奥迪A6涡轮增压系统故障诊断与排除.docx

1、奥迪A6涡轮增压系统故障诊断与排除 正 文摘要 3ABSTRACT 4第一章 汽车废气涡轮增压器概况 51.1汽车加装增压器的目的 51.1.1汽车涡轮增压器的作用 51.1.2 汽车加装增压器的负面影响 51.2 汽车涡轮增压的种类 51.2.1废气涡轮增压系统 51.2.2机械增压系统 61.2.3复合增压系统 71.2.4气波增压系统 81.3 废气涡轮增压器的工作原理 81.3.1内燃机的基本工作原理及其同空气增压系统的关系 81.3.2汽车涡轮增压器的工作原理 81.4 废气涡轮增压系统的特点 101.4.1 废气涡轮增压发动机的优点 101.4.2废气涡轮增压发动机的缺点 101.

2、5 废气涡轮增压器的组成 111.5.1废弃涡轮增压器的控制系统 111.5.2废弃涡轮增压器的冷却系统 121.5.3弃涡轮增压器的润滑系统 121.5.4气涡轮增压器的零部件 13第二章 汽车废气涡轮增压器的维护及保养 152.1 使用废气涡轮增压器的注意事项 152.1.1发动机润滑油压力建立以前必须使发动机保持在怠速状态 152.1.2在发动机停车之前要使它的温度和转速逐步地从最大值降下 152.1.3预先润滑涡轮增压器 152.1.4低温时启动发动机必须谨慎 162.1.5要避免发动机长时间的怠速 162.2 废气涡轮增压器的性能维护 162.3奥迪废气涡轮增压器的启动和安装步骤 1

3、72.4 废气涡轮增压系统的使用问题 18第三章 汽车废气涡轮增压器的维修 213.1 废气涡轮增压器的常见故障 213.2 奥迪A6轿车废气涡轮增压器的故障诊断与排除 223.2.1涡轮增压器故障诊断流程 223.2.2汽车废气涡轮增压器的检测与诊断 243.2.3汽车涡轮增压发动机检测的注意事项 263.3 奥迪A6轿车废气涡轮增压器典型故障案例分析 28结束语 29致 谢 30参考文献 31摘 要 涡轮增压简称 Turbo，如果在轿车尾部看到 Turbo 或者 T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。废气涡轮增压器（Tubro）实际上就是一个气体压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动

4、力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，发动机充气系数得到提高，从而增加发动机了输出功率。本文主要介绍奥迪轿车废气涡轮增压器的构造和工作原理，分析了废气涡轮增压器产生故障的原因，诊断方法，以及对他的保养及使用进行了阐述，结合自己的实际工作总结了废气涡轮增压器检查、诊断和排除法。关键词： 奥迪轿车；废气涡轮增压器；故障诊断与排除ABSTRACTTurbocharged referred to Turbo, Turbo to see

5、 if the rear of the car or T, which indicates the car is turbocharged engine used in the engine. Exhaust gas turbocharger (Tubro) is actually a gas compressor. It is the use of engine exhaust as a power turbine to drive a turbine chamber, turbine and driven coaxial the impeller, the impeller to comp

6、ress the air filter pipe sent by the fresh air, and then into the cylinder. When the engine speed to accelerate, speed and exhaust gas turbine synchronous speed is accelerated to increase the degree of air compression, the engine into the air to get the corresponding increase in inflation factor of

7、the engine is improved, thereby increasing the engine output power. This paper describes the Audi exhaust gas turbocharger structure and working principle, analysis of the exhaust gas turbocharger produces the causes, diagnosis, and for his maintenance and use of a set, combined with their practical

8、 work summarizes the emission turbocharger detection, diagnosis and exclusion.Keywords: Audi; exhaust gas turbocharger; Troubleshooting第一章 汽车废气涡轮增压器概况1.1汽车加装增压器的目的 1.1.1汽车涡轮增压器的作用汽车发动机加装增压器的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的动力，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

9、们最常见的1.8T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性和降低尾气排放。 1.1.2 汽车加装增压器的负面影响汽车发动机在经过了增压之后，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在发动机上的应用。1.2 汽车涡轮增压的种类涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而增加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

