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1、 赣西科技职业学院毕 业 论 文题 目：发动机增压器的应用专 业：汽车检测与维修学生姓名：姜 凯 准考证号：056810302262指导老师：涂老师 2011年度上（上/下）目录一、涡轮增压器构造原理 涡轮增压器的结构及工作原理 车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴通过两个浮动轴承支承在中间体内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等。 离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成。叶轮包括叶片和轮毂，并由增压器轴带动旋转。当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间
2、形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然后进入叶片式扩压管。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所升高。即在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。蜗壳的作用是收集从扩压管流出的空气，并将其引向压气机出口。空气在蜗壳中继续减速增压，完成其由动能向压力能转变的过程。压气机叶轮由铝合金精密铸造，蜗壳也用铝合金铸造。 工作原理：蜗壳的进口与发动机排气管相连，发动机排气经蜗壳引导进入叶片式喷管。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀，使排气的压力能转变为动能。由喷管流出的高速气流冲击叶
3、轮，并在叶片所形成的流道中继续膨胀作功，推动叶轮旋转。涡轮机叶轮经常在900高温的排气冲击下工作，并承受巨大的离心力作用，所以采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。用质量轻并且耐热的陶瓷材料可使涡轮机叶轮的质量大约减小2/3，涡轮增压加速滞后的问题也在很大程度上得到改善。喷管叶片用耐热和抗腐蚀的合金钢铸造或机械加工成形。蜗壳用耐热合金铸铁铸造，内表面应该光洁，以减少气体流动损失。很重要的东东转子 涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子。转子以超过100000r/min，最高可达200000r/min的转速旋转，因此，转子的平衡是非常重要的。增压器轴在工作中承受弯曲
4、和扭转交变应力，一般用韧性好、强度高的合金钢40Cr或18CrNiWA制造。看到这里，大家应该知道涡轮增压的制造工艺和对技术、材料等的要求很高，因此成本自然也不低喽。 废气涡轮增压器常见的故障及排除 增压器出现故障，不要匆忙的更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能 地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样的故障重复出现。 压气机喘振。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
5、器的喷嘴环流通道发生变形也会造成喘振。最好是每次二级保养更换空气滤芯，车运行十万公里左右，清洗进气通道。 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发生了变化，应拆卸转子检修、调整。 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。 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。 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。 涡轮增压发动机的保养随着市面上带“T
6、”车型的不断增多，涡轮增压越来越被车主所熟悉。对于这种动力强劲的发动机，很多车主犯起嘀咕，如何在涡轮增加发动机和自然进气式发动机二者之间进行选择？相比自然进气式发动机，涡轮增压发动机在动力方面的优势非常明显，同样排量输出最大功率可多40%以上。涡轮增压最大优点是可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩，一台发动机装上涡轮增压器后，其输出最大功率与未装增压器相比，可增加大约40%甚至更多。不过，涡轮增压发动机的日常使用和保养会麻烦一些。比起自然进气式发动机，涡轮增压发动机对工作环境和保养维护要求更严格。尽管涡轮增压发动机会娇气一点，但只要保养得当还是非常听话的。平时只要稍加注意
7、既可，并不麻烦。首先在保养时尽量选择厂家指定或高级合成机油；其次发动机的机油滤清器和空气滤清器必须保持清洁，此外要定期清洗或者更换滤清器。涡轮增压很多人都已经不再陌生了，他的强劲动力和出色的燃油经济性也已经被市场所认可，诸如类似介绍涡轮增压的帖子也已经够多了，不过最近涡轮增压再次成为大家关注的话题，因为近期有一批T动力新车将集中上市或者刚上市，如长城C50、H6、中华H530、比亚迪G6等等，所以有必要再普及一下这方面的内容，有兴趣的童鞋可以看看。涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统：1、只有一个涡轮增压器的增压系统为单涡轮增压系统。目前我们常见的大众1.4T，通用1.6T包括长城1
