涡轮增压汽油机（共10篇）
涡轮增压汽油机 篇1
涡轮增压器是一种在高温环境中超高速旋转的机械, 其工作转速可达50 000~240 000 r/min, 如此高速旋转的机械往往会因安装使用不当而造成损坏, 使用户蒙受一定的经济损失。我国目前所使用的增压器无论是国产的, 还是进口的, 使用寿命往往都达不到预期的使用年限, 其原因90%以上是因安装使用不当。
1. 拆卸
在使用中增压器外部积有灰尘, 因此, 在拆卸前应先进行清洗。清洗时应先将润滑油进出口、涡轮和压气机进出口封好, 以免杂物进入增压器内部。拆卸前先对增压器总成进行检查。
(1) 用梅花或开口扳手拧下压气机壳压紧螺栓, 轻敲压气机壳, 卸下压气机壳。
(2) 用梅花或开口扳手拧下涡轮壳压紧螺栓, 用木锤或胶皮锤轻轻敲击涡轮壳, 使之松动, 卸下涡轮壳。
(3) 用梅花扳手套住涡轮的梅花头部。用另一个梅花或开口扳手拧下压气机叶轮端的压紧螺母, 取下压气机叶轮。
(4) 将扩压器连同轴封一起取下来, 随后取出“O”形密封圈。再将轴封从扩压器中推出来, 取下压气机端密封环。
(5) 取出挡油板部件, 再取出止推片。
(6) 用手轻轻拍涡轮部件的螺纹端 (压气机端) , 将涡轮部件从中间壳组合中取出, 再从涡轮部件上取下涡轮端密封环, 拉出涡轮部件时应注意不要擦伤浮动轴承。
(7) 用十字头螺钉旋具拆出螺钉, 取出止推轴承、定距止推套及轴承挡板。
(8) 从中间壳内取出浮动轴承。
(9) 用专用尖嘴钳取出涡轮端的轴承挡圈, 取出涡轮端浮动轴承。最后将中间壳轴承孔内部的两只轴承挡圈取出来。
(10) 将零件浸泡在清洗剂 (煤油、柴油或汽油) 中进行清洗, 用塑料刮刀或硬毛刷清洗油垢。清洗后的零件尤其是壳体内外表面、所有螺纹孔及气道内部均要用压缩空气吹干。
2. 零件检查鉴定
(1) 检查压气机叶轮、涡轮叶轮有无裂纹、弯曲、变形、磨损及碰擦等现象。
(2) 检查涡轮转子的轴颈、密封槽处有无磨损。
(3) 检查止推轴承、止推片、定距止推套等零件表面有无拉毛磨损。
(4) 检查止推轴承的油楔槽及进油孔, 必须保持清洁, 避免异物阻塞。
(5) 检查浮动轴承内外表面有无拉毛、磨损等现象。
(6) 检查“O”形密封圈有无硬化及表面切边现象。
(7) 检查涡轮壳、压气机壳、中间壳等表面有无裂纹、变形和碰擦现象, 特别是与运动件的相互位置有无碰损等现象。
(8) 总成检验主要是转子游动量的检查, 即轴向、径向游动量的检查。
3. 修理
因增压器转子总成属高速旋转零件, 要求尺寸精度高, 且压气机壳、涡轮壳流道要求高, 压气机叶轮、涡轮等零件制造难度大、要求高, 一般情况难以制造。各零件如有裂纹、变形、磨损、碰擦等现象, 一般都采取更换相应零件的方法处理。
4. 装配
装配顺序与拆卸顺序相反, 不再重述。装配时注意事项如下:
(1) 涡轮转子组合装配时, 要严格按照各零件上的记号对齐装配, 压气机叶轮锁紧螺母拧紧时, 应使锁紧螺母上的刻线与转子轴螺纹处刻线及压气机叶轮上的刻线对齐。
(2) 装配轴承挡圈时, 将光滑斜面朝着浮动轴承方向, 以免轴承拉毛。
(3) 用干净的润滑油润滑浮动轴承、止推轴承、止推片、定距止推套、中间壳轴承孔以及涡轮部件的轴承挡等处。
(4) 将涡轮部件装进中间壳及装有密封环的轴封压入扩压器孔座时。不要硬压入孔内, 应将密封环分开口朝上, 轻轻压入即可, 不可敲击。
(5) 装压紧止推轴承的3个沉头螺钉时, 应涂乐泰螺纹胶, 并保证扭紧力矩为2.25 N·m。
(6) 压气机叶轮锁紧螺母为左旋螺母, 装配时扭紧力矩为5.1 N·m。
(7) 将压气机装到中间壳时.不要损伤扩压器处的“O”形密封圈。
(8) 装压气机壳上的紧固螺栓时, 扭紧力矩为5.7 N·m。装涡轮壳紧固螺栓时, 其扭紧力矩为11.3 N·m。装配结束后, 将中间壳进油孔内加入适量润滑油, 并用手拨动转子, 不得有异声或滞转现象。
5.调整与检验
装配好的增压器应检查下列项目:
(1) 运动件检查
用手拨动压气机叶轮应转动灵活。若很快停下来或有碰擦声, 应进行检查并排除。
(2) 转子游动量的检查
(1) 轴向游动量检查。用磁性座固定在涡轮壳出口法兰上, 百分表表头与涡轮端面接触, 将涡轮转子沿轴向推或拉, 测得的最大轴向游动量, 应符合标准要求, 否则应更换零件进行调整。
(2) 压气机叶轮径向间隙的检查。用手沿径向压下压气机叶轮, 并用塞尺测量压气机叶轮与压气机壳之间的最小间隙, 若此间隙小于0.1 mm应调换浮动轴承。
(3) 涡轮性能试验。如有条件可在涡轮性能试验台上对涡轮性能进行测试, 应符合标准要求。
(4) 压气机性能试验。如有条件可在压气机性能试验台进行测试, 其性能应符合标准要求。
涡轮增压汽油机 篇2
关键词：GT-Power；柴油机；涡轮增压；仿真；校准
中图分类号： TK421+.5 文献标志码： B
文章编号：1002-1302（2015）07-0431-03
柴油机与汽油机相比，具有更高的压缩比，燃烧效率更高，具有更好的经济性和动力性，近年来，柴油机逐渐得到重视，但柴油机工作粗暴、PM及NOX排放较高等缺点限制了其在家用车市场上的发展[1]。为改善柴油机的工作平顺性及排放性，越来越多的研究机构开始重视对柴油机的性能研究。而对于柴油发动机传统的研究常采用台架试验方法，人力和物力消耗大，设计周期长，效果差。仿真技术可在计算机上反复多次试验运行，具有投资少、效益高、无风险、周期短、重复性好等优点，可获得比实物试验更多的信息，从而成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节[2]。
1 GT-Power建模
目前常见的发动机工作过程模拟软件主要有奥地利AVLA公司的FIRE、BOOST及美国Gamma Technologies公司的GT-power等[3]。GT-power软件是计算一维气体流动的商业软件，具有丰富的解析機能、准确的物理模型和简单而方便的建模方法，适用于对各种内燃机进行性能仿真，得到广泛的应用[4]。建模所用无锡锡柴6DF3柴油发动机基本参数为：缸径107 mm、行程125 mm、排量6.7 L、压缩比为16.8、共轨系统为BOSCH、标定功率为147 kW （2 300 r/min）、最大扭矩为760 N·m（1 400 r/min），具体建模流程如图1所示，先利用GT-power软件建立柴油发动机的单缸模型，在单缸模型基础上构建6缸模型框架，再输入相应的发动机结构参数和运行条件进行仿真运算，获取仿真结果，最后利用发动机台架试验数据与仿真结果进行对比，验证模型的准确性并进行校准，直至得到较为准确的模型。
发动机模型（图2）主要包括进排气端、空滤器、进排气门、气缸、曲轴箱、涡轮增压器、喷油器等模块，而其数学模型主要包括气缸模型、燃烧模型和传热模型等。
2 数学模型
2.1 燃烧模型
