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1、渦 輪 增 壓 器 介 紹 主要內(nèi)容：一、渦輪增壓器的功能二、渦輪增壓器工作原理和結(jié)構(gòu)三、渦輪增壓新技術(shù)四、渦輪增壓器的主要供應(yīng)商介紹五、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)六、失效模式及原因分析 一、渦輪增壓器的功能渦輪增壓器是現(xiàn)有技術(shù)下唯一能使發(fā)動機在“工作效率不變”的情況下增加“輸出功率”的機械裝置。渦輪增壓器一般安裝在發(fā)動機的排氣側(cè) 。渦輪增壓技術(shù)就是采用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預(yù)先進行壓縮，提高進入氣缸的氣體密度，減小氣體的體積，這樣，在單位體積里，氣體的質(zhì)量就大大增加了，這樣就可以再有限的汽缸容積內(nèi)噴入更多的燃油進行燃燒，從而達到提高發(fā)動機功率的目的。 二、渦輪增壓器的工作原理和結(jié)構(gòu) 針對自然進氣（NA

2、）引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會出現(xiàn)進氣效率低落的問題，從最基本的關(guān)鍵點著手，也就是想辦法提升進氣歧管內(nèi)的空氣壓力，以克服氣門干涉阻力，雖然進氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進氣壓力增加的結(jié)果，讓每次氣門開啟時間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了，因此噴油量也能相對增加，讓引擎的工作能量比增壓之前更為強大，這就是增壓（Charge）的基本原理。 增壓器主要有三種:機械增壓器,渦輪增壓器,氣波增壓器?，F(xiàn)今運用在汽車的增壓系統(tǒng)有兩大主流：機械增壓（Super Charge）、渦輪增（TurboCharge）。 機械增壓器采用皮帶與引擎曲軸皮帶盤連接，利用引擎轉(zhuǎn)速來帶動機械增壓器內(nèi)部葉片，以產(chǎn)生增壓空氣送入引擎進

3、氣歧管內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，工作溫度界于70 -100，不同于渦輪增壓器靠引擎排放的廢氣驅(qū)動，必須接觸400 -900的高溫廢氣。由于機械增壓器采用皮帶驅(qū)動的特性，因此增壓器內(nèi)部葉片轉(zhuǎn)速與引擎轉(zhuǎn)速是完全同步的。 渦輪增壓的工作原理 渦輪增壓由廢氣推動的渦輪機、壓縮進入汽缸空氣的壓縮機以及中間部分組成。 渦輪增壓器利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的壓縮機的葉輪，壓縮機葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快(當(dāng)加速的時候)，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，壓縮機的葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，

4、相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，這樣就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。一般能使發(fā)動機增加輸出功率在10%到40%左右。 壓氣機的結(jié)構(gòu)如下。空濾后的新鮮空氣從進氣口進入，經(jīng)過壓氣機葉輪的壓縮后從出氣后排出進入中冷器和進氣歧管。 渦輪機的結(jié)構(gòu)如下。發(fā)動機排出的高壓燃氣從渦輪進氣口進入，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，然后低壓燃氣從渦輪排氣口排出進入整車尾氣處理系統(tǒng)。 旁通閥機構(gòu) 潤滑系統(tǒng)的作用： 1.冷卻來自渦輪工作的熱量2.向軸承系統(tǒng)提供潤滑油 3.為轉(zhuǎn)子動平衡提供潤滑油 增壓器轉(zhuǎn)子動平衡:渦輪與軸總成、壓氣機葉輪應(yīng)進行單件動平衡 。 動平衡的目的：1.延長軸承的壽命。 2.減少振動。3.減少噪聲。4.減少功率

5、損失。5.減少轉(zhuǎn)子的負荷。 1、可變增壓渦輪葉片幾何技術(shù)當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，由于排氣的流量較小，不容易推動渦輪葉片。這時可變渦輪幾何系統(tǒng)中裝在和渦輪葉片平行位置并且圍繞它的那幾片可變導(dǎo)流板的角度就會變小(如左圖)。這樣可以使氣流通過的空間縮小，加大流速，更容易推動葉片。在轉(zhuǎn)速高的時候 氣體流量充足，這個時候可變導(dǎo)流板的角度會變大（如右圖），讓渦輪獲得最大增壓值。三. 渦輪增壓新技術(shù)： 2、渦輪增壓中冷技術(shù) 渦輪增壓可以提高空氣的密度，空氣密度的提高必然會使空氣溫度也同時增高，發(fā)動機渦輪增壓器的出風(fēng)口溫度也會隨著壓力增大而升高，溫度提高反過來會限制空氣密度的提高，要進一步提高空氣密度就要降低增壓

