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研究現(xiàn)代汽車渦輪增壓器的原理及使用
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)高檔汽車的增加，渦輪增壓器被廣泛使用，通過(guò)對(duì)渦輪增壓器的工作原理的了解，采取正確使用、安裝及檢測(cè)方法，可以增加其使用壽命。
關(guān)鍵詞：渦輪增壓器 檢查 裝配
目前，日本的很多廠家喜歡使用Turbo技術(shù)，典型代表是富士系列和三菱EVO。在歐洲最早把Turbo引入到汽車上來(lái)的就瑞典的審寶，后來(lái)沃爾沃也開始使用增壓技術(shù)。德國(guó)也有兩家車廠喜歡用渦輪增壓，即奧迪和保時(shí)捷，代表車型是RS6和911Turbo。隨著國(guó)內(nèi)高檔汽車的增加，渦輪增壓器被廣泛使用，對(duì)于一般用戶來(lái)講，能夠初步掌握渦輪增壓器的原理及作用，從而采用正確的使用方法，對(duì)延長(zhǎng)期使用壽命、節(jié)約成本是十分必要的。
一、渦輪增壓器的工作原理
渦輪增壓器的組成由渦輪，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。工作原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫高壓廢氣驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪旋轉(zhuǎn)，廢氣渦輪帶動(dòng)同一軸上的壓氣機(jī)共同旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)壓縮由空氣濾清器過(guò)濾后的空氣，使空氣被壓縮后增壓進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的裝置，減少?gòu)U氣中CO、HC、CL粒等有害物的排放。廢氣渦輪與壓氣機(jī)通常裝成一體。
二、渦輪增壓器的作用
渦輪增壓器按增壓方式分為廢氣渦輪增壓器、復(fù)合式廢氣渦輪增壓器和組合式渦輪增壓器。它們的作用分別如下：
1.廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有一定能量的廢氣進(jìn)入渦輪并膨脹做功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動(dòng)與渦輪機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)工作葉輪，在壓氣機(jī)中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。廢氣渦輪與壓氣機(jī)通常裝成一體，便稱為廢氣渦輪增壓器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，一般柴油機(jī)合理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。
2.復(fù)合式廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓器是將廢氣動(dòng)力渦輪與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)起來(lái)工作，稱為復(fù)合式廢氣渦輪增壓器。在某些增壓度較高的柴油機(jī)上，廢氣能量除驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器外，尚有多余的能量用于驅(qū)動(dòng)低壓廢氣動(dòng)力渦輪，該動(dòng)力渦輪通過(guò)齒輪變速器及液力耦合器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸聯(lián)接。這樣，廢氣渦輪增壓器達(dá)到增壓的目的，而廢氣動(dòng)力渦輪將廢氣能量直接變?yōu)楣β仕徒o曲軸。復(fù)合式廢氣渦輪增壓器可充分利用廢氣能量，使動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能大為改善，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且技術(shù)難度大。
3.組合式渦輪增壓器。組合式渦輪增壓器由廢氣渦輪增壓與進(jìn)氣慣性增壓組合而成。在該增壓系統(tǒng)中，除廢氣渦輪增壓器外，還有由穩(wěn)壓箱、共振管、共振室等構(gòu)成的進(jìn)氣慣性增壓系統(tǒng)，利用壓力峰值可進(jìn)一步提高增壓后的進(jìn)氣壓力。該系統(tǒng)使柴油機(jī)加速性能變好，并對(duì)改善柴油機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩有利。
三、渦輪增壓器的使用
我們正確使用汽車渦輪增壓器，使其保持良好的工作性能，滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作需求。發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作情況下，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速在8-12萬(wàn)/分鐘（r/min），渦輪排氣的溫度可達(dá)600-900攝氏度。
1.正確使用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油
發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油要按說(shuō)明書規(guī)定使用，對(duì)于低增壓柴油機(jī)，應(yīng)選用不低于CC級(jí)的柴機(jī)油，對(duì)中增壓柴油機(jī)，應(yīng)選用不低于CD級(jí)的柴機(jī)油。對(duì)高增壓柴油機(jī)一般采用CH級(jí)的柴機(jī)油。發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)要按發(fā)動(dòng)機(jī)工作小時(shí)要求及時(shí)更換機(jī)油和機(jī)油濾清器，保證油質(zhì)，使增壓器得到良好的潤(rùn)滑和散熱。
