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涡轮增压器有啥讲究 维修使用应注意什么?看完我都明白了

2018-11-28 04:00:00 石中隐玉
涡轮增压器有啥讲究 维修使用应注意什么?看完我都明白了
石中隐玉涡轮增压器有啥讲究 维修使用应注意什么?看完我都明白了

驰骋天下,风雨不阻

【卡车之家 原创】柴油发动机自1892年由德国工程师鲁道夫迪塞尔发明制造出第一台,到现在已是行过一个世纪的产物。柴油机的技术呈水平上升趋势。从最开始的二冲程船用动力引擎,到涡流机,直喷机,再从自然吸气发动机到增压发动机。特别是对装配有废气涡轮增压器的直喷式中冷增压发动机来说,可以说在技术上有一个质的飞跃。

由于柴油发动机是靠活塞运动把空气吸入燃烧室压缩,再将供给的燃油与之压燃,因此进气的量与压力对柴油机的动力和其所能达到的工作效率是尤为关键的,所以这里可以肯定的讲,涡轮增压的问世,大大提高了柴油发动机的功率与经济性。

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什么是废气涡轮增压器?

如果将废气涡轮增压器拆开,(后面称增压器),你会发现它的结构和组成部件并不复杂,但这都是表面现象,要知道涡轮增压器的设计涉及到流体动力学,热学,能量学等多种学科。

作为一名卡车司机,不一定要掌握这些知识,但事关行车赚钱这件大事,一定程度的了解有关方面的知识,还是很有必要。

简单来说,增压器就是利用发动机排出的废气能量来驱动增压零件达到增压效果的机器,它将大气进行压缩,增加进入发动机内的空气密度,让实际充气量增加。使进入发动机的空气与燃料燃烧更充分,提供更大的动力,并减少能量的消耗。

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而且它是完全依靠发动机燃烧后产生的废气来驱动,所以它与引擎之间只有气动联系。且因涡轮增压的构造特性,随着发动机转速、供油量及负荷的变化,增压器的工作参数也会相应的产生变化,但是这里要注意的是压气叶轮增强气压的驱动力完全来自废气涡轮,利用的是发动机的废气,不消耗引擎自身的功率。

因此,压气涡轮被废气涡轮推动后产生的高出大气压力数倍的增压气体不但不会“偷力”,反而有助于提高发动机的动力性、经济性,这样一来,增压器提高功率,降低油耗的任务也就基本完成。

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涡轮增压基本结构

在设计增压器时,首先要计算的是它的热力参数,进行总体的设计,确定总体方案后,才进行下一步骤的设计,要考虑各方面的数据决定采用何种型式的增压技术,常见的有离心式和径流式,二者各有各的用处和适用条件,这里不去深究。

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总而言之,一款合格的产品,流道设计和涡轮转子是其核心技术,工程师要考虑到各种元件设计的合理性,就拿涡轮的构造特性来说,设计涡轮通流部分的几何尺寸,各通流元件的进出口气体参数,涡轮效率及其输出的功率,这些参数都是在最小的损失和保证所需要的涡轮功的条件下确定的,以此保证其可靠性及各种工况的稳定性。

这里要注意的是:不管增压器本身有多好,如果不能装配在与之相匹配的发动机上,作用也是大打折扣的,设计师也总是试图计算出良好的AMP匹配图,一个涡轮的功率是与发动机的排气温度和压力有直接关系的,其是否匹配良好还要考虑到涡轮流通量的选择是否合适。还要观察其耗气特性等各种数据,使最大限度的优势发挥出来。

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问:那是不是只有匹配合理了,增压器的质量就没那么重要了。

答:并不是这样。

我们要搞清楚的一个基本逻辑关系是,拥有良好匹配性能的前提条件是要有一个好的增压器,只有各方面结构设计合理的增压器,才能更好的去匹配内燃机,才可以满足与之相匹配的发动机所需的增压压力和空气流量,使其保持不超速、不高温、不飞车的稳定工况,同时,没有喘振、冒烟、堵塞等现象,也是一款合格增压器的基本要求。

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以旁通式废气涡轮增压器为例,它的基本部件有进排气涡轮腔,进排气叶轮、转子及其相关的各种轴承,旁通阀等等。这种增压器会在高速工况时,利用放气阀,排掉一部份废气,这是由于巨大的增压压力将旁通阀的弹簧撑开,放出可能会使增压力度超高的气体。但这种设计会使发动机高功率时的经济性变差,也就是油耗增高,这种增压器常装配在国二排放的发动机上。

