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研究現(xiàn)代汽車渦輪增壓器的原理及使用
摘要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，國內高檔汽車的增加，渦輪增壓器被廣泛使用，通過對渦輪增壓器的工作原理的了解，采取正確使用、安裝及檢測方法，可以增加其使用壽命。
關鍵詞：渦輪增壓器 檢查 裝配
目前，日本的很多廠家喜歡使用Turbo技術，典型代表是富士系列和三菱EVO。在歐洲最早把Turbo引入到汽車上來的就瑞典的審寶，后來沃爾沃也開始使用增壓技術。德國也有兩家車廠喜歡用渦輪增壓，即奧迪和保時捷，代表車型是RS6和911Turbo。隨著國內高檔汽車的增加，渦輪增壓器被廣泛使用，對于一般用戶來講，能夠初步掌握渦輪增壓器的原理及作用，從而采用正確的使用方法，對延長期使用壽命、節(jié)約成本是十分必要的。
一、渦輪增壓器的工作原理
渦輪增壓器的組成由渦輪，壓氣機，轉子總成，軸承機構，中間體和密封裝置等組成。工作原理是利用發(fā)動機排出的高溫高壓廢氣驅動廢氣渦輪旋轉，廢氣渦輪帶動同一軸上的壓氣機共同旋轉，壓氣機壓縮由空氣濾清器過濾后的空氣，使空氣被壓縮后增壓進入發(fā)動機氣缸內，提高發(fā)動機進氣量的裝置，減少廢氣中CO、HC、CL粒等有害物的排放。廢氣渦輪與壓氣機通常裝成一體。
二、渦輪增壓器的作用
渦輪增壓器按增壓方式分為廢氣渦輪增壓器、復合式廢氣渦輪增壓器和組合式渦輪增壓器。它們的作用分別如下：
1.廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動機排出的具有一定能量的廢氣進入渦輪并膨脹做功，廢氣渦輪的全部功率用于驅動與渦輪機同軸旋轉的壓氣機工作葉輪，在壓氣機中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。廢氣渦輪與壓氣機通常裝成一體，便稱為廢氣渦輪增壓器。其結構簡單，工作可靠，一般柴油機合理地加裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)后，可提高功率30%～50%，降低比油耗5%左右，有利于改善整機動力性能、經(jīng)濟性能及排放品質，因而得到廣泛應用。
2.復合式廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓器是將廢氣動力渦輪與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)起來工作，稱為復合式廢氣渦輪增壓器。在某些增壓度較高的柴油機上，廢氣能量除驅動廢氣渦輪增壓器外，尚有多余的能量用于驅動低壓廢氣動力渦輪，該動力渦輪通過齒輪變速器及液力耦合器與發(fā)動機輸出軸聯(lián)接。這樣，廢氣渦輪增壓器達到增壓的目的，而廢氣動力渦輪將廢氣能量直接變?yōu)楣β仕徒o曲軸。復合式廢氣渦輪增壓器可充分利用廢氣能量，使動力性能、經(jīng)濟性能大為改善，但結構復雜，成本高且技術難度大。
3.組合式渦輪增壓器。組合式渦輪增壓器由廢氣渦輪增壓與進氣慣性增壓組合而成。在該增壓系統(tǒng)中，除廢氣渦輪增壓器外，還有由穩(wěn)壓箱、共振管、共振室等構成的進氣慣性增壓系統(tǒng)，利用壓力峰值可進一步提高增壓后的進氣壓力。該系統(tǒng)使柴油機加速性能變好，并對改善柴油機的低速轉矩有利。
三、渦輪增壓器的使用
我們正確使用汽車渦輪增壓器，使其保持良好的工作性能，滿足汽車發(fā)動機的正常工作需求。發(fā)動機在正常工作情況下，渦輪增壓器的轉速在8-12萬/分鐘（r/min），渦輪排氣的溫度可達600-900攝氏度。
1.正確使用發(fā)動機機油
