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涡轮增压器毕业论文管理资料

河南职业技术学院

毕业设计（论文）

题目涡轮增压器故障原因分析及使用维护

系（分院）汽车工程系

学生姓名张俊

学号07184008

专业名称汽车检测与维修

指导教师高云

2010年4月26日

涡轮增压器故障原因分析及使用维护

张俊

摘要：

涡轮增压已经越来越多的被汽车所使用，也越来越多的被人们所知悉，他的好坏决定着现代汽车动力性，本文主要浅析涡轮增压的使用维护及简单故障原因分析

关键词：

涡轮增压、使用维护、故障分析

一、引言：

随着国民经济的迅猛发展，汽车产量逐年增加，2006年已达720万辆。

我国汽车保有量越来越多，车型也越来越复杂。

尤其是高科技的飞速发展，一些新技术、新材料在汽车上得到广泛应用，而涡轮增压在汽车上的应用则赋予汽车更强更大的动力性，且涡轮增压发动机的耗油量也并不比不增压的发动机耗油量高多少，在汽车使用中，增压器难免会有问题，而这将直接影响发动机的动力性，分析研究增压器故障，现象，探索和研究增压器的结构原因具有重大的现实意义。

本文重点通过增压器的结构原理及一些日常维护，正确认识增压器故障，更好的使用和维护增压器。

二、涡轮增压的日常应用：

涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。

涡轮增压的英文名字为Turbo，一般来说，如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。

相信大家都在路上看过不少这样的车型，，，

三、涡轮增压的原理与类型

最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。

众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。

因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都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，使之增压进入汽缸，当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

其实增压器并不复杂，涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。

首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。

然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。

这样一个整体的涡轮增压装置就做好，你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。

：

这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。

其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。

但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。

　：

利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。

这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。

　：

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。

复合增压系统即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。

发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。

这种装置在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，TSI发动机（这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。

在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。

随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。

机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。

在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）采用了了这一系统。

其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及

四、涡轮增压的使用与维护

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。

主要我们要遵循以下的方法：

，不能急踩加速踏板，应先怠速运转三分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能变好，从而使涡轮增压器得到充分润滑，然后才能提高发动机转速，起步行驶，这点在冬天显得尤为重要，至少需要热车5分钟以上。

，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，机油润滑会中断，涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间，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。

这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。

此外发动机突然熄火后，此时排气歧管的温度很高，其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积炭。

当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。

因此发动机熄火前应怠速运转三分钟作用，使涡轮增压器转子转速下降。

此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在10分钟之内。

。

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，建立润滑油膜块，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。

，防止杂质进入，因为涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小，如果机油润滑能力下降，就会造成涡轮增压器的过早报废。

，防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮，造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。

。

因为如果密封环没有密封住，那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统，将机油变脏，并使曲轴箱压力迅速升高，此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧，从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。

，润滑油管和接头有没有渗漏。

，维修及安装时的工作环境要求很严格，因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修，而不是到普通的修理店。

五、涡轮增压的常见故障及原因分析

涡轮增压器（见图）利用发动机排出的废气驱动发动机主动叶轮，与主动叶轮同轴的从动叶轮也以同样转速转动。

怠速时，叶轮转速约为12000r／min，当加速踏板踩到底时，叶轮转速约为135000r／min,，因从动叶轮在发动机进气端，故加大了进气压力和进气量，避免发动机在较高转速下进气迟滞；能大幅度提高发动机功率和转矩，且最大转矩峰值呈平直线状。

1）增压器突然停止运转。

其原因多为增压器轴承损坏、转子组烧坏，外界物将涡轮、泵轮叶片打坏而卡死等。

2）增压器涡轮或泵轮端“排油”。

当增压器转子轴磨损严重，转子轴密封环失去作用，或操作不当造成润滑条件恶劣致使密封环磨损、拉伤而失效时，涡轮端或泵轮端会出现“排油”故障。

涡轮端“排油”，会使排气管、消声器产生大量油污和积炭，增大排气阻力，降低增压器的转速，使发动机动力下降；泵轮端“排油”，会使发动机进气管道存有大量机油，机油消耗加大，进气阻力增大，发动机动力便下降。