6、空氣的溫度。中間冷卻技術(shù)不是一項簡單的技術(shù)，過熱無效果白費工夫，過冷在進氣管中形成冷凝水會弄巧成拙。因此要將中冷器和渦輪增壓器進行精確的匹配，使得壓縮空氣達到要求的冷卻溫度。 中冷將給增壓發(fā)動機帶來以下好處：1.排放物： A 由于燃燒溫度低，減少了NOx的排放。 B由于燃燒完全，降低了CO的排放。2.發(fā)動機： A 較低的熱負荷。 B 較低的氣缸壓力。 C 更大的功率。 D 低的燃油消耗率。 3、雙渦輪增壓技術(shù) 在討論雙渦輪增壓技術(shù)前，我們先了解一個渦輪增壓遇到的不利現(xiàn)象“遲滯現(xiàn)象”。當(dāng)駕駛員踩油門踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。由于渦輪機和壓縮機有慣性，不能及時跟上這個速度的變化，這個現(xiàn)象稱為“遲滯

7、現(xiàn)象”?！斑t滯現(xiàn)象”使發(fā)動機延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你越急加速，就會感覺發(fā)動機越使不上勁。使用雙渦輪增壓，就是采用2個相互獨立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動機在2個渦輪增壓器的共同作用時，進氣效率大幅提升，增壓效果更加顯著，動力性得到很大提升。另一方面，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，只有一個低速渦輪工作，這時較少的排氣即可驅(qū)動這只渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進氣壓力，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升以后，高速渦輪工作繼續(xù)進入高增壓值的狀態(tài)，提供一個連貫的強勁動力。這樣雙渦輪增壓技術(shù)在提高發(fā)動機動力性的同時，可以改善渦輪增壓的“遲滯現(xiàn)象”。但是，雙渦輪增壓發(fā)動機并不能完全消除“渦輪遲滯”現(xiàn)象，畢竟，渦輪增壓 器葉輪的

8、慣性作用依然存在。在實際使用中，雙渦輪增壓發(fā)動機通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發(fā)動機上。 兩級增壓技術(shù) 4、渦輪增壓 機械增壓技術(shù) 由于渦輪增壓系統(tǒng)和機械增壓系統(tǒng)分別擁有各自的優(yōu)勢和劣勢，因此，由渦輪增壓器和機械增壓器共同組成的雙增壓系統(tǒng)發(fā)動機同時具備了渦輪增壓系統(tǒng)和機械增壓系統(tǒng)的雙重技術(shù)優(yōu)勢，并且使整合在一起的這兩種不同型式的增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了優(yōu)勢互補。 發(fā)動機在較低轉(zhuǎn)速下運行時，由機械增壓器提供絕大部分的增壓壓力，發(fā)動機輸出功率的增加主要來自于機械增壓系統(tǒng)，此時渦輪增壓器由于“渦輪遲滯”增壓效果并不明顯。待發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升到1 500 r/min左右時，渦輪增壓器的增壓效果開始增強，并與

9、機械增壓器共同為發(fā)動機功率的增加提供所需的增壓壓力。隨著轉(zhuǎn)速的不斷提高，渦輪增壓器的增壓效果也在不斷增強，與此同時，機械增壓器的增壓效果開始逐漸減弱。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過3 000 -4000r/min時，由渦輪增壓器提供全部的增壓壓力，發(fā)動機輸出功率的增加全部來自于渦輪增壓系統(tǒng)，此時機械增壓器已經(jīng)停止工作，以防止消耗發(fā)動機功率。應(yīng)該說，雙增壓系統(tǒng)發(fā)動機很好地解決了機械增壓系統(tǒng)燃油經(jīng)濟性較差和渦輪增壓系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速時容易產(chǎn)生“渦輪遲滯”現(xiàn)象的問題，但是，由于雙增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易與發(fā)動機匹配，對于發(fā)動機零部件的制造要求也較高，因此，目前只在個 別車型上實現(xiàn)了應(yīng)用。 增壓器的試驗項目 a）型式試驗項