2.保持正常的潤(rùn)滑系統(tǒng)機(jī)油壓力
柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)機(jī)油壓力低于0.15MPa時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查，增壓器轉(zhuǎn)子軸與軸承潤(rùn)滑，以免機(jī)油壓力過(guò)低造成燒損，機(jī)油壓力過(guò)高也可造成機(jī)油竄入渦輪室或壓氣機(jī)室。嚴(yán)禁發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以防機(jī)油壓力過(guò)低使增壓器潤(rùn)滑不良。
3.發(fā)動(dòng)機(jī)的正確預(yù)熱
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后不能急加發(fā)動(dòng)機(jī)油門，應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5min，以保證增壓器軸承得到充分的潤(rùn)滑，增壓器的軸承是浮動(dòng)軸承，如潤(rùn)滑不良可使軸承瞬間燒損。在冬季低溫啟動(dòng)發(fā)動(dòng)后急加油門可損壞增壓器油封，要使發(fā)動(dòng)機(jī)至少怠速預(yù)熱5min。
4.發(fā)動(dòng)機(jī)的正確熄火
發(fā)動(dòng)機(jī)在熄火前應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5min。如發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下突然熄火停止工作，機(jī)油壓力為零，而增壓器的轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器在高轉(zhuǎn)速下停止?jié)櫥瑹崃课幢粰C(jī)油帶走及時(shí)冷卻，使增壓器的局部溫度可達(dá)900-1000攝氏度，產(chǎn)生軸承燒損和機(jī)油結(jié)焦產(chǎn)生積碳。所以在高轉(zhuǎn)速下應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5min，來(lái)降低增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和降低增壓器的溫度。
四、渦輪增壓器檢查
1.渦輪增壓器工作情況檢查
發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和中速及變換發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速情況下檢查，使增壓器應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)均勻，無(wú)金屬撞擊或金屬磨擦異響，無(wú)喘振或不正常振動(dòng)現(xiàn)象。
2.渦輪增壓器外部檢查
經(jīng)常檢查增壓器固定情況，排氣和導(dǎo)管使否漏氣潤(rùn)滑油管和接頭是否漏油，例如卡特彼勒電控柴油機(jī)3512B裝配水冷卻增壓器，要檢查冷卻水管和接頭密封是否漏水。出現(xiàn)滲漏及時(shí)檢修。
3.渦輪增壓器渦輪及空壓輪檢查
檢查渦輪和空壓輪應(yīng)完整清潔，渦輪葉背面有積碳，是機(jī)油焦化或機(jī)油燃燒產(chǎn)生積碳�？諌狠喨~背面有積塵，是進(jìn)氣管路漏氣。在拆檢時(shí)應(yīng)注意不要碰撞損壞葉輪。
4.渦輪增壓器密封環(huán)檢查
要經(jīng)常檢查密封環(huán)是否密封，密封不良可使機(jī)油進(jìn)入進(jìn)氣管道及氣缸燃燒。造成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油燒損。
五、增壓器的裝配
增壓器的裝配必須注意幾點(diǎn)：
1.安裝前應(yīng)將增壓器的所有零、部件采用非堿性清潔劑和軟刷清洗干凈，并用壓縮空氣吹干。安裝時(shí)各摩擦面應(yīng)加注潤(rùn)滑油，以防止零件拉傷。經(jīng)過(guò)浸泡不能除去積碳層的零件，必要時(shí)用毛刷清除，嚴(yán)禁用金屬或硬刷子。
2.葉輪必須經(jīng)過(guò)單件動(dòng)平衡，轉(zhuǎn)子總成必須經(jīng)整體平衡效驗(yàn)合格后裝配。
3.渦輪端和壓氣機(jī)端兩密封環(huán)開口互成180度安裝，密封環(huán)開口想對(duì)中間體進(jìn)油口成90度。
4.裝配渦輪軸、壓氣機(jī)葉輪及鎖緊螺母的相對(duì)位置記號(hào)需對(duì)正。
5.增壓器各間隙的裝配應(yīng)依據(jù)其型號(hào)的主要技術(shù)數(shù)值。
6.裝配完畢，應(yīng)從增壓器進(jìn)油口加注適量機(jī)油，加入同時(shí)應(yīng)手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，測(cè)聽有無(wú)碰、擦異響，及卡阻現(xiàn)象，如有應(yīng)查明原因并排除。更換新增壓器總成時(shí)，應(yīng)在安裝前從增壓器進(jìn)油口加注適量機(jī)油，加入同時(shí)應(yīng)手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，以保證增壓器在安裝后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬間使軸及軸承得到良好的潤(rùn)滑。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐立漢，朱建江.廢氣渦輪增壓器的正確使用[J].柴油機(jī)，2002，（06）.
[2]李良，雷鈞，萬(wàn)仁輝.增壓器金屬密封件結(jié)構(gòu)性能分析[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001，（04）.
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