发动机中涡轮增压器的应用Word文件下载.docx
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5.5.更换增压器、机油和机油滤清器后或长时间停机后再使用前应进行预运转………11
6涡轮增压器常见故障及排除…………………………………………………………………11
6.1、增压器转子轴卡死的原因………………………………………………………………11
6.2、增压器漏油的原因：
…………………………………………………………………11
6.3、增压器声音异常、发动机功率下降的原因：
…………………………………………11
7涡轮增压发动机的使用………………………………………………………………………12
8涡轮增压器的发展……………………………………………………………………………12
9结论……………………………………………………………………………………………14
谢辞………………………………………………………………………………………………14
附录………………………………………………………………………………………………15
参考文献…………………………………………………………………………………………15
英文资料…………………………………………………………………………………………15
中文资料…………………………………………………………………………………………15
摘要：
当今汽车主要依靠石油来生存，但是石油的储藏量毕竟有限。
另一方面，近几年来石油的价格已经有明显上升的趋势。
不难看出汽车节能降耗技术的推广不仅能够节约燃油，还能为自己乃至整个国家带来更多的经济利益。
因此汽车的核心——发动机的节能增效就显得尤为重要。
其中一个很好的方法就是安装涡轮增压器，其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，而耗油量却不会增加多少。
一台发动机装上涡轮增压器后其最大功率与未装增压器时可以增加40%甚至更高。
从另一个层面上说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。
在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯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。
本文主要从涡轮增压器的应用方面来介绍发动机的节能增效方法。
关键词：
发动机涡轮增压器压气机进气系统排气系统
Abstracts：
Nowadays,oilisthelifelineofautomobiles.Howeverthereservationofoilunderearthislimited.Besides,thepriceofoilhaswitnessedobviousrisinginrelentyears.Wewillnotfailtoseethatthespedingofthetechnologyofsavingenergywillnotonlysavefuelconsummation,butalsobringeconomicalprofitstoitselfandevenitsnation.Soboostinguptheefficiencyofgenerator—thecoreofcarisdistinguishinglyimportant.Oneoftheeffectivewaysistoinstallturbinesupercharger.Whosemainfunctionistoincreasethearnountofairthatgoesintothegenerator,andeventuallyimprovethepowerandtorqueofgeneratorbutmeanwhile,theconsummationoffuelincrensesunnoticeably.
Aftertheinstallmentofaturbinesupercharger.themaximumpowerofageneratorcouldincreaseby40%,comparcalwithitspowerwithoutoneofburningoilanddecreasethedischargeofpollutedair.Thatistoenhanceeconomization.Withpresenttechnologyturbinesuperchargeristheonlydecilethatmayincreasetheoutputpowerofgenerators,withoutaffectingitseffecienly.
Thispassagemainlyintroduleswaystoincreasetheeffecienlyofgeneratorsfromtheapplicationofturbinesupercharger.
Keywords:
Enginetheturbinewareofpressureboostcompressorenterangrysystemexhaustsystem
1概述
1．1增压器出现的背景
随着能源危机和对环境保护的迫切需要，节能工作势必要更加深入；
同时，由于工业生产上经济效益需求的提高，作为降低作业成本的直接有效措施，节能工作也更应该要加提前。
特别是对于我国这样一个发展中的大国家来说，怎么有效地利用和节约资源，使之更好地适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，已成为我国发展中一项重要的战略问题。
目前，汽车节油技术在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的发展和应用，并朝着多元化的趋势发展。
1.2什么是涡轮增压？
首先我们来弄明白什么事涡轮增压。
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，譬如奥迪A6的1.8T，帕萨特1.8T，宝来1.8T等等。
涡轮增压套件
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。
一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。
这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。
就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比1.8发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。
不过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。
增压器剖图如下
2增压器的原理与结构
2．1涡轮增压的原理
涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少有害气体排放的重要部件，它本身不是一种动力源，而是利用发动机排出废气的部分能量来工作，作用是向发动机提供更多新鲜的压缩空气。
涡轮增压器安装在发动机排气管上，发动机汽缸排出的废气推动涡轮叶轮转动，再带动压气机叶轮将空气加压送入汽缸。
因为进入汽缸的空气量增多，所以允许喷入更多的燃油或使燃油更充分地燃烧。
从而使发动机产生更大的功率且降低排放、降低油耗。
由于发动机进气管内的空气始终保持正压力，所以可以更有效的扫气，使残留在燃烧室里的废气清除的更干净，并冷却汽缸头、活塞和气门等，降低了零部件的热负荷。
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。
大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂，其实并不复杂，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。
2.2涡轮增压器结构
增压器分为三部分：
压气机部分、涡轮部分和中间体部分
1.压气机部分
a.作用：
吸入新鲜的空气并使其压缩后送入汽缸。
b.组成：
压气机壳体、叶轮和轴端螺母。
2.涡轮部分
利用发动机排出的高温高速气体驱动转子轴高速旋转.