8、.5T等等，都是单涡轮增压。除涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀、排气旁通阀和排气旁通阀控制装置等。 二、增压器的润滑 选择质量好的机油 在涡轮增压器的作用下，进入燃烧室的空气量大幅度的提高，在发动机燃烧室容积不变 的情况下，相当于提高了压缩比，使发动机的工作强度大大高。涡轮增压发动机的高机械 加工精度，严格的装配技术。这些都决定了涡轮增压发动机处于高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工况下。所以在选用涡轮增压发动机使用的机油时，要求所用的机油必须具有良好的抗磨、耐高温性，容易建立高强度油膜。目前的合成机油或半合成机油都可以满足这一要求，所以除了使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油
9、等高品质润滑油。 2. 经常检查涡轮增压器的密封环是否失效 如果涡轮端油封失效，废气会通过密封环进入发动机润滑系统，时间久了就会使机油过早失效，此外，在发动机低速运转时机油也会通过密封环进入排气管，从排气管排出排出，造成排气管冒烟现象；如果压气机端油封失效，增压器内的机油便会窜入压气机壳，随着进气一起被吸入气缸内燃烧，造成 机油过度消耗，产生“烧机油”的现象，严重时还会造成气缸内积炭增多。 3. 定期更换机油 涡轮增压器的转子轴与其轴承的配合非常精密，如果机油过脏或变质，会将杂质或磨粒等带入增压器内，轻则加速轴承磨损，重则使转子轴与轴承咬死。因此，一定要定期更换机油，在每次换机油时，最好将机油
10、滤清器一并更换。 4. 维修要专业 涡轮增压器转子轴承配合精度很高，对维修及安装时的工作环境要求很严格，因此，当涡轮增压器出现故障或损坏时应到专业的维修站进行维修。 注意事项 1. 发动机负载运行时,增压器进油口处润滑油压力在最大扭矩工况及以上转速时应在196-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范围内,低怠速工况应不小于69kpa(0.7kgf/cm2)。 2. 润滑油进油温度应在100以下，最高不应超过120。 3. 不要使用液体成型的密封条和密封垫片，也不能使用密封胶。 4. 要避免发动机长时间的怠速（最长不应超过20分钟）。 5. 严禁采用加速熄火空档滑行的操作方法。 6. 在发
11、动机润滑油压力建立以前,必须使发动机保持在怠速状态(35分钟) 7. 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来(35分钟) 三、增压器的进排气系统 进气系统。增压器工作的好坏也依赖于进气系统，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。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。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。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时，使轴承上的油道逐渐缩小，导致润滑不良。随着轴
12、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，这种故障的信号是噪音比平常增大很多。 进气系统的进气阻力应很小，如果空气滤清器堵塞，进气阻力增大，充气量减少，增大功率损失，同时，压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露，引起润滑油消耗量过大，这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗色的润滑油膜。 排放的废气。废气中很小的颗粒进入涡轮机，与颗粒进入压气机后果一样，将导致增压器的损坏。柴油机燃油供油量过大，进气阻力大，会使燃烧室内可燃混合气过浓而引起废气过热，造成涡轮机壳体和油道过热，废气从排气管到涡轮室的通道泄露会降低涡轮机涡轮的转速，增加冒烟，也会使涡轮机壳体过热。这些
13、都会导致涡轮室内积炭及涡轮叶片的腐蚀,润滑油压力过高，润滑油将通过密封环渗入涡轮机也会造成涡轮室积炭。四、废气涡轮增压器使用注意事项 废气涡轮增压器经常处于高温下工作，进入废气涡轮端的温度在600左右。增压器转子以每分钟几万转到十几万转的高速旋转，为了保证增压器的正常工作，使用中应注意以下几点： （1）使用正确牌号的润滑油，并定期更换。对涡轮增压柴油机至少应使用CD级增压机油。 （2）发动机发动以后，特别是在冬季，发动机点火后，应怠速运转几分钟，千万不能轰油门，以防止损坏增压器油封。 （3）熄火前，发动机也应怠速运转几分钟，让发动机、增压器转子的转速降下来以后再熄火，以防止猛轰油门，增压器转速