GT-Power提供6种燃烧模型，可用于压燃式发动机，也可用于点燃式发动机。模拟柴油机燃烧放热规律最常见的是三元韦伯燃烧模型—EngCylCombDIWiebe，该模型把整个燃烧过程分为预混合燃烧、主燃和后燃，整个燃烧放热率曲线由3条韦伯函数曲线叠加而成[5]，即：x=x1+x2+x3，dxdφ=dx1dφ+dx2dφ+dx3dφ，式中，x1、x2、x3分别表示预混期、主燃期和后燃期的燃料分数。模型中，每一部分的燃烧起始时刻相同，而且各个时期都有独立的燃烧持续期和燃烧指数。在实际模拟过程中，主燃持续期和主燃期燃料分数对放热规律的影响较大，其次是预混合燃料分数和预混合持续期。
韦伯模型描述内燃机燃烧速度的半经验公式为：
x=1-e-cym+1；（1）
dxdy=c·（m+1）·ym·e-cym+1。（2）
式中：y为无因次时间常数，y=（φ-φVB）（φVE-φVB）=（φ-φVB）φZ；φ为瞬时曲轴转角，φVB为燃烧始点角，φVE为燃烧终点角；φZ为燃烧持续角；m为燃烧品质系数，c为系数。根据燃烧过程的特点，应满足：燃烧开始时，φ=φVB，y=0，x=0；燃烧结束时，φ=φVE，y=1，x=1。假定单韦伯模型燃烧结束时，已燃烧的燃料占循环供油量的99.9%，即x=0.999，得到c=6.908，则：
x=1-e-6.908ym+1；（3）
dxdφ=6.908·m+1φzφ-φVBφzm·e-6.908ym+1。（4）
只要适当地选取参数m、φVB、φVE，由韦伯公式表达的放热率就唯一被确定。
2.2 传热模型
传热模型采用1967年Woschni提出的模型。GT-Power软件对直喷式柴油机推荐的换热表面积为：活塞顶散热面积按气缸横截面积的1.2～1.5倍计算，气缸盖的表面积近似为气缸的横截面积，即Head/Bore Area Ratio=1.2～1.5，Piston/Bore Area Ratio=1。
壁面平均温度的推荐值为：活塞顶表面的温度：550～600 K；气缸盖表面的温度：550～600 K；气缸套表面的温度：400～450 K。结合本仿真实际，传热模型输入参数为：活塞顶面积系数为1.351；气缸盖面积系数为1；活塞顶、气缸盖、气缸套表面温度分别为550、550、400 K。
2.3 喷油器模型
根据发动机缸内喷射、进气道喷射、进气歧管喷射等燃油喷射系统形式，选择不同的喷油器模型。已知瞬时喷油压力情况下使用InjProfileConn喷油器模型；已知燃油喷射量和空燃比的情况下使用InjAFSeqConn喷油器模型，一般用于汽油机建模；已知燃油喷射量和喷射脉宽的情况下使用InjPulseConn喷油器模型，多应用于电控发动机。对于柴油机，一般使用InjProfileConn模型，在输入瞬时喷油压力MAP图时，应注意喷油压力值对应凸轮轴的转角为对应曲轴转角的一半[6]。
进排气系统包括进排气气门、进排气气道、进排气歧管。进排气气门升程曲线与仿真发动机保持一致，需绘制气门升程曲线，对比计算结果中的进排气气门开启、关闭角度；进排气管尽量与原机形状保持一致，使用三叉管道时应避免两管道垂直布置，否则影响充气系数；管道初始值应尽量与发动机运行状态保持一致，这样能加快仿真收敛速度。2个管道连接处由孔（OrificeConn）连接，默认孔直接根据两端管径大小连接，GT-Power会计算向前或相反的流量系数。在多数进排气管中，进排气歧管和总管的过渡是很光滑的，这个位置使用默认将会给系统增加额外的流量损失，是不真实的，因此，有必要建立由用户定义流量系数的孔。
nlc202309041633
2.4 增压系统
本仿真柴油机采用涡轮增压系统。在进行涡轮增压系统匹配计算之前，需要选定满足要求的涡轮和压气机。压气机选定原则：最大功率点流量满足要求，远离阻塞线，在压气机匹配点有20%速度裕量，满足发动机高原性能的要求；最大扭矩点流量满足要求，远离喘振线，匹配点在高效率区。
选定压气机后，选定与压气机配套的涡轮。涡轮选定的主要方法是在涡轮流通特性上标上发动机的工作线，如发动机运行范围内出现过高的涡轮前废气温度tT，这说明涡轮的流通能力选择不当，应重新加以修改。对车用发动机希望等tT线尽可能与发动机耗气特性线相平行，这样当发动机沿外特性降低转速时，由于tT的升高可导致压比πε较大的补充升高，从而保证得到较高的扭矩系数K值。
一般情况下，涡轮和压气机特性没有数据，而只有涡轮和压气机特性图，需从图中提取相关数据，对压气机而言，必须给出喘振线和阻塞线。GT-Power规定，压气机和涡轮MAP图输入最少要有2个速度，每个速度至少有3组数据。对压气机而言，每组数据中流量最小、压比最大点默认为喘振线上的点。阻塞线为压气机的最大速度线，要求匹配点在阻塞线内，且要有一定裕度。不管是压气机还是涡轮，高效率区的点必须标出。数据越多，输入MAP越接近压气机和涡轮特性线[7]。
由于压气机和涡轮工作条件不一样，要想得到匹配，需将流量和转速折算到同一条件下。GT-Power转速和流量修正公式为：
RPMcorrected=RPMactual/TiTref；
mcorected=mactual/TiTrefRinRrefPinPref。
式中：对于压气机而言，Ti为压气机进口温度，Tref为参考温度，Rin为进气的气体常数，Rref为参考气体常数，Pin为进气压力，Pref为进气参考压力；对于涡轮而言，Ti为涡轮前温度，Tref为参考温度，Rin为废气的气体常数，Rref为参考气体常数，Pin为涡轮进气压力，Pref为进气参考压力。如果要使修正的速度和流量与实际值一致，即使得涡轮和压气机匹配图上的点与输入MAP图保持一致，则涡轮、压气机的数据设定为：压气机：Tref=Ti=298 K，Pref=Pin=100 Pa，Rref=Rin=287 J/（kg·K）；渦轮：Tref=Ti=涡轮前温度，Pref=Pin=涡轮前压力，Rref=Rin=289 J/（kg·K）。
3 模型与试验对比验证
试验用发动机为1台6缸高压共轨涡轮增压中冷锡柴6DF3型柴油机，额定功率147 kW（2 300 r/min）。试验中，分别设定不同的发动机转速，并在相应转速下设定不同负荷，直接记录发动机台架的动力参数与排放数据。仿真模型选取其中的额定转速2 300 r/min和1 030、1 200、1 600、2 000 r/min 4个常用转速，100%负荷。
由于GT-Power软件的初始条件包括柴油机转速和每循环喷油量，且负荷由喷油量大小所决定。因此，需先通过实际油耗算得每循环喷油量（表1）。
为验证所建立模型的正确性，将发动机外特性试验数据包括功率、扭矩、进气量、燃油消耗率、NOx与PM排放分别与仿真值进行对比。由图3至图8可见，其功率、扭矩及进气量的最大误差均不超过7%，油耗的最大误差不超过6%，NOx的最大误差不超过3%，PM的最大误差不超过5%，误差均控制在正常范围内；因此，所建立的模型是可靠的。
4 结论
利用相关发动机参数，通过GT-Power软件建立了6缸涡轮增压柴油发动机的整机模型，分析了其内部的数学模型。并利用试验数据对发动机的动力参数与排放参数进行了验证和校准，其意义在于得到了准确的发动机模型，在研究发动机的动力和排放等性能时可节约大量的时间和成本。