10、目： 1）壓氣機性能； 2）200h熱循環(huán)； 3）止推軸承評定； 4）密封性評定； 5）最高轉(zhuǎn)速、最高溫度； 6）殼體包容性評定。 b）出廠試驗：采用熱吹或自循環(huán)的實驗方式，在規(guī)定轉(zhuǎn)速和渦輪進口溫度下，檢測增壓器運轉(zhuǎn)狀態(tài)、密封狀態(tài)及某一工況點的性能指標(biāo)。 四、渦輪增壓器的主要供應(yīng)商介紹1.Honeywell 全球總部：新澤西州莫里斯頓，2004年銷售額256億美元。在全球95個國家擁有12萬員工。蓋瑞特增壓器歷史: 1936: Cliff Garrett 最早成立了Garrett (蓋瑞特) 公司 全球總部: 美國加州, Torrance 2004年銷售額: 約24億美元 全球有13個工廠 1

11、5個國家共6500名員工 全球市場份額約50% 一個領(lǐng)導(dǎo)的品牌: Garrett 中國工廠 2. BorgWarner 博格華納的總部位于美國密歇根州的奧本山，為全球主要汽車生產(chǎn)商提供先進的動力系統(tǒng)解決方案，是這個領(lǐng)域中公認的領(lǐng)袖。致力于設(shè)計和制造高技術(shù)的產(chǎn)品來提高汽車引擎系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和四輪驅(qū)動系統(tǒng)的性能。博格華納在全球17個國家建立了62個制造和技術(shù)基地為世界各地的客戶提供服務(wù)。公司在北京通州工業(yè)區(qū)、上海虹橋開發(fā)區(qū)、寧波鄞州工業(yè)園區(qū)三地設(shè)有工廠和辦事處。 寧波天力寧波天力是專業(yè)生產(chǎn)車用渦輪增壓器的企業(yè)，依托北方天力由寧波中策動力機電集團與中國北方發(fā)動機研究所等共同組建而成，公司工200余人

12、，擁有一批從事渦輪增壓技術(shù)研究的高級工程師。經(jīng)過近幾年的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)具備年產(chǎn)20萬臺的能力，并且計劃擴產(chǎn)至年產(chǎn)30萬臺。該公司產(chǎn)品已經(jīng)全面進入國三市場，主要的供應(yīng)商有東風(fēng)朝柴、昆明云內(nèi)、安徽江淮、常柴等。目前寧波天力在VNT上面有所突破，所屬產(chǎn)品JK48供昆明云內(nèi)的D19柴油機，江淮生產(chǎn)的柴油版瑞鷹就使用該型號產(chǎn)品，現(xiàn)階段寧波天力的增壓器已經(jīng)批量供江淮2.8L柴油發(fā)動機。 五、標(biāo)準(zhǔn) QC/T 590 汽車柴油機渦輪增壓器技術(shù)條件 QC/T 591 汽車柴油機渦輪增壓器試驗方法 六、失效模式及原因分析一：漏油是一種常見的故障現(xiàn)象,如果及時發(fā)現(xiàn)并排除故障原因,可使渦輪增壓器避免失效,以下情況會導(dǎo)致

13、增壓器漏油:a.發(fā)動機空濾器或進氣管路阻塞，導(dǎo)致進氣負壓過大。b.增壓器回油管撞彎或損壞，導(dǎo)致回油節(jié)流。c.中間體油腔內(nèi)積碳，導(dǎo)致回油不暢。d.壓氣機殼出氣口到發(fā)動機進氣管之間的連接管路是否漏氣e.渦殼進氣口與排氣管出氣口的連接處是否漏氣。f. 怠速時間過長。g.曲軸箱內(nèi)壓力或油位過高，曲軸箱通風(fēng)管堵塞。h.發(fā)動機下竄氣過大。 二：潤滑不良1.使用不潔潤滑油:不潔潤滑油進入增壓器會導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸、軸承、軸承座孔的磨損，并破壞轉(zhuǎn)子的動平衡，最后造成增壓器損壞。以下情況會導(dǎo)致潤滑油不潔：a.柴油機使用的潤滑油濾清器不符合規(guī)定，或使用偽劣濾芯。b.使用中濾芯被擊穿，或柴油機主油道濾清器被堵塞，潤滑油進入旁

