涡轮增压的小秘密,统统告诉你

涡轮增压,是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术。

涡轮增压器因在高温高压环境下工作(温度高达900°C~1000°C),对各个部件以及润滑油的耐高温性和密封性要求极高。在全负荷状态下,涡轮的转速可达每分钟18万~20万转。

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机排气歧管相连,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。


涡轮增压工作原理

在发动机中高转速下,通过排出的压力、温度较高的废气驱动涡轮叶片旋转,带动位于进气端的叶片旋转,将增压后的空气压送到气缸中。整个过程中基本不损耗发动机动力,拥有良好的加速持续性。但在低速时涡轮不能及时介入,带有一定的滞后性。

PS:

发动机在低转速状态下踩下油门踏板到发动机转速升高、排气压力升高使涡轮快速运转并带动进气端叶片工作需要一定时间,即涡轮迟滞现象。一般来说,一定排量下的涡轮增压器越大其涡轮迟滞现象越明显。

相对于涡轮增压,机械增压(Super-charger)的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空压机旋转来压缩空气,进而实现增压效果。在低转速时,可以较早的进入工作状态,其动力提升的幅度高于涡轮增压,且没有涡轮增压低速迟滞现象。在高速运转时,机械增压器对发动机动力存在一定的损耗,此时动力提升不太明显甚至拖累发动机的动力输出。


双增压发动机

双增压发动机,是指一台发动机上装有两个增压器。

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压器),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。

如XC90的T6发动机采用的是机械+涡轮双增压技术。

发动机先利用机械增压介入,让低转速也能有很好的扭力输出,而到了中段速度之后(感觉约60km/h后,或者转速1800转开始),在介入涡轮,所以就不像其他单涡轮增压发动机,需要在低速时达到临界点转速才能带来动力的补充,机械增压可以更直接的帮助发动机弥补低速扭矩和动力响应。

说完涡轮增压,我们不得不提及中冷器和泄压阀(旁通阀)。

对于增压发动机来说,中冷器是增压系统的重要组成部件。无论是机械增压还是涡轮增压,都需要在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器. 

其作用是将增压的高温空气进行冷却后,再送入发动机气缸形成混合气进行燃烧。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下,有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。

PS:

1.有数据表明,在相同的空燃比条件下,增压空气的温度每下降10 ℃,发动机功率就能提高3%~5%。

2.而未经冷却的增压空气进入燃烧室容易导致发动机燃烧温度过高,造成故障。而且会增加发动机废气中的NOx的含量,造成空气污染。

在涡轮增压系统中有进气和排气两种泄压阀。

进气泄压阀其实是一个受发动机电脑控制的电磁阀,当需要的时候打开排气,将气体释放到叶轮之前,因为也被称为增压空气循环阀。其作用是在节气门关闭时,把进气管路中多余的空气排出,防止倒流的空气与高速旋转的进气叶片冲突,从而造成进气叶片的损坏。

排气泄压阀,其圆筒的内部安装了一个预设好压力的弹簧,由一根连杆与增压器排气口的旁通阀们相连。当排气压力达到一定上限时,阀门随之打开,从而实现控制增压值的目的。

主要缺点是距离增压器过近,高温会影响到控制压力的稳定性,由薄镀锌板制成的筒形壳体也很容易发生锈蚀或损坏。

其作用是当进入涡轮的废气压力达到一定数值的时候,阀门的弹簧会被顶起排出多余的废气,将涡轮转速控制在一定范围内。


涡轮增压常见故障

说完了理论知识,下面给大家罗列一些常见故障,以供学习探讨。 

故障一:涡轮增压漏油

现象1:

机油消耗量大,尾气烟色正常,动力不降低。

解决方案:

1.检查增压器进、回油管是否存在渗漏现象,若有则进行维修或更换。

2.检查增压器排气出口侧是否有机油。若有则为涡轮侧密封环损坏,应更换。


现象2:

机油消耗量大,排气冒蓝烟,但动力不下降。

解决方案:

打开中冷器软管,看管口、管壁是否粘附机油。若有应检查增压器回油管是否畅通。

若不畅通则是由于中间支承处积油过多引起,应将回油管疏通后装复。

若畅通,则是由于叶轮一端密封环损坏造成,视情况进行维修或更换。 


现象3:

机油消耗量大,排气冒蓝烟或黑烟,且动力下降。 

解决方案:

1.检查中冷器软管壁内有无机油、是否被压扁,使气流受阻或空滤芯有堵塞现象。 

2.若管口和管壁有机油,应清洗干净。


故障二:涡轮增压机械部件损坏


现象1:

发动机功率下降,且增压器有异响。 

解决方案:

1.异响若为金属摩擦声,则说明增压器转子轴承或止推轴承磨损过多,叶轮与增压器壳摩擦而产生,应进行更换。

2.异响若为气流声,则是由于增压器转子高速旋转,产生的旋转声音,或是进、排气接口处存在漏气现象。


现象2:

发动机功率下降,无增压效果。

解决方案:

1.检查增压器叶轮是否存在异常磨损或抱死现象,若存在则更换。

2.检查增压器转轴及轴承处是否存在严重积碳或磨损,应视情况进行维修或更换。

通常情况下,增压器压端气压和其本身的油压基本平衡,再加上密封系通的密封作用,机油不会漏出增压器,只有在很长时间怠速状况下稍有渗出,所以怠速时间一般不要超过10分钟。大多时候因发动机本身的问题没解决,如节气门粘合,空气滤芯不合格,三元催化器被堵塞或被直接捅破,出现机油消耗大现象,常被认为是增压器有问题。

PS:

1、机油加多时容易从曲轴箱进入进气系统,从而引起发动机烧机油冒黑烟或冒兰烟。

2、发动机本身烧机油,但由于增压有充分的供气,燃烧比较充分,无烧机油现象显现。

3、发动机气门漏气严重时,增压器增压困难,易造成增压器抖动,发动机噪音等,有时造成增压器螺冒脱落。

4、旁通阀被卡住或调节螺帽被非专业人士调整过,造成增压气漏气,从而使其压气效率降低,这时出现发动机无力,加速困难或冒黑烟现象。


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