参考文献：
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涡轮增压汽油机 篇3
我国高原、山地分布广阔,约占全国总面积的60 %。其中,海拔1 000 m以上高原面积约占全国总面积的58 %;2 000 m以上的高原占33 %;3 000 m以上的高原占26 %。青藏高原平均海拔为4 000 m以上,占国土面积的1/4。高原大气条件与平原相比有显著差别,随着海拔的升高,大气压力下降,空气密度和含氧量降低。海拔每升高1 000 m,则大气压力下降约9 %,年平均气温下降5～7 ℃。对于工作在高原地区的柴油机,会引起燃烧滞后和后燃期延长,相应带来功率下降、油耗上升、排温升高、排放恶化等现象。通过供油调整和增压匹配,可以在固定海拔实现柴油机的功率恢复并降低油耗,但当运行海拔偏离原海拔时,柴油机性能会急剧下降,传统针对固定海拔的匹配技术已很难满足要求。面对西部大开发的不断推进和西部经济的迅猛发展,高原地区交通运输及基础设施建设对柴油机的需求越来越高。为了提高柴油机的变海拔工作能力,迫切需要采取有效措施提高柴油机的变海拔适应性,使柴油机在全海拔具有最佳的动力性和燃油经济性。本文着重针对某高原柴油机进行变海拔自适应增压技术研究[1],建立了基于可变截面增压的柴油机变海拔自适应增压系统,进行了柴油机高原性能模拟试验,采用GT-Powrer建立并校核了基于可变截面增压的柴油机仿真模型,设计出可变截面增压器,并进行了0～4 000 m高原性能模拟对比试验。
1 原柴油机的高原模拟试验
1.1 原机存在的问题
为了搞清原机(配固定截面增压器HX50)状态及存在的问题,首先进行了原机模拟高原摸底试验,并进行了0～4 000 m海拔高度条件下的柴油机外特性试验,发现原机存在如下问题[2]:(1)柴油机随着海拔不断升高,动力性不断下降,燃油经济性不断恶化;(2)最大扭矩点转速不断提升,并且扭矩不断下降,4 000 m海拔发动机最大扭矩点转速由海拔为0时的1 300 r/min上升到1 500 r/min,扭矩值下降7.3 %;(3)在海拔3 000 m以上,柴油机在1 400 r/min、1 300 r/min外特性点增压器发生喘振,不能正常工作,如图1和表1所示。
1.2 原因分析
1.2.1 高海拔对柴油机动力性能的影响
随着海拔高度的升高,大气压力下降,空气密度降低,柴油机进气量减少,过量空气系数下降,这导致了燃烧过程恶化,热效率下降,热负荷增加,排温升高,排烟变黑,将直接影响柴油机的动力性能。而海拔高度对涡轮增压柴油机高、低速时动力性能的影响不同[3],原因是随着海拔升高,尽管大气密度降低,导致柴油机进气量减少,但同时涡轮背压也随之降低,涡轮膨胀比增大,增压器转速升高,增压比增大,空气流量增加。在高转速时,增压比随海拔高度的升高增加较快,使涡轮增压器做功能力相对提高,起到了一定的补偿作用;而在低转速时,由于柴油机排气能量不足,涡轮增压器工作能力迅速下降,增压比随海拔高度的升高而增加较小,因而柴油机动力性能下降迅速。表2为不同转速在进气温度相同、海拔高度不同下的功率相对于标准地区时的下降比例。
1.2.2 高海拔对柴油机经济性能的影响
表3为不同转速在进气温度相同、海拔高度不同下的燃油消耗率相对于标准地区时的上升比例。由表3可见:燃油消耗率随海拔高度的升高而增加,在4 000 m时,燃油消耗率最大增加了8.99 %。
海拔越高,柴油机经济工作区域越窄,经济性能恶化。随着海拔高度的升高,最低燃油消耗率所对应的转速有向高速区移动的趋势;随着海拔高度的升高,大气压力下降,空气密度降低,柴油机进气量减少,导致可燃混合气过浓;同时,由于压缩终点时缸内压力和温度下降,后燃现象严重。燃烧过程的恶化是导致柴油机动力性和经济性大幅度下降的根本原因。
由此可见,面对大范围的变海拔运行工况,传统的固定截面涡轮增压的匹配技术已难以满足性能要求,发动机只能在匹配点附近较窄的海拔高度范围内高效工作,不能适应宽广范围的海拔变化,因此迫切需要采用有效措施提高柴油机的变海拔适应性,使其在全海拔具有最佳的动力性和燃油经济性。
2 解决措施
选用变截面可调增压器与原机进行匹配,目的是通过涡轮喷嘴开度调节涡轮端进气来减少因海拔变化引起的进气量变化,从而改善发动机高原性能。发动机匹配可变截面涡轮增压器,通过改变涡轮的流通截面,能极大地拓宽增压器的高效流量范围,相当于发动机匹配了一系列的固定截面增压器。经过增压器与发动机匹配计算,选用了GT3782、J95V两种方案的可调增压器与原机进行试配,并建立了可变截面增压器的通流模型和可变截面增压柴油机仿真平台,进行了柴油机变海拔模拟试验,利用试验数据对仿真平台进行了验证。
2.1可变截面增压方案1(匹配GT3782可调增压器)
2.1.1 涡轮端的主要结构参数
GT3782可调增压器涡轮端的主要结构参数如图2所示。
2.1.2 试验结果分析
本文进行了不同海拔高度(0～4 000 m)时发动机(2 100 r/min、168 kW)外特性试验。在GT3782变截面可调增压器与该柴油机匹配试验中,在0、1 000、3 000 m 海拔高度条件下的柴油机耗气特性线穿越压气机特性线的高效区(图3),增压器与柴油机应该能够实现良好匹配,3 000 m以上海拔高度条件下,耗气线穿向增压器高速区,4 000 m高度时增压器转速偏高,在1 700 r/min、153 kW时增压器的转速已达到最高限速117 000 r/min,涡前排温达851 ℃(已超750 ℃的要求),无法再进行高速试验。与原机试验数据进行对比(表4)后的结果表明:匹配GT3782可调增压器可以改善0～3 000 m海拔高度下柴油机的排温和油耗状况,尤其在柴油机低速状态下的效果明显,排温最大降幅达133 ℃。
2.1.3 存在的问题
在4 000 m海拔以上高速工况下,增压器超速的原因是选用的增压器压气机叶轮偏小、涡轮喷嘴环面积偏小,与柴油机不能进行合理匹配,无法满足多海拔变化要求下压气机宽广流量范围和较高的转速裕度的要求。因此,采用该方案增压器只能改善部分海拔下的柴油机性能。
2.2 可变截面增压方案2(匹配J95V可调增压器)
利用GT-Power和Concepts NREC软件进行柴油机的通流匹配计算,得出选配的增压器的改进方案。
2.2.1 压气机主要结构参数
压气机设计参数见表5。压气机叶轮子午流道如图4所示。
2.2.2 试验结果分析
2.2.2.1 高海拔对柴油机动力性能和燃油经济性的影响
0～4 000 m海拔高度下柴油机功率、扭矩外特性曲线如图5所示,与增压器匹配曲线如图6所示。关于匹配不同增压器柴油机功率相对标准地区下降比例和最大扭矩对比情况见表6和表7。
在涡轮喷嘴开度调节的前提下,柴油机0～4 000 m海拔高度条件下的外特性线基本可以合理穿越J95V增压器压气机特性曲线图,实现良好匹配。并且随着海拔高度的升高,匹配J95V增压器的柴油机在动力性和燃油经济性方面均有明显改善,最大改善幅度为扭矩2.3 %、功率2.38 %、排温10.3 %;4 000 m海拔条件下,在低速工况下也未发生喘振现象,最大扭矩点转速恢复到原机平原转速1 300 r/min,下降比例为3.6%。