10、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，宝来1.8T和赛威2.0T等等。 1.2.1废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统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。如图1.1，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

11、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。 图1.1 废弃涡轮增压系统 1.2.2机械增压系统 机械增压系统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

12、转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。如图1.2，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。图1.2 械增压系统 1.2.3复合增压系统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，从而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

13、还比较少，大众的1.4 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1 500rpm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。 1.2.4气波增压系统气波式增压

14、器通过特殊的转子使废气与空气接触，利用高压废气对低压空气产生的压力波，迫使空气压缩，从而提高进气压力。气波式增压器具有充气效率高、低速扭矩大，加速性好等优点。但由于它的特殊结构，气波式增压器同样存在体积大、重量大、噪音大等缺点。另外，空气压力波对进、排气阻力过于敏感，要求进气滤清器及排气消声器和管道尽可能的加大尺寸并减小阻力。由于存在许多问题，气波式增压器目前仍处于研究试验阶段。1.3 废气涡轮增压器的工作原理 1.3.1内燃机的基本工作原理及其同空气增压系统的关系内燃机是一种耗气机械，因为燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程。一旦空燃比达到某一值后，再增加燃油，除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气

15、中外，不会产生更多功率。发动机供油越多，黑烟就越浓。因此，超过空燃比极限后，增加供油量只会造成燃油消耗量过多、大气污染、废气温度升高，并使发动机寿命缩短。由此可见，增加空气量的能力对发动机来说是多么重要。 1.3.2汽车涡轮增压器的工作原理涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵。废气驱动涡轮叶轮总成，它与压气机叶轮相连接。如图1.3，涡轮增压器转子转动时，大量的压缩空气被输送到发动机的燃烧室里。由于增加了压缩空气的重量，就可以使更多的燃油喷入到发动机里去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多功率。图1.3废气涡轮增压系统涡轮增压器是一种非常精密的装置，如图1.4，但其工作原理

16、并不复杂，简单来说它就是通过发动机所排放出来的废气推动涡轮运转，然后通过涡轮驱动与它连在同一个连接轴上的涡扇，不断向发动机气缸内压入新鲜空气，这样气缸在单位时间内进入的空气就越多，它的工作效率也就越高。如果您还不明白，那您可以把它想象成一个高压锅，在高压下锅内的温度可以更高，我们煮饭的时间也就更短。与此类似，在高压下发动机缸体与活塞的工作效率也更高，所以动力就更猛。图1.4废气涡轮增器涡轮增压器属于高温部件，因为驱动它运行的气体直接来自气缸内排出的废气，温度高达900C-1000C，而在全负荷状态下，涡轮的转速可达每分钟18万-20万转。 很显然，涡轮在如此高温下还要做着如此的高速运转，那就需

17、要特别高效稳定的润滑条件。而且在高温高压环境下工作，增压器的各个部件以及润滑油就必须具备良好的耐高温性和密封性。1.4 废气涡轮增压系统的特点 1.4.1 废气涡轮增压发动机的优点涡轮增压有许多好处。非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空气，而涡轮增压器向发动机提供压缩空气。由于进入气缸的空气增多，所以允许喷入较多的燃油，使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机相同的功率。其它还有节约燃油和降低排放等优点。 由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气，燃油在发动机气缸里燃烧时会

18、燃烧得更充分、更彻底。发动机进气管的空气保持正压力（大于大气压的压力）对发动机有几方面的好处。当发动机进排气门重叠开启时，新鲜空气吹入燃烧室，清除所有残留在燃烧室里的废气，同时冷却气缸头、活塞和气门。涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到氧气补偿（使其达到标准大气条件）。发动机和涡轮增压器相匹配，使进气管压力保持海平面大气压。而一台自然吸气的发动机，随着海拔高度的增加，其功率将下降。 1.4.2废气涡轮增压发动机的缺点诚然，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

19、化反应迟缓，也就是说从你大脚踩加大马力，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差异的。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，涡轮增压并不适合你，如果你是跑高速