涡轮箱、涡轮转轴和隔热罩。
3.中间体部分
a.作用：
支撑并润滑和冷却转子轴，阻止燃气和空气向轴承体内的油腔泄漏；
同理，也阻止油腔内的润滑油向外泄漏。
b.组成：
轴承体、浮动轴承、止推轴承板、止推片、挡油片、轴封套、O型圈和密封环等。
4.其他
a.放气阀作用：
该装置出厂时是经过精确的调整的，当它打开时，一部分燃气被旁通掉，即不再通过涡轮。
这样就限制了转子轴的转速也就控制了增压压力。
作用是使发动机在高速运转时消除进气管里空气压力过大（过增压）的可能性。
b润滑作用：
润滑油是通过油孔和油槽进入两个主轴承的，润滑油通过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承体和轴颈。
润滑油还有一部分从进油孔直接进入止推轴承，润滑油靠重力从中间体排出。
c.密封作用：
密封系统使中间体同涡轮端和压气机端分开，密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内并阻止燃气和空气从这两个区域流入中间体。
密封系统由密封环、O型圈、甩油环等组成并完成蜜蜂任务。
d.紧固件：
各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。
涡轮箱、压气机壳和转子总成靠螺栓和压板来连接紧固。
3增压器的种类
3.1、机械增压系统：
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。
3.2、气波增压系统：
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。
3.3、废气涡轮增压系统：
根据排气管中压力状况和排气能量的利用方式﹐废气涡轮增压系统一般分为定压增压系统和脉冲增压系统两类。
3.3.1定压增压系统
内燃机所有气缸的排气都通入一根粗大的排气总管﹐然后再流入涡轮机。
排气总管实际上起稳压作用﹐以使总管内的气体压力基本恒定。
这样﹐涡轮在稳定气流下工作﹐故涡轮机效率较高。
但采用这种系统时内燃机加速性能和低负荷性能较差﹐所以定压增压系统只适用于高增压﹑工况变化少的场合。
3.3.2脉冲增压系统
这种系统的特点是在排气管中造成尽可能大的压力脉动。
为此﹐排气支管被做得细而且短﹐涡轮尽可能靠近内燃机气缸。
排气互不干扰的几个气缸（通常是二缸或三缸）的排气支管连在一根排气管上﹐这样﹐每根排气管中就形成两个或三个连续的排气脉冲波。
涡轮机的喷嘴环按排气管数目分组隔开﹐它们互不干扰。
采用脉冲增压系统能充分利用排气能量﹐改善变工况性能﹔但涡轮是在脉动气流状态下工作﹐故涡轮机效率较低。
为克服两种系统的缺点﹐人们已研制出脉冲转换系统和多脉冲系统。
它们多用在气缸数不是3倍数的柴油机上。
废气涡轮增压器根据所用涡轮不同﹐废气涡轮增压器分为径流式和轴流式两种。
径流式涡轮增压器采用径流式涡轮和离心式压气机﹐流量较小﹐适用于中小功率内燃机﹔轴流式涡轮增压器采用轴流式涡轮和离心式压气机﹐流量较大﹐适用于大型柴油机。
（见彩图径流式涡轮增压器结构图﹑轴流式涡轮增压器结构图）
涡轮机由固定的喷嘴环﹑旋转的叶轮和涡轮壳组成。
喷嘴环与叶轮组合称为涡轮机的级。
在一些小型涡轮增压器中﹐为了缩小体积﹑减轻重量﹑简化结构﹐往往取消喷嘴环﹐涡轮壳兼具喷嘴环的作用﹐这称为无叶涡轮壳。
离心式压气机又称离心压缩机﹐由进气道﹑工作轮﹑扩压器和出气蜗壳组成。
在小型涡轮增压器中﹐进气道和出气蜗壳布置在同一壳体上﹐称为压气机壳。
扩压器又分为有叶扩压器和无叶扩压器。
涡轮机的叶轮和压气机的工作轮共享一根转动轴﹐三者组成转子。
转子由径向轴承和轴向止推轴承支承。
由于转子的转速很高﹐必须严格检查其动平衡和适当选择轴承类型才能保证涡轮增压器可靠工作。
废气涡轮增压器的主要性能参数及其范围现代涡轮增压器是批量生产的系列化产品﹐由生产厂按内燃机的功率区段分档形成若干个基本型。