2.2.2.2 不同海拔高度条件下柴油机性能对比(针对168 kW使用工况)
针对不同海拔高度条件下,通过固定油门电压值控制油门(根据标准地区点油门外特性试验数据),测取各转速下相同耗油量时的柴油机各性能参数。表8为柴油机在4 000 m高海拔条件下针对168 kW使用工况配不同的增压器在相同转速及功率点下对应的其他参数值对比。由表8可见:匹配可变截面J95V增压器的柴油机在4 000 m高海拔条件下油耗和排温有一定的改善,尤其在低速工况下效果 明显;1 300 r/min时原机增压器不能正常工作,而可变截面J95V增压器工作正常,柴油机排温未超。
3 结论
(1) 通过采用可变截面增压技术,改善了某柴油机高海拔性能下降状况,解决了高海拔低速工况不能工作,增压器喘振等问题。柴油机在4 000 m海拔下最大扭矩点转速恢复到原机平原条件下的转速1 300 r/min,降幅小于5 %,达到了预期目标。
(2) 通过进行柴油机变海拔自适应增压技术的初步研究,得知可变截面增压对改善柴油机高原性能具有一定的潜力,但对匹配的增压器有较为苛刻的要求:压气机喘振线斜率尽量大,以保证低速工况有足够的喘振裕度;增压器要有较高的最高允许转速,以保证高海拔工况有足够的超速裕度。
参考文献
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重新定义涡轮增压角色 篇4
累计为全球供货超过1亿台涡轮增压器，霍尼韦尔在涡轮增压技术领域已有60余年历史，自1994年起进入中国，并在上海建立第一家工厂。让霍尼韦尔交通系统中国区副总裁兼总经理金晨海感到骄傲的是，从“东方服务于东方”到“东方服务于世界”，上海已经发展成为霍尼韦尔全球顶级涡轮增压技术中心，为中国和世界各地的汽车制造商开发和测试最新涡轮增压技术。
作为全球涡轮增压行业的领头羊，霍尼韦尔是如何跑赢大盘的？保持长期增长的秘诀是什么？金晨海回答道：“秘诀就是与航空航天一脉相承的产品研发能力，这为我们提供了不可匹敌的优势。”
他进一步对《汽车观察》解释说，一方面，霍尼韦尔在中国拥有自己的研发中心和实验室，这是很多竞争对手都不具备的；另一方面，霍尼韦尔虽然是一个国际型大企业，但却很愿意培养本土平台的研发能力，而不仅仅是将国外研发好的平台直接拿到中国来做应用，其自主研发的产品不仅在本土做应用，也能够给全球其他高增长地区使用。
有专家认为，中短期内混合动力汽车仍是更切实际的解决方案，涡轮增压电动化或将成为改变未来汽车的关键技术。
而霍尼韦尔在混合动力技术研发方面拥有超过十年的经验，其电动增压技术不仅适用于内燃发动机，也适用于其他动力系统车辆，如混合动力系统和利用燃料电池技术的纯电动系统等。其中，霍尼韦尔在废气旁通技术、汽油机可变截面技术、先进柴油技术、混合动力技术方面都具有充分的技术储备，且效果可观。
今年4月，霍尼韦尔在“2016维也纳汽车研讨会”上展示了最新汽油、柴油、氢燃料电池车增压产品及软件解决方案。其中，全新两级电动增压器将在一家日系车企氢燃料电池车中率先使用，并于今年年底上市，优点是布置紧凑可确保容纳五人乘坐内部空间；400千帕增压压力，额定功率20千瓦以上；采用业内首创自体压缩空气冷却的空气轴承，可避免任何机油或油脂对燃料电池的毒害等。
在内燃机技术上，霍尼韦尔已开发出具有特定空气动力学性能、耐高温能力的汽油机可变喷嘴涡轮增压器VNT?。经证明，将米勒循环发动机燃烧流程与可变喷嘴涡轮增压器 VNT?相结合是大幅减少发动机耗油量和二氧化碳排放的最佳方案，这一解决方案将在大众EA TSI发动机上开启米勒发动机增压新时代。
燃料电池用电动增压器能够使电动汽车通过一种内部氢能源站为自己充电，尽管这可能看起来像是未来科技，但这些应用正在成为现实。“让市场而非政府干预来决定供给需求也是改革方向，政策引导要充分考虑国家在汽油、柴油、电力之间能源消耗的最佳配比。”金晨海对《汽车观察》如是说。
车用柴油机两级涡轮增压系统匹配 篇5
随着社会的发展, 国际社会对地球大气环境的保护不断重视, 人们对汽车柴油发动机的动力性、经济性和排放标准要求越来越严格, 为了解决柴油发动机以上的问题, 涡轮增压技术随之出现, 同时对车用柴油机先进的涡轮增压技术越来越得到重视和应用。可变喷嘴环涡轮增压广泛应用在宾利、宝马、玛莎拉蒂等高档汽车发动机上。可调两级增压系统在BMW535 3.0L柴油机、Opel 1.9L等轿车发动机上得到应用。
为了兼顾柴油机的低速高扭矩和较高的额定功率, 两级涡轮增压系统在低速工况使用小流量高压级增压器;在高速工况使用大流量低压级涡轮增压器工作。这样, 可以降低油耗、改善排放、提高动力性与瞬态响应性。本文以某型柴油机为例研究了车用柴油机与两级涡轮增压器的匹配过程, 为今后两级涡轮增压器与发动机的匹配提供理论基础。
2 柴油机与两级涡轮增压器的匹配
为了提高柴油机低速时的扭矩及额定工况的功率, 并保证增压后的机械负荷不超过16MPa。设定了两级增压后, 柴油机的最大扭矩420 N·m/1800 rpm、额定功率140KW/4000rpm。
为了满足上述要求, 首先假定高压级涡轮旁通阀在最大扭矩点处为关闭极限并选用最大扭矩点作为匹配设计点。增大发动机转速, 为了防止高压级增压器超速相应开大阀门甚至完全旁通。
2.1 匹配点高、低压级的压比分配
两级增压系统中, 柴油机的性能受高、低压级的压比分配影响很大。此两级涡轮增压系统中, 采用了级间冷却实现最小压缩耗功, 当高、低压级的压比为1:1时, 二级增压系统所耗的功最小。因此, 在两级涡轮增压系统的匹配计算中采用1:1的压比分配原则。
2.2 选配高、低压级涡轮增压器
利用MATLAB编程计算出柴油机在目标最大扭矩点 (420 N·m/1800 rpm) 所需空气流量及进气压力, 然后由估算值确定低压级增压器所提供的增压压力及空气量, 再根据压气机特性图选择合适的增压器。
计算流经高、低压压气机的折合流量GKH=0.0532kg/s、GKL=0.0974 kg/s。
根据厂家提供的压气机特性图, 最终选择博格华纳1672 CX-AAA、2467 NRAKB作为高、低压级增压器。柴油机和增压器联合运行特性如图1所示, 从图中可以看出, 高、低压级增压器匹配点分别位于71%、75%的高效区。说明高、低压级压气机在最大扭矩点处选取比较合适, 但要使在柴油机运转的整个工况范围内, 高、低压级压气机不发生喘振与阻塞, 必须通过柴油机与两级涡轮增压器的联合运行线的验证
2.3 高、低压级涡轮增压器与柴油机的联合运行线图
在发动机转速低于最大扭矩点转速的工况下, 由于旁通阀关闭, 计算方法如匹配点。将两级增压后, 厂家要求的发动机外特性的工况点代入, 利用MATLAB编程得出高、低压压气机与柴油机发动机外特性上其它运行工况点 (n≤1800r/min) 。