14、很高，突然熄火，机油泵不打油，增压器转子仍在高速惯性运转，干磨损坏轴承。 （4）由于经常处于高温下运转，到增压器的润滑油管线由于高温，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。 （5）检修发动机时，应注意千万不能让杂物进入增压器，以防损坏转子。 （6）WD615机经增压后，空气进入中冷器，有几道橡胶管连线，要求在出车前、修车中检查其连接情况，防止松动、脱落，以免造成增压器失效和空气短路进缸。 （7）禁止柴油机长时间急速运转（一般不超过5min）因怠速时机油油压较低，不利于增压器的润滑，容易使轴承过早磨损。保养方法1汽车发动机启动之后，不能急踩加速踏板，应先怠速运转三分钟，
15、这是为了使机油温度升高，流动性能变好，从而使涡轮增压器得到充分润滑，然后才能提高发动机转速，起步行驶，这点在冬天显得尤为重要，至少需要热车5分钟以上。 2、发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的，正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，机油润滑会中断，涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转。这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后，此时排气歧管的温度很高，其热量就会被吸收
16、到涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟左右，使涡轮增压器转子转速下降。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在10分钟之内。 3、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
17、承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。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，建立润滑油膜快，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。 4、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。 5、需要按时清洁空气滤清器，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。 6、需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封
18、。因为如果密封环没有密封住，那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统，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。 7、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。 8、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。 9、要保持空气滤清器的清洁，与普通发动机相比，涡轮增压发动机对清洁的要求更高。因为若杂质进入压气叶轮，会造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。 10、发动机机
19、油保持清洁，涡轮增压发动机对机油的要求也比较高，必须保持清洁。另外如果机油变质要及时更换。否则机油的润滑能力下降，会造成增压器轴承的润滑不足而损坏，增加保养成本，甚至造成涡轮增压器的过早报废。 11、着车就走和立即熄火对涡轮增压发动机都不好，发动机发动后最好怠速运转一阵，使润滑油充分润滑轴承，对发动机起到很好的保护作用。另外，发动机长时间高速运转后，应怠速运转3-5分钟再熄火，否则，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。 冷却系统中冷器是增压系统的一部分。当空气被高比例压缩后会产很高的生热量，从而使空 涡轮增压气膨胀密度降低，而同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更高的容积效率
20、，需要在注入汽缸之前对高温空气进行冷却。这就需要加装一个散热器，原理类似于水箱散热器，将高温高压空气分散到许多细小的管道里，而管道外有常温空气高速流过，从而达到降温目的（可以将气体温度从150降到50左右）。由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中间冷却器，简称中冷器。 五、涡轮增压的原理与类型 分类 （1）废气涡轮增压系统：这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，其优点是增压器与发动机无任何机械联系，因此基本不会损耗发动机原有的功率。它是利用发动机工作所产生的高温高压废气推动涡轮高速运转，从而带动连到一根轴上的泵轮，泵轮将空气加压输送到进气歧管，增加了发动机进气效率，可以提供更多
21、的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率，降低了燃油的消耗，同时由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，增压后发动机的功率可提高20%40%左右。 （2）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）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