20、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，那么有必要考虑需要什么样的涡轮增压，因为涡轮并不是随时都在启动的。对于那些启动转速高的涡轮增压发动机，就拿翼豹的涡轮增压来说，它的启动是在3500转左右，5挡能够上到3500转估计速度都破120了，除非你故意停留在低档位，否则不超过120公里的时速翼豹的涡轮增压根本无法启动。这时那些低转速启动的涡轮增压发动机更为合适，例如大众的1.4Tsi/1.8Tsi发动机，在1750甚至1500转的时候涡轮增就介入了，即使在20003000换档，也能保证换档前后转速保持在燃油应用效率更高的涡轮增压区域。 此外涡轮增压还有维护保养方面的问题，就

21、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。 1.5 废气涡轮增压器的组成 1.5.1废弃涡轮增压器的控制系统如果涡轮增压器的增压压力不加限制，那么过高的进气管压力及过高的燃烧压力可能使发动机零件损坏，为此很多涡轮增压器都装有放气膜盒。从膜盒到涡轮机壳体上的放气阀用连动杆连接，膜片弹簧压住放气阀使其关闭，进气管内的增压压力作用到放气膜片上。当进气管内的增压压力达到最大安全极限时，增压压力推压放气膜片并打开放气阀，使部分废气不经过涡轮机叶轮，从而限制了涡轮增压器轴的转速及增压压力

22、。在某些发动机上，作用在放气膜片上的增压压力由电脑*纵，通过PCM使电磁线圈通电或断电来控制增压压力。有些电脑按预编程序在突然加速时，允许短时间产生较高的增压压力，以改进发动机的加速性。1.5.2废弃涡轮增压器的冷却系统废气流过涡轮机叶轮使增压器的温度升高，尤其是发动机大负荷下工作时，很多涡轮增压器有冷却水管从增压器壳体通到冷却系统，冷却剂在涡轮增压器壳体内循环以冷却轴和轴承。发动机润滑系统的机油从主油道供入增压器轴承及轴，以润滑和冷却轴承，后经增压器壳体返回曲轴箱。在增压器轴上设有油封，用来防止机油窜入压气机或涡轮机叶轮室，如果油封损坏，机油会窜入压气机或压气机叶轮室导致排气冒蓝烟及机油消耗

23、量增加。有些涡轮增压器没有连接增压器壳体的冷却水管，而是*机油及空气冷却，当发动机在大负荷或高转速工作后如果立即停机，那机油可能在机油及空气冷却的增压器轴承内燃烧，燃烧所产生的坚硬碳粒会把增压器轴承刮伤，如有冷却剂在增压器壳体内循环，就可降低轴承温度而避免发生这类问题。因此，用机油及空气冷却的涡轮增压器在大负荷或高速工作之后、停机之前，发动机至少要在怠速下运转1min，这样有助于防止增压器轴承损坏。 1.5.3弃涡轮增压器的润滑系统图1.5是润滑油流动的示意图，它说明从发动机润滑系统流出的润滑油是如何通过油孔和油槽流入两个主轴承的。润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈。润滑油也

24、从进油孔直接进入推力轴承，或者通过在压气机壳后盖板的油道进入推力轴承。润滑油靠重力从中间壳排出。 密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开。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壳。密封系统由活塞环密封、石墨和 O 形图密封、甩油环以及迷宫（螺纹状的）密封组成，以完成密封任务。当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时，密封开始起作用。 图 1.5涡轮增压器润滑油路 各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。止推部件用来保证轴向位置。轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮。涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、 V 形卡箍和或压板、锁紧板来连接。

25、1.5.4气涡轮增压器的零部件废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮和径流式压气机组成的，如图1.6所示，它们分别被安装在轴的两头并有各自的铸造壳体。轴本身被安装在中间壳中并由中间壳来支撑。中间壳的两侧分别同压气机壳和涡轮壳相连接，典型的涡轮增压器转速可以在 100000 转 / 分以上。 图1.6增压器结构 1）涡轮 涡轮部分是个向心式的径流或混流装置，由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳组成，进气口位于涡轮壳的外直径处。废气流进涡轮，经叶轮叶片，从涡轮壳直径的中心部位流出。 2）压气机 压气机部分是个离心式或径向外流式装置，由铸造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳组成，进气口位于压气机壳直径的中心部

