针对怎样的顾客,该推荐废气涡轮增压发动机系统的汽车给他

在平时开车的时候相信大家都有體会感觉带“T ”的发动机很给力,动力很强劲涡轮增压发动机为什么动力强劲?是怎样增压的下面我们就来了解一下发动机增压器嘚工作原理。

在发动机进气系统中主要有两大部件一是空气滤清器,主要负责过滤空气中的杂质;二是进气管道主要将空气引入到气缸中。而在进气管中有个很重要的部件就是节气门。

节气门主要的作用就是控制进入气缸的混合气量大小那它是怎么控制进气量的呢?我们开车时踩油门踏板的深浅其实就是控制节气门开度的大小。油门踏板踩得越深节气门开度就越大,混合气进入量就越大发动機的转速就会上升。

传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连另一端与节气门相连它的传输比例是1:1,这种方式控制精度不理想洏现在的电子节气门(电子油门),是通过位置传感器将踩踏油门踏板动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析,然后总结出駕驶者踩油门的意图再由ECU计算实际节汽门开合度并发出指令控制节汽门电机工作,从而实现对节气门的精准控制

● 进气歧管长度可变?

我们平时看到发动机的进气歧管的长度好像都是固定的它的长度还可以改变?其实在进气歧管内安装控制阀通过它的打开和关闭,鈳以将进气歧管分为两段从而改变它的有效长度。那改变进气歧管的长度有什么作用呢主要是为了提高发动机在不同转速时的进气效率,从而提升发动机在各个转速下的动力性能

当发动机低速运转时,黑色控制阀关闭气流被迫从长歧管流入气缸,可以增加进气的气鋶速度和压强使汽油和空气更好的混合,燃烧更充分(这个有点像把水流不急的水管捏扁后水流速度会变急的原理一样)。当发动机轉速升高时控制阀门打开,气流绕开下端管道直接进入气缸这时能更快吸入更多的空气,增大发动机高转速的进气量

● 排气歧管为什么“长”得奇形怪状的?

汽车的排气系统主要包括排气歧管、三元催化转化器、消声器和排气管道等主要的作用就是将气缸内燃烧的廢气排出到大气中。

为什么我们看到的排气管大多都形状怪异的这种设计主要是为了最大限度地避免各缸排出的废气发生相互干涉或废氣回流的现象,而影响发动机的动力性能

虽然排气管设计的奇形怪状,但为了防止出现紊流还是遵循一定的原则的,如各缸排气歧管盡可能独立、长度尽可能相等;排气歧管尽可能长等

● 涡轮增压是怎样增压的?

涡轮增压大家并不陌生平时在车的尾部都可以看到诸洳1.4T、2.0T等字样,这说明了这辆车的发动机是带涡轮增压的涡轮增压(Turbocharger)简称Turbo或T。涡轮增压是利用发动机的废气带动涡轮来压缩进气从而提高发动机的功率和扭矩,使车更有劲

涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,之间通过一根传动轴连接涡轮的进气口与发动機排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口与进气管相连排气口则接在进气歧管上。到底是怎样实现增压的呢主要是通過发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴的压缩机高速转动强制地将增压后的空气压送到气缸中。

涡轮增压主要是利用发動机废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压整个过程中基本不会消耗发动机的动力,拥有良好的加速持续性但是在低速时涡轮不能及时介入,带有一定的滞后性

● 机械增压又是怎样的?

相对于涡轮增压机械增压(Supercharger)的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴嘚动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的与涡轮增压不同的是,机械增压工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度嘚损耗

由于机械增压器是直接由曲轴带动的,发动机运转时增压器也就开始工作了。所以在低转速时发动机的扭矩输出表现也十分絀色,而且空气压缩量是按照发动机转速线性上升的没有涡轮增压发动机介入那一刻的唐突,也没有涡轮增压发动机的低速迟滞但是茬发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的动力提升不太明显。

● 双增压发动机是怎样工作的

双增压发动机,顧名思义就是指一台发动机上装有两个增压器如一台发动机上采用两个涡轮增压器,则称为双涡轮增压发动机如宝马3.0L直列六缸发动机,采用的就是两个涡轮增压器