22、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，
23、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 （4）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，这里就不多做介绍了。六、涡轮增压的常见故障及原因分析 涡轮增压器(见图)利用发动机排出的废气驱动发动机主动叶轮，与主动叶轮同轴的从动叶轮也以同样转速转动。怠速时，叶轮转速约为12000rmin，当加速踏板踩到底时，叶轮转速约为135000rmin,，因从动叶轮在发动机进
24、气端，故加大了进气压力和进气量，避免发动机在较高转速下进气迟滞；能大幅度提高发动机功率和转矩，且最大转矩峰值呈平直线状。故障原因 （1）增压器突然停止运转。其原因多为增压器轴承损坏、转子组烧坏，外界物将涡轮、泵轮叶片打坏而卡死等。 （2）增压器涡轮或泵轮端“排油”。当增压器转子轴磨损严重，转子轴密封环失去作用，或操作不当造成润滑条件恶劣致使密封环磨损、拉伤而失效时，涡轮端或泵轮端会出现“排油”故障。涡轮端“排油”，会使排气管、消声器产生大量油污和积炭，增大排气阻力，降低增压器的转速，使发动机动力下降；泵轮端“排油”，会使发动机进气管道存有大量机油，机油消耗加大，进气阻力增大，发动机动力便下降。
25、 （3）增压器振动剧烈且有噪声。其主要原因是由于转子轴严重磨损，使轴承间隙加大产生振动，涡轮与泵轮损坏或沾有油泥使转子动平衡被破坏而产生噪声和振动。若噪声明显表现出是金属摩擦，则是泵轮或涡轮叶片与壳体碰擦。 （4）增压器气喘。因进气系统堵塞，如空气滤清器堵塞、进气道油灰沉积等原因，造成发动机增压压力下降且产生较大波动，在增压器泵轮端发出如气喘的异响，伴随发动机工作不稳，动力下降，排气管冒黑烟。 （5）增压器增压力下降。进气管道堵塞、轴承与轴磨损、涡轮或泵轮叶片变形或损坏、与壳体摩擦等均会造成增压压力下降。故障检修 (1)外观检查观察涡轮与泵轮以外排、进气联接法兰和接头有无裂纹、漏气等现象，特别
26、要观察增压器“排油”现象是否严重。这点在压气机至进气管之间的橡胶管接头上最为明显。若该接头处仅表现为轻微地渗油，仍属正常现象。若此地漏油严重，表明增压器已不能再使用。此外发动机停机后，用听诊器可以听到增压器转子依靠惯性转动的声音，声音若持续1min以上的时间，表明增压器性能良好。 (2)压气机泵轮部分检修拆卸压气机与进气管道的连接，观察压气机叶轮和泵壳的摩擦情况、漏油情况以及叶片的损坏情况。若发现叶轮与泵壳有摩擦，而泵壳摩擦部位附着物较坚固，表明泵轮内有损坏；如果发现是外来物损伤了泵轮，或者泵轮轴漏油现象严重，均应对增压器进行维修。 (3)旋转组件检修若检查涡轮与泵轮没有明显损坏，用手迅速转动
27、增压器转子，应该旋转自如，无明显的研磨噪声和阻滞现象，否则表明轴已烧损。用千分尺检查转子轴轴向间隙以及涡轮端和泵轮端的径向间隙，其值不得超过标准范围。分解拆装旋转组件时，必须做好压气机叶轮、转子轴及锁紧螺母的相对位置记号。更换压气机叶轮要做动平衡试验。安装涡轮端和泵轮端两密封环时，开口互成180o，相对中间壳进油口成90o。压气机叶轮锁紧螺母要按规定扭矩拧紧。 (4)涡轮机涡轮部分检修从涡轮机出气口将排气管道拆除，检查涡轮叶片以及壳体摩擦情况、漏油情况和叶片损坏情况。若发现叶片与壳体有摩擦，而壳体上的附着物坚硬而牢固，可能是涡轮内有损坏，此时必须拆卸修理。若发现积油严重，则应观察该油是从排气系
28、统带来的，还是从涡轮中心排出的，若积油来自轴心且较严重，表明涡轮轴的密封环失效，应对增压器拆检维修。若积油来自排气系统，而叶轮上积油较多，就将涡轮拆卸清洗七、涡轮增压维修实例故障：发动机机油消耗高 车型：赛威 2.0T 故障现象：客户反应说该车烧机油，拔出油尺一看已经到最底刻度线了，由于该车已经行驶了不到4000公里了，可以经行首次保养了，于是建议客户首保后行驶1000公里再到我站检查。行驶1000公里后到我站检查发现确实少了近350毫升机油。 检查分析：根据该车的具体结构分析，导致发动机机油消耗高的原因有5个：气门油封漏油。活塞与气缸筒密封不严。曲轴箱强制通风PCV阀故障。涡轮增压器油封漏油
29、。发动机油底壳衬垫、油封等处泄漏。 图1所示：涡轮增压器未漏油 该车行驶里程很短，基本全新，外观没有漏油现象，说明所减少的机油是进入气缸内消耗的。经检查排气管无明显蓝烟冒出的现象，然后拆开涡轮增压中冷器的连接管，发现中冷器内壁很干净，根据以往经验，如果涡轮增压器（图1）油封漏油，在中冷器内会积存大量机油，所以该发动机的涡轮增压器油封没有损坏。说明消耗机油的大部分在发动机内被加热而变成了积炭，进而怀疑气门油封泄漏。经拆下4只喷油器用内窥镜观察进气门，发现1缸进气门的背面有很多积炭，由此判断是1缸进气门油封损坏。 故障排除：由于该车行驶里程很短，不大可能存在其它损坏，我们决定只更换16只气门油封，并采用了不拆气缸盖换气门油封的方法。于是拆下气门室罩和14缸火花塞，将曲轴转动到第1缸压缩行程上止点，拆下进排气凸轮轴，向第1缸内充入压缩空气，更换了第1缸进排气门油封，其它3缸依此类推。更换了全部进排气门油封后，再将车辆交付用户并电话跟踪回访，用户反映该车在2次换机油保养之间未缺机油。