3）增压器振动剧烈且有噪声。

其主要原因是由于转子轴严重磨损，使轴承间隙加大产生振动，涡轮与泵轮损坏或沾有油泥使转子动平衡被破坏而产生噪声和振动。

若噪声明显表现出是金属摩擦，则是泵轮或涡轮叶片与壳体碰擦。

4）增压器气喘。

因进气系统堵塞，如空气滤清器堵塞、进气道油灰沉积等原因，造成发动机增压压力下降且产生较大波动，在增压器泵轮端发出如气喘的异响，伴随发动机工作不稳，动力下降，排气管冒黑烟。

5）增压器增压力下降。

进气管道堵塞、轴承与轴磨损、涡轮或泵轮叶片变形或损坏、与壳体摩擦等均会造成增压压力下降。

（1）外观检查观察涡轮与泵轮以外排、进气联接法兰和接头有无裂纹、漏气等现象，特别要观察增压器“排油”现象是否严重。

这点在压气机至进气管之间的橡胶管接头上最为明显。

若该接头处仅表现为轻微地渗油，仍属正常现象。

若此地漏油严重，表明增压器已不能再使用。

此外发动机停机后，用听诊器可以听到增压器转子依靠惯性转动的声音，声音若持续1min以上的时间，表明增压器性能良好。

（2）压气机泵轮部分检修拆卸压气机与进气管道的连接，观察压气机叶轮和泵壳的摩擦情况、漏油情况以及叶片的损坏情况。

若发现叶轮与泵壳有摩擦，而泵壳摩擦部位附着物较坚固，表明泵轮内有损坏；如果发现是外来物损伤了泵轮，或者泵轮轴漏油现象严重，均应对增压器进行维修。

（3）旋转组件检修若检查涡轮与泵轮没有明显损坏，用手迅速转动增压器转子，应该旋转自如，无明显的研磨噪声和阻滞现象，否则表明轴已烧损。

用千分尺检查转子轴轴向间隙以及涡轮端和泵轮端的径向间隙，其值不得超过标准范围。

分解拆装旋转组件时，必须做好压气机叶轮、转子轴及锁紧螺母的相对位置记号。

更换压气机叶轮要做动平衡试验。

安装涡轮端和泵轮端两密封环时，开口互成180º，相对中间壳进油口成90º。

压气机叶轮锁紧螺母要按规定扭矩拧紧。

（4）涡轮机涡轮部分检修从涡轮机出气口将排气管道拆除，检查涡轮叶片以及壳体摩擦情况、漏油情况和叶片损坏情况。

若发现叶片与壳体有摩擦，而壳体上的附着物坚硬而牢固，可能是涡轮内有损坏，此时必须拆卸修理。

若发现积油严重，则应观察该油是从排气系统带来的，还是从涡轮中心排出的，若积油来自轴心且较严重，表明涡轮轴的密封环失效，应对增压器拆检维修。

若积油来自排气系统，而叶轮上积油较多，就将涡轮拆卸清洗。

六、涡轮增压维修实例

故障１发动机机油消耗高

车型：

宝来１．８Ｔ

故障现象：

将发动机机油加至油尺的上限后，车辆在行驶１０００ｋｍ后回到服务站，补加机油４５０ｍＬ。

检查分析：

根据该车的具体结构分析，导致发动机机油消耗高的原因有５个：

①气门油封漏油。

②活塞与气缸筒密封不严。

③曲轴箱强制通风ＰＣＶ阀故障。

④涡轮增压器油封漏油。

⑤发动机油底壳衬垫、油封等处泄漏。

图1涡轮增压器未漏油

观看发动机外部没有漏机油痕迹，说明所减少的机油是进入气缸消耗的。

拆开涡轮增压中冷器的连接管，发现中冷器内壁只有微量机油，根据以往经验，如果涡轮增压器（图１）油封漏油，在中冷器内会积存大量机油，所以该发动机的涡轮增压器油封没有损坏。