在柴油机转速大于最大扭矩点转速的情况下, 旁通阀开启。由于旁通阀的作用, 柴油机外特性最大扭矩点到标定点的总压比可以不变。此时通过调节高压级涡轮的流量来控制进气压力, 旁通阀慢慢打开, 直到进气压力与最大扭矩点进气压力相同。不同的高速工况点均进行同样的调节, 来实现高速点进气压力不变。利用MAT-LAB编程得出高、低压压气机与此柴油机发动机外特性上其它运行工况点 (n≥1800r/min) 。画出联合运行线图2, 从图可以得出发动机在低速小负荷时, 高压级涡轮增压器的效率较高;随着转数、负荷的增加, 高、低压增压器效率增加;发动机转数大于1800r/min, 旁通阀打开, 低压级增压器的效率继续增大, 高压级增压器的效率逐渐减小;发动机发动机转数在2700r/min后, 旁通阀完全打开, 高压级增压器被旁通, 效率为0。
3 结论
3.1 根据增压器的选配标准, 计算出车用柴油机与两级涡轮增压器匹配时, 高、低压比的分配。
3.2 利用MATLAB编程计算出匹配点处高、低压涡轮增压器与柴油机的联合运行特性图, 选出高、低压涡轮增压器的型号。
3.3 计算出发动机外特性工况下, 高、低压压气机与柴油机的联合运行线图, 证明高、低压级增压器满足匹配要求。
摘要：针对柴油机的强化目标, 计算出匹配点所需的空气量与进气压力。根据计算结果, 为两级增压系统选取了高、低压级增压器, 并画出两级涡轮增压器与柴油机的联合运行图, 验证了所选涡轮增压器的正确性。
涡轮增压汽油机 篇6
一、匹配的主要要求
1.柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量, 均能满足柴油机进气的需要;
2.柴油机排气所提供的能量能满足涡轮带动压气机的需要;
3.柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配, 尽可能落在压气机特性曲线的高效率区域内, 并远离喘振边界线。
这样, 才能达到满意的运用效果。选配时, 通常按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数, 然后根据厂方提供的技术资料和特性曲线图, 选定增压器的型号。选定后即做配机试验, 以求全面满足增压器与柴油机联合运行时的性能要求。
涡轮增压器与柴油机的匹配还应满足各种工况运行时的良好配合。良好的配合主要表现在: (1) 在整个运行范围内能正常工作, 不出现喘振、超速、排气温度超限等; (2) 柴油机运行线处于压气机的高效率区内。
涡轮增压器是专业厂批量生产的系列产品, 生产厂为了使增压器能适应不同用途、不同输出功率、不同增压系统和不同安装位置的柴油机需要, 均按组合式结构进行设计, 提供通用特性曲线, 并备有大量通用零部件供选用。同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下, 变更少量通流元件, 如压气机叶轮、涡轮叶片、喷嘴环和扩压器等, 就能在较宽广的流量和增压比范围内保持高的综合效率, 满足匹配柴油机的要求。并在按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数, 并选定型号后, 配机试验可根据需要适当调整通流元件, 以适应匹配要求。
二、匹配性能的调整
在匹配试验或运行中, 可能出现如下几方面的问题需要进行调整:
1.运行线太靠近喘振线甚至穿入喘振区
调整时首先弄清产生喘振的原因, 然后采取适当措施:
(1) 改用小一号的增压器。小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机的喘振线并移向流量小的一边, 这样运行线就可脱离喘振区。但须注意, 选用新型号后, 柴油机的运行线已不是原来的曲线, 可能也略向流量小的方向移动, 故要重新做配套试验。
(2) 适当缩小压气机通流截面。这时压气机叶轮和扩压器的截面都要相应缩小, 因此它的特性线将大致平行原特性线并向流量小的方向偏移。
(3) 减小压气机进口处直径。如果能判断喘振是在导风轮中发生, 则可减小叶轮的进口直径, 使特性线向小流量方向偏移。
(4) 减小扩压器进口角。当运行线偏离喘振线太远时, 可采用与上述措施相反的调整措施, 使运行线位于压气机高效率区。
改变喷嘴喉部截面积是改变运行线位置的有效方法。增大截面积时, 涡轮的通流能力增加了, 如果增压压力不变, 则通过增压系统的流量增加, 压气机的流量也增加, 因此运行线离开喘振线向流量大的方向移动。但是在增压压力不变的条件下, 要达到涡轮机与压气机功率平衡, 柴油机排气温度将要提高, 增压压力上升, 是调整增压压力的有效措施。
增压器引起喘振原因很多, 如进气管联接的气缸数目较少, 管道容积过小, 使气流脉动大而引起喘振, 而且脉动振幅愈大、频率愈低, 则喘振线愈往流量大的方向偏移;高原地区由于环境压力低, 空气密度小, 压气机中气流的雷诺数下降, 气流粘性影响明显增加, 容易产生喘振。
2.增压器转速和增压压力的调整
增压比近似与增压器转速的平方成正比, 故两者的调整措施是一致的。常用的方法是调整喷嘴环截面积, 增大时, 废气能量降低, 增压器转速下降, 增压压力随之下降, 反之亦然。
3.涡轮进口温度的调整
涡轮进口温度不仅直接影响涡轮运行的可靠性, 同时它也表征柴油机热负荷的大小。影响排气温度的因素很多, 适当调整供油系统各参数, 如循环供油量、供油提前角、改善雾化混合性能等均可降低排气温度;适当增大气门重叠角, 加强扫气能力, 提高充量系数, 改善气缸热负荷, 降低排温, 同时也改善了燃烧条件, 降低了耗油率。在增压柴油机中, 排气温度高的一个重要原因是由进气温度高引起的。进气温度每升高1℃, 柴油机排气温度一般升高2~3℃。柴油机进气温度主要决定于增压比和压气机效率, 增压比愈高, 压气机效率愈低, 则进气温度愈高。因此使运行线位于压气机高效率区也是降低涡轮进口温度的办法。
涡轮增压汽油机 篇7
在实际使用中, 经常会不同程度出现动力下降、油耗上升, 甚至发生废气涡轮增压器早期损坏。究其原因, 主要是使用和维护不当造成的。
1 废气涡轮增压器的正确使用
为了保证废气涡轮增压器的正常工作, 使其保持良好的工作性能, 使用中应注意以下几点。
1.1 选用合适的润滑油
增压器所需的润滑油来自柴油机主油道, 润滑油用来润滑和冷却增压器。使用中, 应按说明书规定选用合适的润滑油 (柴机油) 。
首先是柴机油的质量等级, 对涡轮增压柴油机至少应使用CD级增压机油, 保证油质, 使增压器得到良好的润滑和散热;同时, 应使用优质滤清器。
其次是柴机油的黏度等级, 应根据气温条件、机件磨损状况等选用合适的黏度。
如果润滑油选用不当, 油中的各种添加剂不能满足增压柴油机大负荷工作的润滑要求, 润滑油将会加速氧化变质, 会加剧柴油机和增压器零件的磨损。
1.2 保持正常的机油压力
柴油机在运转中, 应保持正常的润滑系统机油压力。当润滑系统机油压力低于0.15MPa时, 应停机检查增压器转子轴与轴承润滑, 以防止增压器润滑不良而烧蚀转子轴和轴承;机油压力过高也可造成机油窜入涡轮室或压气机室;柴油机怠速运转时间不能过长, 否则, 机油压力过低使增压器润滑不良。
