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1、江苏省交通技师学院毕 业 设 计（论 文）汽油机涡轮增压技术及故障分析 系 名： 车辆工程系 专业班级： 21512011 学生姓名： 李想 学 号： 指导教师姓名： 江伟 2016年5月3日第25页目 录引言1第一章汽车涡轮增压技术概述21.1作用21.2构造31.3工作原理4第二章汽车涡轮增压器的维护及使用常识52.1涡轮增压器的维护52.2涡轮增压发动机的使用6第三章.汽车涡轮增压器的分类及优缺点103.1汽车涡轮增压器的分类103.2汽车涡轮增压器的优缺点11第四章.涡轮增压器的常见故障及案例分析134.1故障现象134.1.1增压器突然停止运转144.1.2增压器涡轮或泵轮端“排油”
2、144.1.3增压器振动剧烈且有噪声144.1.4增压器气喘144.1.5增压器增压力下降144.1.6废气涡轮增压器漏油现象故障分析154.2故障检修154.4案例分析16第五章.涡轮增压器的改进措施195.1现代化设计方法和制造技术方面195.2新材料的应用方面195.3涡轮增压器的发展趋势19结 论23致谢24参考文献：25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。本文介绍了涡轮增压器的构造和原理，对常见涡轮增压技术故障进行分析和故障维修，废气涡轮增压器漏油现象故障的原因和日常养护进行了研究并得出结论，对现有的涡轮增压技术进
3、行了一些改进，对未来涡轮增压发展前景进行展望。关键词： 涡轮增压 废气 常见故障 改进措施引言涡轮增压器，一个近十年出现的词语。人们只知道汽车排量后面带T的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。 涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看
4、法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。 第一章汽车涡轮增压技术概述1.1作用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做功，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20% 30% ，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
5、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。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。 1.2构造废气涡轮增压器一般由单级离心式压气机和单
6、级轴式涡轮机或径流式涡轮机组成为机组，并分别称为轴流式废气涡轮增压器和径流式废气涡轮增压器。压气机和涡轮机二者的工作轮装在同一根轴上，称为转子，转子由发动机排出的废气驱动。这种涡轮增压器工作的条件，除压气机和涡轮机的转速相同外，在任何工况下其效率也是相同的。1.3工作原理涡轮增压器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。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，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，相应增加燃料量和
7、调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。第二章汽车涡轮增压器的维护及使用常识 2.1涡轮增压器的维护 2.1.1进行定期检查 （1）由于涡轮增压器的成本较高，甚至长期不良使用还造成涡轮增压器损坏甚至引擎损坏的严重后果，所以对车辆的定期检查必须高度重视。不仅可以及早发现车辆存在的问题，以免造成不可挽回的损失，同时，车主也可以向维修师傅请教，了解更多、更好的驾驶车辆和养护车辆的常识。 （2）需要检查涡轮增压器的密封环是否密封。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，从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。（3）涡轮增压器
8、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。 另外，需要提醒的是，由于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，而不能到街边店盲目修理。 2.2涡轮增压发动机的使用 涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600度以上，增压器的转速也非常高，因此为了保证增压器的正常工作，对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法： 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，这是为了使机油温度升高，流动性能变好，从而使
9、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”而损坏轴承和轴套。 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
10、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、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车机油时，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。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，拆卸增压器时，要保持清洁，各管接头一
11、定要用清洁的布堵塞好，防止杂物掉进增压器内，损坏转子。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损坏维修时应注意不要碰撞损坏叶轮，如果需要更换叶轮，应对其做动平衡试验。重新装复完毕后，要取出堵塞物。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。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
12、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。2.3.1选择优质机油及保护剂 目前大部分出现问题的涡轮增压器都是因为涡轮增压器和进气管之间的油封密封损坏，造成大规模烧机油。而油封损坏的主要原因是因为更换机油的周期太长或使用劣质机油，造成浮动的涡轮主转轴缺少润滑和散热，进而首先损坏了油封，造成漏油。据悉，机油在通过涡轮增压发动机的主轴瓦等部位时，会受到比普通发动机更加强烈的剪切作用，这时油中的高分子物质就会发生非常
13、剧烈的裂解，生成分子量较低的物质，从而导致油品的粘度降低，就是我们常说的油膜“变薄”。 普通润滑油无法保证涡轮增压器的正常润滑，全合成机油是一个选择，只有这样，才能使得在高转速下机油的润滑能力不下降。但全合成机油也还是不能根本解决涡轮增压器的润滑问题，因为一般涡轮增压器在发动机转速在3500转时才会启动，并且快速提升直到6000转。发动机转速越高，越要求机油的抗剪切能力强，就是让油品抵抗剪切作用而使粘度保持稳定的性能，涡轮增压器的润滑对润滑油的润滑提出了更高的要求，目前施耐普特汽车一站式服务中心推出的SNPT高效多功能润滑剂是目前唯一一种针对涡轮增压器保护最有效的添加剂，效果卓著，它是一种含有
14、固体润滑成分的纳米添加剂，配合润滑油添加后，在润滑系统内形成固体润滑与液体润滑双层润滑膜态，固体润滑成分耐高温高，解决了涡轮增压器在液体润滑油膜无法形成时的润滑问题，在启动及驻车熄火时在液体润滑油膜无法保证的前提下，依附涡轮增压器摩擦表面的固体润滑油膜起到了代行润滑作用。以此保证了涡轮增压器的润滑。 2.3.2保持涡轮清洁涡轮发动机的最大特点就是大功率、低油耗。这都依托于其精密的设计和制作工艺，同时也决定了它严苛的工作环境。因此，它对润滑油的清洁保护性要求非常高，任何杂质与部件的摩擦损害都非常大。如大颗粒的污染物，在发动机的转速达到40006000转的情况下，会使曲轴颈、汽缸壁、轴承表面迅速拉成条状；小颗粒的污染物使机件表面形成麻坑、斑点，在高速运转的情况下容易发生碎裂。所以需要保持涡轮增压器的清洁。首先，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。其次，需要按时清洁或更换空气滤清器，防止灰尘等杂质进入高速旋转的增压器叶轮，灰尘颗粒可能会打坏增压器叶片，造成转速不稳，轴套和密封件磨损加剧。最后，建议使用全合成机油、半合成等高品质机油，他们的清洁保护作用更强。另外，还要定期的检查油道，进油道要尽可能短，以便在发动机启动后很快供油。除了极少数特殊情况外，机油出口应该垂指向下，而且回油