根据排气管无明显蓝烟冒出的现象，说明消耗机油的大部分在发动机内被加热而变成了积炭，进而怀疑气门油封泄漏。

经拆下４只喷油器用内窥镜观察进气门，发现１缸进气门的背面有很多积炭，由此判断是１缸进气门油封损坏。

故障排除：

由于用户要求降低维修费用，我们决定只更换１只气门油封，并采用了不拆气缸盖换气门油封的方法。

于是拆下气门室罩和第１缸火花塞，将曲轴转动到第１缸压缩行程上止点，向第１缸内充入压缩空气，拆下凸轮轴更换了第１缸进气门油封。

在将车辆交付用户后并电话跟踪，用户反映该车在２次换机油保养之间未缺机油。

故障２冷车暖机阶段排气管排气不稳

车型：

宝来１．８

故障现象：

凉车起动后，排气管排气不稳，发动机抖动时间较长。

图2二次空气喷射装置正常

检查分析：

发动机冷起动后的暖机阶段，发动机控制单元为维持正常燃烧和稳定怠速，不进行λ调节，喷油器的喷油量很大，混合气较浓，混合气燃烧不完全，尾气排放污染物严重。

为此在宝来１．８和１．８Ｔ轿车上安装了二次空气喷射装置（图２），它的作用是降低冷车起动时的尾气污染。

在暖机阶段，二次空气喷射装置将新鲜空气喷入发动机的排气管，使废气中可燃烧成分继续燃烧，以减少排放污染物，使之达到欧Ⅲ排放标准。

二次空气喷射的时间视冷却液温度而定，最长时间不超过１００ｓ。

在二次空气喷射时，排气管排气不稳，但不稳定现象不会超过１００ｓ，夏季不稳定时间短一些，冬季不稳定时间长一些，但都属于正常情况。

如果排气不稳和发动机抖动的时间较长，可能是气门、气门座圈及燃烧室积炭过多所致，这就需要清洗积炭。

但第一步工作是查询故障码和阅读数据流，如果有问题应先排除，其次再进行其他的诊断或故障排除，如清洗积炭（打吊瓶）和燃油系统免拆清洗。

故障排除：

使用故障诊断仪Ｖ．Ａ．Ｇ１５５１查询没有记忆故障码，数据流均正常。

然后对该车进行积炭与燃油系统免拆清洗，经试验暖机阶段排气管排气不稳的时间缩短，暖机快怠速抖动现象明显好转。

故障３分线盒插头松动导致经常熄火

车型：

宝来１．８

故障现象：

用户反映早晨起动车辆时，发动机抖动特别严重，急加油就熄火，熄火后很难起动，热车有时发动机也抖动。

检查分析：

用故障诊断仪Ｖ．Ａ．Ｇ１５５２检测，查询发现故障码２个：

“１６４８５——空气流量计Ｇ７０信号不可靠；１６５１５——１号氧传感器信号电压过低”。

清除故障码后起动发动机，２个故障码重现。

试更换空气流量计Ｇ７０、前氧传感器Ｇ３９（图３），故障依旧。

按照维修手册的要求，用万用表测量Ｇ７０、Ｇ３９的线路及电压均正常。

后经反复试车，发现在热车情况下，特别是车辆行驶在颠簸的路面上时，发动机有时还熄火，所以怀疑线束插头有松动的地方。

图3氧传感器正常

故障排除：

在检查线束过程中，发现流水槽下方分线盒的线插头松动，插实后故障排除。

总结：

从电路图看到空气流量计Ｇ３９与前氧传感器Ｇ３９的连接线并不通过流水槽下面的分线盒，由Ｇ７０的插头直接引到控制单元插头，Ｇ３９本身连接一段线束，在三元催化器附近由Ｇ３９的插头直接引到控制单元。

