浅析现代汽车涡轮增压器的原理及使用

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浅析现代汽车涡轮增压器的原理及使用

　　【摘 要】随着经济的高速发展，国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，通过对涡轮增压器的工作原理的了解，采取正确使用、安装及检测方法，可以增加其使用寿命。
　　【关键词】涡轮增压器 检查 装配
　　
　　目前，日本的很多厂家喜欢使用Turbo技术，典型代表是富士系列和三菱EVO。在欧洲最早把Turbo引入到汽车上来的就瑞典的审宝，后来沃尔沃也开始使用增压技术。德国也有两家车厂喜欢用涡轮增压，即奥迪和保时捷，代表车型是RS6和911Turbo。随着国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，对于一般用户来讲，能够初步掌握涡轮增压器的原理及作用，从而采用正确的使用方法，对延长期使用寿命、节约成本是十分必要的。
　　
　　一、涡轮增压器的工作原理
　　
　　涡轮增压器的组成由涡轮，压气机，转子总成，轴承机构，中间体和密封装置等组成。工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转，废气涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转，压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气，使空气被压缩后增压进入发动机气缸内，提高发动机进气量的装置，减少废气中CO、HC、CL粒等有害物的排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。
　　
　　二、涡轮增压器的作用
　　
　　涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。它们的作用分别如下：
　　1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率30%～50%，降低比油耗5%左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。
　　2.复合式废气涡轮增压器。废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样，废气涡轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量，使动力性能、经济性能大为改善，但结构复杂，成本高且技术难度大。
　　3.组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好，并对改善柴油机的低速转矩有利。

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　　三、涡轮增压器的使用
　　
　　我们正确使用汽车涡轮增压器，使其保持良好的工作性能，满足汽车发动机的正常工作需求。发动机在正常工作情况下，涡轮增压器的转速在8-12万/分钟（r/min），涡轮排气的温度可达600-900摄氏度。
　　1.正确使用发动机机油
　　发动机的机油要按说明书规定使用，对于低增压柴油机，应选用不低于CC级的柴机油，对中增压柴油机，应选用不低于CD级的柴机油。对高增压柴油机一般采用CH级的柴机油。发动机保养要按发动机工作小时要求及时更换机油和机油滤清器，保证油质，使增压器得到良好的润滑和散热。
　　2.保持正常的润滑系统机油压力
　　柴油机在运转中，当机油压力低于0.15MPa时，应停机检查，增压器转子轴与轴承润滑，以免机油压力过低造成烧损，机油压力过高也可造成机油窜入涡轮室或压气机室。严禁发动机怠速运转时间过长，以防机油压力过低使增压器润滑不良。
　　3.发动机的正确预热
　　汽车发动机和发电机组的发动机启动后不能急加发动机油门，应使发动机怠速运转3-5min，以保证增压器轴承得到充分的润滑，增压器的轴承是浮动轴承，如润滑不良可使轴承瞬间烧损。在冬季低温启动发动后急加油门可损坏增压器油封，要使发动机至少怠速预热5min。
　　4.发动机的正确熄火
　　发动机在熄火前应使发动机怠速运转3-5min。如发动机在高转速下突然熄火停止工作，机油压力为零，而增压器的转子由于惯性继续高速运转，增压器在高转速下停止润滑，热量未被机油带走及时冷却，使增压器的局部温度可达900-1000摄氏度，产生轴承烧损和机油结焦产生积碳。所以在高转速下应怠速运转3-5min，来降低增压器的转子转速和降低增压器的温度。
　　
　　四、涡轮增压器检查
　　
　　1.涡轮增压器工作情况检查
　　发动机在工作中，根据发动机怠速和中速及变换发动机转速情况下检查，使增压器应运转均匀，无金属撞击或金属磨擦异响，无喘振或不正常振动现象。
　　2.涡轮增压器外部检查
　　经常检查增压器固定情况，排气和导管使否漏气润滑油管和接头是否漏油，例如卡特彼勒电控柴油机3512B装配水冷却增压器，要检查冷却水管和接头密封是否漏水。出现渗漏及时检修。
　　3.涡轮增压器涡轮及空压轮检查
　　检查涡轮和空压轮应完整清洁，涡轮叶背面有积碳，是机油焦化或机油燃烧产生积碳。空压轮叶背面有积尘，是进气管路漏气。在拆检时应注意不要碰撞损坏叶轮。
　　4.涡轮增压器密封环检查
　　要经常检查密封环是否密封，密封不良可使机油进入进气管道及气缸燃烧。造成发动机机油烧损。
　　
　　五、增压器的装配
　　
　　增压器的装配必须注意几点：
　　1.安装前应将增压器的所有零、部件采用非碱性清洁剂和软刷清洗干净，并用压缩空气吹干。安装时各摩擦面应加注润滑油，以防止零件拉伤。经过浸泡不能除去积碳层的零件，必要时用毛刷清除，严禁用金属或硬刷子。
　　2.叶轮必须经过单件动平衡，转子总成必须经整体平衡效验合格后装配。
　　3.涡轮端和压气机端两密封环开口互成180度安装，密封环开口想对中间体进油口成90度。
　　4.装配涡轮轴、压气机叶轮及锁紧螺母的相对位置记号需对正。
　　5.增压器各间隙的装配应依据其型号的主要技术数值。
　　6.装配完毕，应从增压器进油口加注适量机油，加入同时应手转动转子，测听有无碰、擦异响，及卡阻现象，如有应查明原因并排除。更换新增压器总成时，应在安装前从增压器进油口加注适量机油，加入同时应手转动转子，以保证增压器在安装后启动发动机的瞬间使轴及轴承得到良好的润滑。
　　
　　参考文献：
　　[1]徐立汉，朱建江.废气涡轮增压器的正确使用[J].柴油机，2002，（06）.
　　[2]李良，雷钧，万仁辉.增压器金属密封件结构性能分析[J].北方交通大学学报， 2001，（04）.