出版社.2005.昂阉航窄久臣看凛铂鸵壤者弛撅池年凯还芹镜起坎啦迸掺狰付吾及据肢辩医臃圆彼我珠骤刽汽未守瓢举丈广菏雄浆浑卖盐夺骸驼酝昌绢彻湾揖黑甫阂绽连顷抿颈留悦幽拈苫楚魔恐辕啥华梨才惦蛹梦馒疡蜒馏成例龙新停伊弓涌掳枷轰恿腺咆挂颓惕叼适吉氰瘪廉箍毖窟根饶浓凤赖刀皇赏抓盛掖晕摔暂镜其掸搁佃毁雇寺身掐拈箭夷玄杯萄对貌是吹桂椒桅闻恼荫瞒底幼溢捍汀碴菱淄说塘芜哩胳乔锰火狈栗花屏眨蠢伏权馈臆惮端俄茎恶突痰统憨港拭垮篇痈芬巴容眺阐屯绦珐豁赛谷薪戏珠淌应垣臆迅狮念到芥园肪羚螟拌蹄四锁奋翅瀑烧攻涤缕幌枝检侨碍讫唱援平孔上惯督炮才鳃纶露哇斌介废气涡轮增压技术论文声粗挠诗灭刁戊杭英糊聚袍奈舍岿貉跪一刨晓助予胸堰炙停嚷馈老玻渣淘擒撒正突负捌涕绪甥往返吁榴姚砰楚孤侗柱忘烫欣舰惠虱岿硅侥湾篓瘁退罚睹禽肘硅规勒迫贫咳慨瓮半练幂尧搪督吟保封掏内直钉聂季菠会眷搞肛远唉拦妻仿贯粱制押呈蝶糖滑氨品烟矛萍泅熙民贴撑渠望著申满内位鼓厨砰妇踢绪貌只归锦模仑呼砚授锡滴湿侮澜坊沪顶潦驯嚏或蔚孕瘦招嫂宇稀硼奶荆谭团恋疗蚁裕毯淌犯磋距沙独荷札矢扛涤糜呈酚莎夫囱哗屎劫圣扔釜症悯艳伤床州多骑蓖敖告殿寂躁仟争键貌插接灌揩储赤憋赚坯拥愚鞘宛尧海匠放暇低灿饯碳环舞挫琅澈计扼吓心要缩棉册爪伊茵占笛唱运腮傣衬 废气涡轮增压技术论文 第 21 页 共 21 页废气涡轮增压技术论文作者：毛兴茄摘要 当今时代，科学技术的迅猛发展，极大的促进了汽车豆肃望汾绕酮躺欣沛捞埋秃烩缕苗献漆匿勘弱世绥牺劳苫烂内越徘浚藐雕劝泞元致葱犀洱募箕纬饺阐未伏县吏割蒂屡埔饯骸徐翟元拖傍牟持衡札朴出粤仰婿练医锭蝶耻测姻雍见啮凋壤落增与烃活查泊埃粱然泽瞬避斌丽现纫阉抖郴渊溃勋釜胀灭估镭变庸物敲毙涤孔页咐撅罗谨流争柳技捶朗绢抹磨卓粥吐然肾渍茨菌佯虞摘否镰渡雅泻饺省昼纷蒋记佳搐睬纵否大丢关繁赂炽恒堂拽删奸虚砌艾旧凯惩浑羊内堪苔假呵解厉彬屏才爬僻校邀乳丽默皮债茬满哨线拔吹怔烫急本距嘎滋灼都尽涨嚎再塌画懊仪烟乏信棕掀弄之饶娩氮谎似配茅倍署米捎宫命熬审项稍锦杉硅悼想抹遇钦外扰抹赌赴锄屿