14、通道。c.沒有按規(guī)定更換潤滑油，更換前未清洗柴油機主油道。d.更換增壓器或作預(yù)潤滑時，雜質(zhì)進入潤滑油管路。e. 密封膠或密封墊片碎片流入潤滑油道。2.潤滑油不足:增壓器潤滑油有潤滑和冷卻功能,潤滑油不足,首先影響的是冷卻功能,導(dǎo)致增壓器過熱,燒壞轉(zhuǎn)軸、軸承等，并破壞轉(zhuǎn)子動平衡，最后導(dǎo)致增壓器損壞。以下情況會導(dǎo)致供油不足：a.沒有按規(guī)定更換潤滑油,或使用CD級以下的潤滑油,導(dǎo)致潤滑油結(jié)焦,喪失功能。b.發(fā)動機在大負荷工作后突然停機，產(chǎn)生回?zé)?，?dǎo)致轉(zhuǎn)子和軸承過熱并結(jié)焦， 損壞增壓器。c.開機后未怠速運行，馬上加負荷，或更換增壓器前未作預(yù)潤滑，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子缺 油，產(chǎn)生干摩擦，損壞增壓器。 d.進油管路或

15、潤滑油濾清器堵塞，潤滑油泵故障，或潤滑油壓力低等。3.機油老化。4.使用劣質(zhì)或變質(zhì)的潤滑油。 三：異物進入渦輪增壓器1. 壓氣機端面被異物損壞,這是由于異物從進氣管或空濾器進入壓氣機殼造成的,如: a.進氣管路密封不良,進氣不經(jīng)濾清直接進入壓氣機葉輪。 b.不按規(guī)定更換空濾或使用偽劣濾芯，導(dǎo)致進氣過濾不良。 c.維護保養(yǎng)時異物進入增壓器前進氣管路。2. 渦輪徑向被異物損壞，這是由于異物從發(fā)動機排氣歧管進入渦殼所造成的,如： a.發(fā)動機氣缸內(nèi)有零件損壞，隨排氣吹出，進入渦殼。 b.安裝排氣歧管時，不注意將螺栓等掉入排氣道，發(fā)動機運行 后吹入渦殼。 四：異常噪音1.漏氣噪音：發(fā)動機排氣歧管、增壓器

16、渦輪、排氣尾管，可依據(jù)廢氣痕跡檢查。發(fā)動機進氣歧管、增壓器壓氣機，可用肥皂水檢查。2.機械噪音： a. 不平衡量過大 b. 動平衡遭到破壞 c. 葉片擦殼 d. 緊固件松動3.喘振：a. 匹配不符b. 進氣受阻 五：溫度過高在工作或停車時，如果溫度升得足夠高，優(yōu)質(zhì)潤滑油也會分解，并形成沉淀物在中間殼的整個內(nèi)腔里積累，使?jié)櫥屯ǖ朗艿焦?jié)流，甚至堵塞潤滑油進出油管。另外，沉淀物會隨著潤滑油流到軸承系統(tǒng)中去，磨損工作表面，破壞動平衡，最后造成增壓器的損壞。一般來說，引起工作溫度過高的原因有：a. 排氣溫度過高b. 潤滑油溫度過高c. 重復(fù)熱停車d. 空濾器堵塞e. 使用劣質(zhì)潤滑油。 六：使用和保養(yǎng)不善 駕駛員在使用和例行保養(yǎng)中,未按柴油機廠或汽車廠的規(guī)定操作,未及時排除柴油機故障,最后導(dǎo)致大的停機、停車故障。例如： a.啟動柴油機后，立即加負荷工作。 b.大負荷工作后立即停機。 c.不按規(guī)定保養(yǎng)和更換柴油機的進氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和曲軸箱的透氣孔。 d.不及時排除增壓器的漏油現(xiàn)象，造成增壓器的渦輪結(jié)碳，損壞增壓器。