控制单元记忆这２个故障码的原因，可能是由于分线器插头接触不良使别的导线产生干扰信号，导致发动机控制单元错误记忆故障码。

这仅是本人的一个想法，有待与同行讨论。

故障４遥控锁车时防盗警报喇叭和灯光无提示

车型：

宝来１．８ＴＡＴ

故障现象：

当使用遥控器锁车时，防盗警报喇叭不发出提示音，所有转向灯不闪亮。

但用遥控器开锁时，防盗警报喇叭发出２响提示音，同时所有转向灯闪亮２次。

检查分析：

用故障诊断仪Ｖ．Ａ．Ｇ１５５１进入舒适系统地址码４６，查询舒适系统控制单元Ｊ３９３无故障码存储。

再查询这２个功能是否被设置，进入４６－１０－０７（响声提示）和０９（灯光提示），看到显示的都是ＯＮ（打开设置），而不是ＯＦＦ（关闭设置）。

在此设置下，用遥控器锁门时防盗警报喇叭应该响１响，同时所有转向灯应闪亮１次。

图4接触开关

根据检查的结果和故障现象，笔者怀疑舒适系统控制单元未进入防盗预警状态。

因为舒适系统控制单元在没有收到４个车门、发动机舱盖及行李舱盖接触开关（图４）的闭合信号时，不进入防盗预警状态，防盗预警喇叭、转向灯光不会发出提示。

经查阅电路图，看到每个车门的机械锁内都装有门锁接触开关（感知车门打开还是关闭状态），在发动机舱盖锁内装有接触开关Ｆ２６６，在行李舱盖锁内装有接触开关Ｆ１２４。

经询问用户得知，此车的前部以前发生过碰撞事故，所以初步判断是Ｆ２６６的安装位置不正确或触点接触不良。

故障排除：

首先对Ｆ２６６开关的位置进行调整，经试验用遥控器锁门时，防盗警报喇叭响１声，４个转向灯闪亮１次，故障排除。

结束语

本文介绍了涡轮增压器故障，现象，探索和研究了增压器的结构原因，通过增压器的结构原理及一些日常维护，正确认识增压器故障原因、解决办法，维修方式，以及如何正确使用、维护汽车涡轮增压器，尽量避免增压器的故障发生，延长使用寿命。

对于未来，随着汽车对动力性的需求量逐渐增大，涡轮增压的使用也会越来月频繁，不仅是在货车领域，在小汽车领域的的发展也将成为主流，而正确认识和使用涡轮增压器也将是我们每个人都应该象英语与开车一样被我们所接受。

致谢

衷心感谢导师对本人的精心指导。

他的言传身教将使我终生受益。

对于他的热心指导与帮助，本人不胜感激。

感谢职业学院老师和同窗们的关心和支持！

感谢所有帮助过我的人们

参考文献：

《增压器——汽车专业维修培训丛书》赵雨旸主编

《柴油机涡轮增压技术》陆家祥

《汽车维修与保养》2007年第1期

《涡轮增压器》作者:

无锡动力机厂编

河南职业技术学院汽车工程系系

毕业设计（论文）任务书

姓名

张俊

专业

汽车检测与维修

班级

汽修064

毕业设计（论文）

题目

涡轮增压器故障原因分析及使用维护

毕业设计（论文）选题的目的与意义

①掌握涡轮增压的使用维护及简单故障原因分析

②了解涡轮增压的工作原理

毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）

《增压器——汽车专业维修培训丛书》赵雨旸主编

《柴油机涡轮增压技术》陆家祥

《汽车维修与保养》2007年第1期

《涡轮增压器》作者:

无锡动力机厂编

毕业设计（论文）工作进度计划

①2009年1月确定论文题目并收集相关论文资料

②2009年2月开始论文编辑

③2009年4月进行修改并完成

接受任务日期年月日

要求完成日期年月日

学生签名：

年月日

指导教师签名：

年月日

系（分院）

主任（院长）签名：

年月日

毕业设计（论文）指导教师评阅意见表

姓名

张俊

学号

06184008

性别

男

专业

汽车检测与维修

班级

汽修064

毕业设计（论文）

题目

涡轮增压器故障原因分析及使用维护

评

阅

意

见

成绩

指导教师签字

年月日

毕业设计（论文）答辩意见表

姓名

张俊

学号

06184008

性别

男

专业

汽车检测与维修

班级

汽修064

毕业设计（论文）

题目

涡轮增压器故障原因分析及使用维护

答辩时间

地点

答辩

小组

成员

姓名

职称

学历

从事专业

组长

成员

秘书

答

辩

小

组

意

见

答辩成绩：

答辩小组组长签名：

年月日