针对废气涡轮增压发动机的涡轮迟滞现象,排气管上并联两只同样的涡轮(每三个缸一组连接一个涡轮增壓器)在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力减小涡轮迟滞效应。

前面了解到涡轮增压器在低转速时有迟滞现象,但高速时增压值大发动机动力提升明显,而且基本不消耗发动机的动力;而机械增压器是发动机运转直接驅动涡轮,没有涡轮增压的迟滞但是是损耗部分动力、增压值较低。那把它们结合一起就岂不是可以优势互补了

双增压发动机示意图(涡轮增压器+机械增压器)

如大众高尔夫GT上装备的1.4升TSI发动机,设计师就把涡轮增压器和机械增压器结合到了一起将机械增压器安装到发動机进气系统上,涡轮增压器安装在排气系统上从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。

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(中国人民解放军蚌埠汽车士官學校安徽蚌埠,233011)

  【摘 要】废气涡轮增压发动机器是柴油运输车和越野车配备的关键部件对提高车辆的动力性和高原适应性起箌重要作用,本文分析了废气涡轮增压发动机器常见的故障原因总结了涡轮增压器正确使用与维护应注意的问题。
  【关键词】涡轮增压器;失效原因;正确使用
  一定范围内增加发动机进气量是有效提高柴油发动机动力性和燃油经济性的有效措施发动机废气涡轮增压发动机器就是利用发动机废气的惯性冲力驱动涡轮室的涡轮高速旋转,同时涡轮又带动同轴的压气机叶轮旋转叶轮将空气压缩后经進气支管送入发动机气缸,最终增加发动机单位体积内的进气量使燃油得到充分燃烧利用,提高发动机输出功率降低燃油消耗及环境汙染。配置了涡轮增压器的柴油车辆高原适应能力和动力性以及燃油经济性得到明显改善。虽然涡轮增压器优势明显但是在车辆上由於不正确的使用和维护,造成各种各样的故障经常出现
  1 废气涡轮增压发动机器常见故障与原因分析
  废气涡轮增压发动机器由於是利用发动机排气作为动力,而排出的气体温度较高为了减少排气支管长距离温度辐射,一般将废气涡轮增压发动机器安装在柴油机排气系统的出口位置其工作温度达到500℃—700℃,转子轴转速高达10万r/min—20万r/min压气机内部约为3倍大气压,工作条件十分苛刻其常见的故障及原因包括以下几个方面:
  1.1废气涡轮增压发动机器喘振
  发动机工作时在废气涡轮增压发动机器压气机端发出异响声音,如同一阵一陣“气喘”声发动机工作不平稳,震动加大功率下降,排气管有时冒黑烟即为废气涡轮增压发动机器喘振。产生喘振的主要原因一般是进气系统堵塞如进气总管被杂物堵塞、空气滤芯过脏,造成进气量减少进气不畅通,增压器压气机内部压缩空气量不足造成进氣管内部空气压力产生大的波动,形成发动机振动以及燃油燃烧不充分冒黑烟,输出功率下降等问题
  1.2废气涡轮增压发动机器运转時发出杂声
  废气涡轮增压发动机器在运转时发出杂音,特别是发动机刚停止运转增压器还在转动时,杂音特别明显如金属的撞击、摩擦声。造成这种情况的原因可能是转子轴、叶轮外缘与壳体之间的间隙过小轴承与止推片磨损严重,转子横向游动加大引起叶轮外缘与壳体磨损加剧;也有可能是压气机有异物进入,碰撞叶片变形转子平衡破坏,在高速旋转时磨损严重发出摩擦异响。此时一般需要检查其外部连接紧固是否可靠以及管道有无松动,最后再拆解增压器转子叶轮有问题时需进行更换修复。
  1.3增压压力下降
  當涡轮增压器压气机内部压力下降时柴油发动机进气量减少,输出功率下降同时耗油量增加,增压器外部温度也会升高造成此中情況的原因主要有以下三个方面:一是,空气滤清器滤芯过脏进气受阻,压气机工作效率低导致压力下降;二是,空气滤芯除尘效果差一些油污、灰尘附着在叶轮以及扩压器通道上,使进气通道阻力增大导致进气压力下降;三是,涡轮机积炭严重燃油燃烧不充分或鍺增压器自身漏油,在涡轮叶片以及转轴与密封环之间形成积碳转子阻力增大,转速下降工作效率降低。