發(fā)動機的機油要按說明書規(guī)定使用，對于低增壓柴油機，應選用不低于CC級的柴機油，對中增壓柴油機，應選用不低于CD級的柴機油。對高增壓柴油機一般采用CH級的柴機油。發(fā)動機保養(yǎng)要按發(fā)動機工作小時要求及時更換機油和機油濾清器，保證油質，使增壓器得到良好的潤滑和散熱。
2.保持正常的潤滑系統(tǒng)機油壓力
柴油機在運轉中，當機油壓力低于0.15MPa時，應停機檢查，增壓器轉子軸與軸承潤滑，以免機油壓力過低造成燒損，機油壓力過高也可造成機油竄入渦輪室或壓氣機室。嚴禁發(fā)動機怠速運轉時間過長，以防機油壓力過低使增壓器潤滑不良。
3.發(fā)動機的正確預熱
汽車發(fā)動機和發(fā)電機組的發(fā)動機啟動后不能急加發(fā)動機油門，應使發(fā)動機怠速運轉3-5min，以保證增壓器軸承得到充分的潤滑，增壓器的軸承是浮動軸承，如潤滑不良可使軸承瞬間燒損。在冬季低溫啟動發(fā)動后急加油門可損壞增壓器油封，要使發(fā)動機至少怠速預熱5min。
4.發(fā)動機的正確熄火
發(fā)動機在熄火前應使發(fā)動機怠速運轉3-5min。如發(fā)動機在高轉速下突然熄火停止工作，機油壓力為零，而增壓器的轉子由于慣性繼續(xù)高速運轉，增壓器在高轉速下停止?jié)櫥瑹崃课幢粰C油帶走及時冷卻，使增壓器的局部溫度可達900-1000攝氏度，產(chǎn)生軸承燒損和機油結焦產(chǎn)生積碳。所以在高轉速下應怠速運轉3-5min，來降低增壓器的轉子轉速和降低增壓器的溫度。
四、渦輪增壓器檢查
1.渦輪增壓器工作情況檢查
發(fā)動機在工作中，根據(jù)發(fā)動機怠速和中速及變換發(fā)動機轉速情況下檢查，使增壓器應運轉均勻，無金屬撞擊或金屬磨擦異響，無喘振或不正常振動現(xiàn)象。
2.渦輪增壓器外部檢查
經(jīng)常檢查增壓器固定情況，排氣和導管使否漏氣潤滑油管和接頭是否漏油，例如卡特彼勒電控柴油機3512B裝配水冷卻增壓器，要檢查冷卻水管和接頭密封是否漏水。出現(xiàn)滲漏及時檢修。
3.渦輪增壓器渦輪及空壓輪檢查
檢查渦輪和空壓輪應完整清潔，渦輪葉背面有積碳，是機油焦化或機油燃燒產(chǎn)生積碳�？諌狠喨~背面有積塵，是進氣管路漏氣。在拆檢時應注意不要碰撞損壞葉輪。
4.渦輪增壓器密封環(huán)檢查
要經(jīng)常檢查密封環(huán)是否密封，密封不良可使機油進入進氣管道及氣缸燃燒。造成發(fā)動機機油燒損。
五、增壓器的裝配
增壓器的裝配必須注意幾點：
1.安裝前應將增壓器的所有零、部件采用非堿性清潔劑和軟刷清洗干凈，并用壓縮空氣吹干。安裝時各摩擦面應加注潤滑油，以防止零件拉傷。經(jīng)過浸泡不能除去積碳層的零件，必要時用毛刷清除，嚴禁用金屬或硬刷子。
2.葉輪必須經(jīng)過單件動平衡，轉子總成必須經(jīng)整體平衡效驗合格后裝配。
3.渦輪端和壓氣機端兩密封環(huán)開口互成180度安裝，密封環(huán)開口想對中間體進油口成90度。
4.裝配渦輪軸、壓氣機葉輪及鎖緊螺母的相對位置記號需對正。
5.增壓器各間隙的裝配應依據(jù)其型號的主要技術數(shù)值。
6.裝配完畢，應從增壓器進油口加注適量機油，加入同時應手轉動轉子，測聽有無碰、擦異響，及卡阻現(xiàn)象，如有應查明原因并排除。更換新增壓器總成時，應在安裝前從增壓器進油口加注適量機油，加入同時應手轉動轉子，以保證增壓器在安裝后啟動發(fā)動機的瞬間使軸及軸承得到良好的潤滑。
參考文獻：
[1]徐立漢，朱建江.廢氣渦輪增壓器的正確使用[J].柴油機，2002，（06）.
[2]李良，雷鈞，萬仁輝.增壓器金屬密封件結構性能分析[J].北方交通大學學報， 2001，（04）.
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