在基本型上适当修改压气机和涡轮机的结构尺寸﹑壳体结构等即可形成变型产品﹐用以满足各类内燃机的增压要求。
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。
3.4、复合增压系统：
即废气涡轮增压和机械增压并用，这种装置在大功率柴油机上采用比较多，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。
4涡轮增压器的优缺点
1、优点：
1905年﹐瑞士工程师a.比希首先提出利用内燃机排气能量驱动涡轮增压器进行增压的设想﹐并于19111914年间完成了第一次试验﹐1923年开始用于柴油机。
1950年以来﹐废气涡轮增压技术获得了广泛的应用。
普通柴油机采用废气涡轮增压可提高功率30～50％。
而专门设计的高增压柴油机﹐在增压压力为0.3兆帕时平均有效压力可达2兆帕。
若采用两台串联的涡轮增压器和两台空气冷却器的两级增压方案﹐可使增压压力达到0.4～0.5兆帕﹐在采用低压缩比（7～8）以限制机械负荷的条件下已能使平均有效压力提高到2.5～3.1兆帕以上。
功率大于70千瓦的柴油机已大多具有增压变型产品﹐功率大于350千瓦的柴油机几乎都已是增压柴油机。
废气涡轮增压系统由废气涡轮增压器和内燃机进﹑排气系统组成。
内燃机由于受结构尺寸的限制﹐燃烧气体在气缸内不能充分膨胀至大气压力。
因此﹐排气开始时气缸内的燃气压力远比大气压力高﹐这样﹐排气就具有一定能量。
废气涡轮增压系统将排气能量有效地传给涡轮机﹐使涡轮机获得较高的效率﹐同时有利于内燃机气缸的扫气。
2、缺点：
诚然，涡轮增压的确能够提升发动机的动力，不过它的缺点也有不少，其中最明显的就是动力输出反应滞后。
我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，也就是说从你大脚踩油门加大马力，到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差，而且这个时间还不短。
一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。
如果你要突然加速的话，瞬间会有提不上速度的感觉。
随着技术的进步，虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进，但是由于设计原理问题，因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定诧异的。
譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车，在实际的行驶之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度过了那段等待期，1.8T的动力同样会窜上来，因此如果你追求驾驶的感觉的话，涡轮增压引擎并不适合你，如果你是跑高速之类的，涡轮增压才显得特别有用。
如果你的爱车经常在城市内行驶，那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了，因为涡轮并不是随时都在启动的，事实上在日常行车中，涡轮增压的启动机会很少，甚至不使用，这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。
就拿斯巴鲁（富士）翼豹的涡轮增压来说，它的启动是在3500转左右，最明显的动力输出点则是在4000转左右，这时候会有二次加速的感觉，并一直持续到6000转甚至更高。
一般市内驾驶我们的换档实际都只是在2000－3000之间，5挡能够上到3500转估计速度都破120了，也就是说除非你故意停留在低档位，否则不超过120公里的时速涡轮增压根本无法启动。