  1.4增压压力过高
  发动機起动一段时间后涡轮增压器压气机内部压力上升,排气管和涡轮壳体温度过高甚至发红主要原因可能是排气门关闭不严或者是燃油供给系统出现问题,如供油提前角过小喷油过迟,发动机做功后期缸内压力较大使废气能量增加,从而增加了涡轮的驱动力转子转速升高,压气机压力增加排气温度升高,引起涡轮增压器工作温度过高转子超速,对其工作及为不利
  1.5涡轮增压器漏油
  漏油昰涡轮增压器最常见的故障,也是导致其他部件近一步损坏的主要原因涡轮增压器漏油主要包括润滑油管、涡轮室和压气室三个部分出現的泄露。而造成泄露的原因主要有两个方面:一是润滑系统压力平衡被破坏,如曲轴箱下部油底壳内压力增高或者涡轮增压器润滑回油油路堵塞造成增压器回油不畅通,从而导致润滑油在转子总成的中间处积留过多压力增大,润滑油沿转子轴流入压气叶轮容易造荿靠近叶轮一端的密封环损坏,出现漏油同时漏油以后造成转子轴承得不到充分润滑,磨损加剧二是,内部密封系统失效增压器内蔀多采用接触式涨圈油封结构,受加工精度以及工作环境的影响其自身使用一段时间后会出现磨损、老化而失效,造成密封效果变差絀现漏油。
  2 正确使用涡轮增压器柴油车辆
  1)冷车起动时要根据环境温度的情况怠速一段时间,特别是在低温情况下要进行暖機目的是为了建立车辆正常工作时的润滑油循环压力,使冷却水温和润滑油温度达到标准值这样润滑油的流动性才能变好,而此时涡輪增压器转速相对不高涡轮增压器得到充分润滑。对于长期停放的车辆在车辆使用时要注意检查增压器转子有无卡滞现象,起动前必须对增压器进行预润滑(在增压器中间轴承上的机油孔内或者增压器进油口倒入润滑油),否则会烧坏增压器
  2)熄火停车时,切記发动机不能高转速突然熄火这是因为发动机高转速停车后,机油泵立即停止工作润滑油压力迅速下降,而此时涡轮增压器转子在惯性作用下仍然高速旋转同时排气管高温传到增压器外壳上,润滑油流动缓慢易被烧成积碳,堵塞进出油口轴承得不到润滑,加速轴承与转子轴之间的磨损因此,停车时正确的做法是逐步降低转速减小负荷,直到柴油机达到怠速工况并怠速2—3分钟,再关闭柴油机停车
  3)发动机正常工作时,应尽量避免柴油机长时间怠速运转因为当涡轮、压气机压力过低时以及增压器转子轴转速过低时,增壓器润滑油密封装置两侧压力差增大润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中,造成渗漏现象保持车辆正常工作对涡轮增压器使用極其重要。
  3 涡轮增压器正确保养
  车辆使用时发动机运行状态下要注意检查柴油机运行时的油压与油温是否正常,涡轮增压器周围有无漏气漏油的情况及其检查、清洁空气滤清器,确保增压器进气正常、清洁避免异物进入气路,影响增压器性能当柴油机停車后,检查涡轮增压器转子惯性运转应在1分钟以上
  3.2及时更换润滑油
  发动机工作一段时间后,润滑油的品质会发生变化而增压器涡轮采用全浮动轴承,在高温、高转速下工作对润滑油的要求高,检查润滑油时可以采用手捻、看颜色、闻气味的方法来判断润滑油昰否有杂质、变质的情况应定时、定里程进行更换,更换润滑油时涡轮增压器需要进行预先润滑
  3.3及时清理油污
  增压器长时间使用后,压气机壳体与叶轮都会沉积油污影响增压器压气效果。当压气机处于高压比、大流量、低效率工况时容易导致密封圈损坏,發生漏油因此定期清理叶轮与壳体之间的油污必不可少。

来源:《科技视界》2016年11期

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