1.3 掌握正确的启动方法
柴油机启动后应怠速运转3～5min, 不能轰油门, 待机油达到一定的温度和压力, 流动性能改善, 增压器轴承得到充分润滑后, 方可提高转速。
增压器轴承是浮动轴承, 如果柴油机启动后, 就立即将转速升得很高, 润滑油不能及时到达增压器轴承就会加速磨损甚至使轴承瞬间烧损。特别是在冬季低温启动后轰油门还会损坏增压器油封。
对于停车时间较长的车辆, 启动前应松开增压器进油管接头, 向进油口加注适量与柴油机同牌号的机油, 以防启动时因润滑不良而使转子轴发生烧蚀。
1.4 掌握正确的熄火方法
柴油机熄火前应怠速运转3～5min, 让柴油机负荷逐渐减少, 待增压器转子轴转速降低、机油温度有所下降后再熄火。
如果柴油机在高转速下突然熄火, 废气涡轮增压器内的机油会因机油泵停转而马上停止循环流动, 但增压器的转子轴在惯性作用下仍在高速旋转, 增压器在高转速下停止润滑, 热量未被机油带走未能及时冷却, 增压器局部温度可达900～1000℃, 容易因断油而使轴承烧损甚至咬死。
另外, 带负荷运转的柴油机, 其排气歧管温度很高, 若突然停转, 该处热量便传至增压器壳体上, 使已经停止流动的机油变成积碳。当积碳越积越多时, 会阻塞进油口, 导致轴承缺油, 即使进油口不堵塞, 积碳也会加速轴承磨损。
1.5 掌握正确的驾驶方法
有些驾驶员不了解柴油机增压器的结构和原理, 为了省油, 习惯采用“加速—熄火—空挡滑行”和“熄火—空挡滑行—点刹”的驾驶方法, 这时机油泵已经停止工作, 但增压器转子仍在高速旋转, 由于高速旋转的转子轴承得不到充分润滑和冷却, 会因温度过高干摩擦而烧死。
2 废气涡轮增压器的定期维护
为了尽量减少增压器出现故障, 平时应加强对增压系统所有管路的维护保养, 空滤器要定期保养, 润滑油应定期更换, 以保证增压器进气清洁, 增压器轴承润滑可靠, 保证增压器的冷却条件;认真做好增压器的维护工作;维修时应正确装配, 不得随意改变其原有的装配关系。
2.1 进气系统的维护
增压器能否正常工作一定程度上也依赖于进气系统, 只有供给充足、干净的空气才能保证增压器长期无故障工作, 使其寿命延长。所以应定期检查所有进气管接头和软管的密封性, 防止漏气和空气短路。如果压气机到柴油机进气管漏气, 充气量减少, 将导致柴油机冒黑烟;空气短路后, 当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏增压器, 较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削, 并使其失去平衡, 引起轴承和密封环的磨损加剧。随着轴承的磨损, 配合间隙增大, 使压气机或涡轮机的工作轮叶片打击壳体, 增大噪音。
加强空滤器的维护, 确保其工作正常。如果空气滤清器堵塞, 进气阻力增大, 充气量减少, 使进气不足, 柴油机功率便会明显下降。同时, 压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄漏, 引起润滑油消耗量过大。另外, 若滤清器滤芯破损或密封胶圈老化失效, 增压器会因灰尘沙粒进入而转速不稳, 噪声加剧, 并导致轴承、油封和气封组件加剧磨损。
2.2 增压器的维护
2.2.1 增压器外部检查
经常检查增压器固定情况, 各管路连接密封情况, 增压器外部及进出润滑油管有无漏油现象。
2.2.2 增压器工作情况检查
在发动机怠速和中速运转情况下检查, 增压器应运转均匀, 无金属撞击或金属摩擦异响, 无喘振或强烈的振动现象。
2.2.3 增压器涡轮、压气机叶轮和转子检查
检查涡轮和压气机叶轮应无变形、毛刺、损坏、腐蚀现象, 背面无接触印痕, 转子旋转应灵活。如果涡轮叶片背面有积碳, 是机油焦化或机油燃烧产生的;压气机轮叶片背面有积尘, 是进气管路漏气。在拆检时应注意不要碰撞损坏叶轮。
2.2.4 增压器密封环检查
要经常检查密封环是否密封, 密封不良可使机油进入进气管道及气缸燃烧, 造成发动机机油烧损;密封环泄漏引起的涡轮后部积碳, 将使旋转零件转动发涩而损失功率。
2.2.5 增压器内积碳的清除
增压器进、回油口如有积碳, 应仔细清除干净, 确保机油畅通无阻;沉积在压气机喉口上的微小尘埃应刮除;清除涡轮、喷嘴环及涡轮壳内的积碳。
另外, 还应清除中间壳中的水垢;清洗气封道和油腔, 清洗各气封件和油封件, 并检查其损伤情况, 必要时予以更换。
拆装增压器时, 由于涡轮壳与压气机壳均为薄壁铸件, 切忌摔打碰撞, 必要时应用木锤轻敲, 不可使用铁器, 以防击破;转子轴组件装配时必须按原记号对位, 以免影响其动平衡;总装时不可让杂物落入壳体内腔或管道中, 以防损坏转子。中间壳上的机油进出油口应垂直安装, 出油管从增压器接出后应逐渐弯曲接到曲轴箱上, 以防止回油不畅通而使机油向涡轮室或压气机室渗漏。
3 废气涡轮增压器常见故障诊断及排除
增压系统故障的主要表现形式为:增压器喘振, 增压器漏油, 增压器叶片扭曲、断裂以及异常磨损等。
3.1 增压器喘振
如果增压器在工作过程中向气缸内输送空气量不足, 空气压力将产生极大的波动, 在压气机端发出异响, 如气喘的响声, 这就是喘振。由于喘振, 发动机工作不平稳, 功率下降, 排气冒黑烟。
产生喘振的原因是进气系统堵塞, 如空气滤清器滤芯严重阻塞, 进气管内油污太多阻塞。增压器的喷嘴环流通道发生变形也会造成喘振。因此, 最好是每次二级维护时更换空气滤芯, 行驶十万千米, 清洗进气通道。
3.2 增压器杂音
如果增压器在运转中发出杂音, 发出金属的撞击、摩擦声, 或者产生振动, 是增压器转子和涡壳之间位置发生了变化, 应拆卸转子检修、调整。
3.3 增压器震动
如果增压器在运转中出现了强烈的震动。这是由于转子组不平衡, 轴承损坏造成的, 应更换轴承及进行转子组的动平衡校验。
3.4 增压压力下降
该故障的主要原因是进气道堵塞, 并进入中冷器的进气道连接软管松脱, 破裂造成。
3.5 增压器突然停止运行
增压器突然停止运行, 发动机功率下降。这是增压器轴承损坏, 转子组烧死所致, 应更换轴承;如损坏严重应更换增压器总成。油封漏油也应及时检修更换。
3.6 叶片变形磨损
叶片扭曲、异常磨损甚至断裂, 主要是由于空滤器破损, 泥沙和异物被吸入进气管路与叶片发生碰撞而造成的。
4 结束语
废气涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。因此, 我们必须正确使用, 认真维护, 以减少故障的发生。增压器出现故障后, 不要匆忙更换增压器, 应该寻找和判断故障原因和部位, 并尽可能地加以排除。
参考文献
[1]邱宗敏.汽车发动机构造与维修.辽宁:大连理工大学出版社, 2009.
[2]曾小珍.柴油机维修技术.北京:电子工业出版社, 2005.
[3]华道生.柴油汽车故障检修300例.北京:金盾出版社, 2006.