26、位处。空气在压气机内向外流，经叶轮叫片，从压气机壳的外直径处流出。 3)中间壳和转子 涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和转子总成。中间壳（又称轴承壳）以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的轮轮系统。这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重的载荷，而是必须精确地定位两只叶轮的位置，使其尽可能靠近两端壳子的轮廓型线。这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入润滑油。注入到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的。第二章 汽车废气涡轮增压器的维护及保养2.1 使用废气涡轮增压器的注意事项 2.1.1发动机润滑油压力建立

27、以前必须使发动机保持在怠速状态发动机在启动之后立即加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充分润滑的情况下就以最大转速工作。涡轮增压器在润滑不充分的情况下工作会损坏它的轴承。重复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏。 建议驾驶员起动发动机后应先怠速运行 3 5分钟。 2.1.2在发动机停车之前要使它的温度和转速逐步地从最大值降下涡轮增压器的工作转速和连续工作温度都比其它机器要高。当发动机在最大输出功率或最大扭矩状态下工作时，涡轮增压器的转速和温度也达到最大值。当发动机在这一工作点突然停车时，会使发动机尤其是涡轮增压器出问题。这时需要发动机中速怠速或在轻负荷工况下工作一段时间，同时仍要保持发动机的

28、润滑油压力和流过冷却系统的空气量不变。遵循这些准则可以防止涡轮增压器长期在缺乏润滑油的情况下运转，并可以防止涡轮增压器内部积碳现象，这是在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成的。 建议驾驶员在停机前应先怠速运行 3 5分钟。 2.1.3预先润滑涡轮增压器在更换滑油或做任何维修（包括放出润滑油）之后，涡轮增压器需要进行预先润滑。在发动机启动前要将曲轴盘动几次。启动发动机后，在进入高速运转前，让它怠速一段时间，以建立起整个润滑油循环和压力。 2.1.4低温时启动发动机必须谨慎当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的润滑油压力和流量。在这种情况下，发动机启动后必须怠速

29、几分钟才能进入高速工作状态。 2.1.5要避免发动机长时间的怠速 当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这一般不会造成机械损伤，但会弄脏叶轮，使用户产生抱怨。 2.2 废气涡轮增压器的性能维护 1）选择机油的时候一定要注意，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

30、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，所以机油最好选用全合成机油、半合成机油等高质量润滑油或者原厂专用机油 。2）发动机机油和滤清器必须保持清洁，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。 3）需要按时清洁空气滤清器（另外注意：在空气滤清器或空气滤清器壳体已被拆下时，不要起动发动机，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.)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

31、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。4）涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动，润滑油管和接头有没有渗漏。5）涡轮增压器转子轴承精密度很高，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。2.3奥迪废气涡轮增压器的启动和安装步骤安装者应遵守下列预防措施，以确保成功地更换涡轮增压器。 1) 要确保包括润滑油泵和整个发动机状态在内的发动机润滑系统的完好，确保所有通道和管路畅通，使它们能够产生和保持所需的润滑油流量和压力。2)要确保润滑油进口供油管路和出口排油管路清洁并布置

32、适当。a.润滑油进出油管路的布置应尽量减少从发动机排气管和其他高温热源传来的热量。b.润滑油进油管被积碳堵塞时，要更换它。c.若使用软管，要确保管子不硬化、不折叠，它的内衬不损坏、不剥落。d.若使用金属管，要确保管子无节流或折叠现象。e.一些润滑油进油软管有可以反复使用的接头，这样允许只调换软管而不换接头。要确认接头安装正确，软管的内衬碎片不能被遗留在油管总成中。3)当涡轮增压器润滑油进出口处使用液体成型的密封垫片和密封条时，曾经发现过这样的问题：即在拧紧接头时，这种密封垫片和密封条因受挤压而被挤入润滑油的油道中。当这种材料进入润滑油进口后，流向一个或多个轴承中去的润滑油将被堵塞或切断，润滑油流量和压力会迫使这种材料进入轴承，从而引起轴承的异常磨损。在中间壳润滑油出口处，由于沉淀物增多，足以在出口处形成润滑油的节流现象。4)对涡轮增压