没有涡轮增压的启动，你的1.8T其实也就只不过是一部1.8动力的车而已，2.4的动力只能是你的心理作用了。
此外涡轮增压还有维护保养方面的问题，就拿宝来的1.8T来说，6万公里左右就要更换涡轮了，虽然次数不算多，毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费，这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。
5涡轮增压器的正确使用
5.1.选用质量等级与黏度等级合适的发动机润滑油，并按期换油，经常检查、调整润滑油压力。
废气增压器出现故障大都是因发动机的润滑系统和冷却系统出现问题后所引起，润滑不良与散热不良是主要原因。
润滑不良既有因润滑系统机件性能不良（如机油泵磨损过度导致供油不足）造成的，也有因润滑油的质量等级低，其性能满足不了发动机在高负荷、高增压和高速运转的情况而造成；
还有因润滑油的黏度等级选择不当（黏度过大，使之流动阻力大、供油不足；
黏度过小，导致泄漏量大、压力不易建立起来和润滑不连续）所造成。
散热不良，既使得发动机过热，也引起润滑油黏度下降而使润滑不良。
发动机正常工作时，废气增压器转轴的转速高达每分钟几万转至十几万转，且具有一定压力和较高温度的废气与涡轮直接接触，在高速和高温工作条件下运转的增压器，润滑系统必须提供数量充足、温度和黏度适中的润滑油。
发动机采用何种质量级的润滑油，取决于发动机是否装有增压器及增压的大小，一般可按附表选用合适的柴机油。
另外，发动机润滑油的黏度等级应根据地区、季节的气温进行确定，且应尽量选用多级油，减少季节换油，加大适用的温度范围。
发动机的技术状况、工作条件及润滑油的使用时间，是造成在用润滑油劣化变质的基本因素。
随着机油使用时间的增长，润滑油中的劣化物逐渐增多，而添加剂逐渐消耗，其质量指标如黏度、中和值、不溶物和铁的含量等均会发生变化，导致润滑性能下降。
经常对在用油进行取样化验并按质换油，是提高发动机增压器的可靠性和延长其使用寿命的重要措施之一。
增压类型压力升高比k柴机油级别使用环境
低增压型<
1.4CC潮湿海洋地区
中增压型1.4-2.0CD一般地区
高增压型>
2.0CE高原地区
除上述以外，要保证良好的润滑性，还须经常检查调整润滑油的压力。
压力过高，易损坏增压器的油封，破坏其密封性，造成排气时。
漏油和烧机油；
压力不足，润滑不连续，极易造成增压器轴承损坏及其他配合摩擦表面非正常磨损。
我单位一台英格索兰公司产的双钢轮压路机，因输油泵渗漏柴油到机油内，导致润滑油黏度下降，润滑油油压低，使增压器短期内就被损坏了。
5.2.发动机启动和熄火停机时应严格遵守操作规范
发动机启动后，应以中低速运转，使润滑油的温度上升，待其流动性较理想后才能高速运行，避免润滑油因黏度大高速运行时供油不足，或发动机启动后立刻高速运转而机油还未供到增压器的情况发生。
发动机在熄火前应逐渐降低转速，以怠速运转几分钟，待润滑油温度和增压器转轴速度降下来后再熄火；
如果突然熄火，机油泵停转不供机油给增压器，而此时增压器转轴因惯性还以高速运转，会导致增压器因缺少润滑和冷却而损坏。
5.3.及时维护进气管路和更换空气滤清器
增压器工作寿命的长短与进气系统也有很大关系，只有供给充足、干净的空气才能保证增压器长）无故障地工作。
若有较大颗粒的灰尘或沙粒进入压气机，会立刻损坏增压器，使其工作轮叶片弯曲或使其失去平衡。
进气系统的进气阻力应尽量小，如果空气滤清器堵塞，将降低发动机功率，同时压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而损坏，造成发动机烧机油甚至"
飞车"
等事故。
5.4.调整好供油时间和供油量，使燃烧充分减少燃烧积炭和防止废气过热
发动机工作粗暴，燃烧不完全及废气过
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