涡轮增压汽油机 篇8
关键词：柴油机,废气涡轮增压系统,维护,故障,处理
柴油机废气涡轮增压系统是由柴油机、压篾机、废气涡轮机、空气冷却器和辅助扫气泵等基本元件组成。其主要任务是提供足够的空气, 保证柴油机扫气和燃烧的需要。由于柴油机的运转条件和结构不同、废气中的能量不同、所需的空气量不同, 因而对增压系统的要求也不相同。
1增压系统的维护管理
废气涡轮增压器工作的主要特点是:转子转速高, 气流流速高, 涡轮工作温度高。废气涡轮的转速每分钟可高达几千甚至几万。增压器的尺寸越小, 工作转速越高。涡轮机和压气机中的气流速度可达每秒数百米。涡轮机端的废气温度很高, 因此, 做好增压系统的维护管理工作十分重要。
1.1 增压器的日常管理
在运行中应测量和记录主要运行参数。根据检查的参数判断涡轮增压器的工作状态, 以确定必要的检查、调整和检修方案。涡轮增压器运行时, 应经常用金属棒或其他专用工具细心倾听增压器中有无异常声响和运转是否平稳。转子不平衡时会发出钝重的“嗡嗡”声。由于增压器是高速回转机械, 应特别注意轴承的润滑。轴承为外部供油润滑时, 要注意检查重力油柜的油位及滑油进口压力和出口温度;轴承为自身供油润滑时, 应注意检查油池中的油位, 若油量不足应及时补充。
1.2 废气涡轮增压器的清洗
增压器在运行时其内部流道会被灰尘、油雾和碳粒所脏污, 这会使流阻增大, 增压器效率下降, 增压压力降低, 脏污严重时还会引起增压器喘振;污物在叶轮上分布不均还可能使转子的动、静平衡不良而引起振动, 因此, 要对增压器进行清洗。增压器的清洗有运转中的清洗和拆开清洗两种。经常定期进行运转中的清洗, 以清除旋转件上的灰尘和疏松的积炭, 使增压器处于良好的工作状态。
2增压系统的故障及排除
涡轮增压器在使用过程中, 由于各种因素的影响, 会产生异常现象。下面介绍增压系统除喘振以外的其他常见故障和处理方法。
2.1 轴承烧损
轴承烧损大多是由于滑油压力过低、油量不足或断油、滑油过脏或油中混入金属屑等造成的。轴承烧损时往往表现为增压器转速急剧下降、滑油出口温度升高、增压压力降低, 并出现异常的声音。若在管理中发现增压器转速急剧下降、运转声音异常时, 应立即停车检查增压器轴承, 否则可能造成严重事故, 甚至整台增压器报废。若轴承轻度烧损, 轴封和叶片均未损伤, 可更换轴承;若转子严重损伤无法修复时, 只好停止增压器运转。
2.2 增压器强烈振动
除了喘振的原因, 增压器的强烈振动还可能是由于涡轮机叶片上有结炭和附着燃烧产物、叶片折断、压气机叶轮损坏、转子与固定件碰擦、轴承减振弹簧片损坏等原因引起的。柴油机使用重油和长期燃烧不良, 会在涡轮机喷嘴环和叶轮上结炭或附着氧化物。这些结炭和氧化物在叶片上分布不均, 会引起增压器的强烈振动。结炭和氧化物不能用水洗掉, 必须打开增压器进行专门清洗。叶片断裂大多是由外来物引起的, 也可能是由于叶片共振引起的疲劳断裂。叶片断裂的应急处理方法是把与断叶对称的叶片切掉, 使叶轮保持大致平衡;若叶片大量损坏, 则只好停止增压器运行, 厂修时更换新叶轮。此外, 应注意检查轴承减振弹簧片的状态, 及时更换。
2.3 增压压力下降
废气涡轮和压气机流道部分脏污是引起增压压力下降的重要原因, 包括进口滤器、消音器、空冷器等。运行中应按说明书的要求按时清洗增压器。此外, 还必须定时拆开清洗, 以清除坚实的结炭和污垢。若增压压力降低的同时发现增压器的转速也明显下降, 说明废气能量不足。在柴油机方面可能是喷油提前角过大、排气阀开启较晚、缸套活塞环漏气等原因引起的;在废气涡轮方面可能是喷嘴环变形, 使通流面积增大、涡轮机前排气管膨胀、接头漏气等原因引起的。此外, 由于轴封结炭、轴承故障使转子阻力增大也会使增压器增压压力下降、转速降低。应具体查明原因, 予以排除。
若增压压力降低的同时增压器的转速没有明显下降, 则可能是压气机故障引起的。如:压气机进口滤器和消音器堵塞, 内部气流通道积垢, 增压器轴封、气封漏气;扫气箱漏气等。
2.4 增压压力升高
主要是由柴油机引起的。常见的是紫油机负荷过大或喷油系统故障, 造成燃烧不良、后燃严重, 导致废气能量增加、涡轮机转速提高、增压压力升高。排气阀漏气、开启过早也会产生类似的情况。
3增压器损坏后的应急处理
在运行中, 若增压器损坏而不能及时修复, 只能采取应急措施, 把损坏的增压器停机, 让柴油机继续运行。采取应急措施后, 既要保证增压器不会进一步损坏, 又要使柴油机排气温度不超过规定的数值。在运行中发现增压器损坏时, 使损坏的增压器停止运转的措施有两种:如果允许柴油机停车的时间很短, 必须马上恢复运行, 这时只需拆下压气机端和涡轮机端的轴承盖, 用专用工具把转子轴锁住, 并在压气机排出管路上装密封盖板, 防止增压空气流失;如果允许柴油机停车时间较长, 可将转子拆除, 并用专用工具封闭涡轮增压器, 以防燃气和增压空气外泄。进行了停止增压器运行的应急处理后, 应降低柴油机的负荷, 防止排温过高和冒黑烟。对涡轮机的进、排气箱继续保持冷却, 对外部供油润滑则应切断滑油供应。如果在运行中发现增压器损坏又不允许停下来时, 应大大降低柴油机的转速, 且只能在较短的时间内运行。
参考文献
[1]刘仍贵.柴油发动机废气涡轮增压技术浅析[J].汽车运用, 2009 (4) .