废气涡轮增压器的发展趋势

随着排放升级和发动机的各方面质量提高,这种具有缺陷的产品当然是退出市场了。很明显,由于车用发动机向高性能,小尺寸,轻量化,结构更加紧凑,更高效节能是要求日益严格的当下主要的发展方向。工程师也没闲着,他们通过计算各种数据、气流数据,修改气道尺寸,调整叶片大小角度等等方式,以求达到近乎完美的数据及实际使用情况。

工程师们发现传统的涡轮增压器,在某些复杂工况时并不能有良好表现,但是可变截面涡轮增压器的出现,解决了诸多问题。

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它可以在不同工况条件下通过改变流通截面来完成与发动机的最佳匹配,有效的解决了发动机在低转速的时候发动机排气量不足导致的涡轮迟滞现象,它通过改变导流叶片的角度,从而使发动机在低转速时会采用较小的扇叶截面积,即使转速很低涡轮也可以顺畅地转动。

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在高转速时采用较大的截面积,让导流叶片张开,加大与空气的接触面积,减缓涡轮转速,如此一来就让发动机在任何转速下维持稳定的增压值从而使发动机平顺行驶,所以传统涡轮增压的不稳定因素导致的供气不足,增压比低、加速性差,冒黑烟等问题也就得到的相应解决。

但是在排放指标不断提高的眼下,传统的vgt涡轮增压似乎也不能满足拥有大功率,高负荷的电控发动机。正是由于这些发动机的喷油规律更复杂,喷射压力更大,对涡轮增压器的要求也越来越高。霍尼韦尔和盖瑞特等行业大佬当然也跟上节奏,推出了与之相配套的增压器。

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盖瑞特就制造出的最新一代可变截面涡轮增压器:DutyDrive涡轮增压器,它拥有不同的尺寸,可以有效提高发动机性能,降低二氧化碳排放量,并且在不影响性能的前提下实现了小型化、轻量化。它可以适用于排量2.5L到15L的柴油发动机,覆盖了从小型货车到大型道路卡。不单如此,还因其在提高燃油效率和发动机功率密度的同时,通过废气再循环(EGR)控制来满足排放的能力,更加得到商用车的垂青。

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如搭载在国四排放柯索发动机上的盖瑞特VGT涡轮增压。曾在菲亚特动力技术方面提供强有力的帮助。如今搭载全新的增压器国六发动机,不但可变截面,增压涡轮进气端同样受电控阀门的精确控制,其对于发动机的性能稳定等各方面的影响可见一斑!可以说,更加优秀地、更加高效地,更加经济地废气涡轮增压器,它的未来可期,我们翘首以待。

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检修与使用

在使用增压器时,要注意保持进气道的清洁,不单只是保持空气滤清的干净,出于卡车工况的考虑,特别是渣土车,砂石车这一类的复杂工况车辆,尤其要注意空气滤清后端的低压气路管道因各种原因造成的破裂等情况,一旦破损,灰尘不经过直接进入增压涡轮,不但会对增压器的叶轮直接造成损坏。还会影响到气门活塞的使用寿命。笔者在遇到过很多这样的情况,后果都比较严重。

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润滑油的使用是否正确也很重要,大家都知道增压器的转子轴承是依靠润滑油来润滑,所以润滑油的质量好坏也是十分重要的,特别是增压器的温度较高,要时常注意机油的粘度。增压器润滑不好的后果严重,会使增压器直接报废,或使增压油封加速磨损甚至脱落,可能导致导致窜油或者飞车事故。

再就是驾驶员的操作习惯,在刚启动时不加油门,保持两三分钟的怠速行驶,这样做的目的是让润滑系统能够全面的润滑每个部件,包括增压器。特别是冬季来临,寒冷地区卡车,在长时间停车后,可以将曲轴与凸轮轴传感器拔掉,多打几次马达,让发动机在不启动的情况下多转几圈,让机油完全润滑,避免突然启动时的较高转速造成干磨。在长时间行驶过后也不要过快的熄火停车,也应保持两三分钟的怠速状态,使增压器平稳的下降转速,下降温度。

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各位别看增压器个子小,一个原厂增压器的价格可不便宜,为了避免误换、错换增压器,知道一些检修增压器小方法也是可以的。最简单的办法就是听,老司机对自己的爱车都有一定的熟悉程度,如果发现增压器声音异常,则应该停车检查。

可以在停车状态下,拆下两端的管道,讲食指与拇指伸进腔体内上下左右移动,感觉其活动间隙是否过大。然后用肉眼观看叶轮是否有锯齿状缺口,是否与涡轮壳体发生摩擦。另外,时常检查增压器垫片是否完整,有无泄漏也必不可少,垫片破损造成的漏气会影响动力,影响增压器稳定性和温度。

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关于增压器的部分有关信息,笔者就讲到这里。疏漏之处,卡友们可以在评论区回复。(文/卡车之家特约作者:石中隐玉)


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