涡轮增压车型自燃几率大？ 篇9
在涡轮增压车型推向市场的过程中，消费者对涡轮增压车型的接受程度不尽相同，小排量高功率的涡轮发动机在带来充足动力的同时，相对控制了油耗。但由于其工作时的高温高压对车辆的安全性也带来了相对应的隐患。
搭载涡轮增压发动机的汽车可能容易导致自燃，即是其中的指控之一。
大众途观自燃悬疑
2015年4月13日下午，苏州金枫路东创科技园地下停车库一辆购买刚满半年的大众途观自燃。苏州公安局吴中分局木渎派出所出具的证明显示，该车辆当时发动机着火，发动机已经烧毁，现场未见其他人员。
从车主在事后与大众方面相关人员在商讨赔偿事宜的录音可以知道，其途观车的EA888发动机在使用过程中一直存在机油泄漏现象，打开油气分离器出来的管道和涡轮进气管里面都可以发现有机油。车主也表示，正常的涡轮车油气分离器的管道和涡轮进气管里面是不应该有机油的，这些地方有机油是不正常现象，而且这个问题大众方面一直没有有效解决。
虽然，厂家与车主对自燃的原因说法不一，但车主在2015年5月11日取得苏州华丰汽车销售服务有限公司（上海大众4S店）全额退车款及购置税合计314312元，并且没有签保密协议。
由于汽车自燃导致的后果非常严重，涉及到人身安全，消费者对此非常关心，媒体对车辆自燃的报道也相对较多。然而导致自燃的原因有很多种，主要集中在线路改装、老化和发动机漏油三方面。其中，发动机漏油与涡轮增压可能存在密切相关。
专家意见不一
线路改装和老化可以通过人为措施进行避免，而采用涡轮增压发动机的车型由于涉及到发动机和零部件的设计而难以由消费者自身去解决。虽然在自燃的车型当中的确出现了因发动机漏油，机油与涡轮接触导致燃烧的情况，但说涡轮增压车型一定具有巨大的安全隐患，这一结论严格来讲只具备可能性，没有足够的案例或统计数据印证。而消费者对此也众说纷纭。
“涡轮增压发动机工作时候外部温度高，在正常工作中没有问题，但如果发生燃油或机油泄漏，并且触碰到热源，会有燃烧的可能性。”清华大学汽车高级工程师肖建华在接受《消费者报道》记者采访时认为。
曾在广汽集团做过事故原因分析的一位工程师亦对本刊记者说，在可以断定起火位置位于发动机的自燃案例中， 由于机油泄露然后与涡轮接触产生燃烧的可能性是存在的。涡轮增压发动机工作时候温度很高，即使在熄火停车后，用于降温的风扇还会运转一段时间，但温度也不低。如果在这个时候，机油或者燃油触碰到高温零部件， 就可能发生燃烧。
“对于涡轮增压发动机，在设计的时候，需要特别注意整个发动机管路布置必须非常合理，尽量降低机油及燃油触碰到高温涡轮的可能性，否则即使是轻微的泄漏事故，也可能导致燃烧。”他认为。
不过，采用增压技术的汽车是否更容易自燃，也有专家持不同看法。吉林大学汽车工程学院教授袁兆成接受本刊采访时则认为：“汽车采用增压技术与是否更容易自燃没有联系， 汽车的自燃绝大多数都是来自于汽车电路系统，电路设备设计、材料、制造和安装质量以及私自改装的质量是影响汽车自燃的主要因素，一旦出现电火花容易引起汽油或汽油蒸汽燃烧。涡轮的工作温度没有排气歧管高，机油也不容易点燃。涡轮外面温度不是很高，里面是废气的温度，即使有机油流入涡轮壳体里，也随着废气排出去了，从来没有听说涡轮增压器引发自燃的。”
在目前有关的自燃投诉案例中，不少消费者针对车辆发动机本身、发动机舱的布置甚至涡轮零部件都有质疑。而厂家在这一方面势必有所考虑。在发动机舱室设计方面，某著名车企研究院的车身部白车身科相关专家接受本刊记者采访时说到，由于机油并不容易点燃，涡轮增压器引燃机油造成自燃的因素很小，他们在发动机舱的防火墙设计时候，对涡轮增压发动机不会特别考虑防范其燃烧的因素。
模拟实验：高温涡轮遇机油即见明火
现实当中，厂家在发动机设计时已经考虑到机油与高温热源直接接触的情况，正常状态下即便是涡轮发动机也不会自燃。但如果出现碰撞或设计缺陷导致机油泄露，让机油与涡轮直接接触可能会非常危险。
众所周知，机油很难点燃，这是由于对于可燃液体，它的易燃性除了燃点外还有一个特殊的评价标准，就是闪点。闪点是用来衡量可燃性液体挥发性的指标，可燃液体在接近闪点时易发生闪燃，闪燃是液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时，遇火源产生一闪即燃的现象。
相对于汽油和柴油来说，机油的燃点比较低，但闪点却比汽油和柴油要高，机油的闪点和燃点都在200℃左右，意味着机油不容易挥发，性状比较稳定。
那究竟当机油不小心碰上高温涡轮会发生什么情况呢？《消费者报道》通过第三方检测机构进行了一个燃烧机油的实验，模拟机油接触工作状态中的涡轮增压器所发生的情况。我们选用一款某合资品牌中级车上的涡轮增压器作为实验对象，并选用同一品牌机油进行实验。
实验过程首先将涡轮增压器放入高温加热炉中，分两次加热至600与800摄氏度，模拟其实际工作温度，加热后将其取出暴露在常温下，由于温差，增压器取出后瞬间冷却至400至500度左右。此时，实验人员分别将全合成及半合成机油滴在表面温度不到500度的涡轮增压器表面。结果显示，不论是何种机油，只需几滴便已经出现了明火。（如下图）
从实验结果可见，在高温的涡轮遇到机油时，确实会有明火产生，但如果其设计本身有所防范，杜绝机油泄露则可以大大减少涡轮车自燃的几率。
涡轮增压汽油机 篇10
现代柴油机上越来越多地使用了涡轮增压器, 涡轮增压器能提高发柴油机功率和改善经济性能。柴油机使用了涡轮增压器后发动机具有升功率高, 油耗率低, 排污较少, 指示功率和有效功率都提高了, 也就是提高了机械效率, 自然可以明显改善高负荷区运行的经济性。
涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下: (1) 废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀作功, 废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮, 在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废气涡轮与压气机通常装成一体, 便称为废气涡轮增压器。其结构简单, 工作可靠, 一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后, 可提高功率30%~50%, 降低比油耗5%左右, 有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质, 因而得到广泛应用。 (2) 复合式废气涡轮增压器。废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作, 称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上, 废气能量除驱动废气涡轮增压器外, 尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮, 该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样, 废气涡轮增压器达到增压的目的, 而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量, 使动力性能、经济性能大为改善, 但结构复杂, 成本高且技术难度大。 (3) 组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中, 除废气涡轮增压器外, 还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统, 利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好, 并对改善柴油机的低速转矩有利。
2 使用方法
(1) 严格按照规程操作, 特别在冬季寒冷的早晨启动柴油机时不要猛轰油门, 这对增压器是致命的损坏;长时间行驶后应避免在高速运转时熄火, 应让柴油机怠速运转3~5min、等增压器降速后再熄火。 (2) 启动增压柴油机时一般要间隔启动起动机2~3次, 每次2~5s, 以使增压器浮动轴内充满润滑油。启动后应怠速运转3~5min, 使润滑油压力、温度正常以后再加负荷。严禁采用加速—熄火—滑行的操作习惯, 因为机油泵停止工作而中断润滑油的循环后积蓄在涡轮增压器内的热量得不到散发, 容易导致零件过热而损坏。 (3) 避免柴油机长时间怠速运转。因为怠速时涡轮端的废气压力和压力机端的空气压力较低, 低于其间体内的润滑油压力, 加上怠速运转时涡轮增压器转速较低, 其内所有运动摩擦副都难以形成油膜, 易造成涡轮端和压力机端漏油。
3 维护方法
增压柴油机的维护保养和其它柴油机相似, 但应特别注意以下几点: (1) 柴油机工作1000h后应拆下涡轮增压器进行技术规范测量。压气机叶轮与机壳之间的最小间隙应>0.1mm, 否则应拆检轴承, 必要时更换;同样, 其转子最大的轴向游动量不得超过0.3mm, 否则应检查止推轴承和游动轴承止推端面的磨损情况。通过间隙测量可以准确地判定涡轮增压器是否需要维护或更换。 (2) 柴油机每工作100~150h应清洗一次空气滤清器、压气机叶轮以及压气机壳流道表面的污物, 以免磨粒进入柴油机气缸、加剧增压器的磨损;同时注意及时对涡轮叶轮及壳体中积炭、灰尘和其它污物的清洗, 如果环境灰尘较多应缩短清洗周期。
摘要：现代柴油机上越来越多地使用了涡轮增压器, 涡轮增压器能提高发柴油机功率和改善经济性能。针对柴油机涡轮增压器的作用与使用方法进行了阐述。
关键词：柴油机,涡轮增压器,作用,使用方法
参考文献