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【中国重汽曼技术发动机使用维护知识专栏】----涡轮增压器使用篇

发布时间:2016-08-04

中国重汽生产的采用源自德国曼公司的双级增压技术的MC系列发动机,是目前国内已经推向市场的唯一成熟的双级增压产品,双级涡轮增压相比单级增压,具有油耗低、动力强劲及增压效率高等优势。比如MC07曼技术双级增压发动机最大额定功率可达346Ps,大扭矩转速范围很广,在1000-1700r/min转速范围内扭矩均可实现1300Nm的扭矩输出,而且发动机综合油耗更低。

涡轮增压器对发动机来说,是很重要的零部件,其对动力性、经济性的影响非常大。因此,如何匹配增压器与发动机是很重要的。宁波博格华纳和无锡康明斯是我公司曼技术发动机增压器的两大供应商。下面我们就简单介绍一下涡轮增压器。

一、涡轮增压器工作原理

涡轮增压是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的技术,主要作用是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子的动力更为强劲。在动力性提高的同时,由于燃烧更为充分,油耗也会大幅度降低。

与自然吸气发动机相比,在输出功率相同的情况下,由于原来被直接排放的废气的能量得到了再度利用,涡轮增压发动机的油耗更低。涡轮增压发动机的功率/重量比,明显大于自然吸气发动机。涡轮增压发动机在高海拔地区的性能优势更加明显,高海拔地区大气压力较低,自然吸气发动机的功率损耗问题变得更加严重。而涡轮增压发动机内部工作压力恒定不变,与外界环境压差变大,其涡轮性能在高海拔地区反而会提升,有力地补偿了外界气压较低这一不利条件。因此,涡轮增压发动机在高海拔地区输出功率几乎不会发生变化。

1、单级增压

单级涡轮增压器的工作原理为:当发动机运转时,气缸排出的废气在惯性冲力作用下推动增压器涡轮转动,由于涡轮与压气机叶轮同轴连接,涡轮带动叶轮转动,通过叶轮的高速转动,将空气滤清器送来的空气进行压缩,使进入气缸的空气量增加,燃料的燃烧更加充分,从而提高发动机的功率,减少有害排放。

2、双级增压

两级涡轮增压器可有效解决涡轮迟滞的问题,简单地说就是又增加了一个低速涡轮。这个低速涡轮能在发动机转速或者负载很低时就开始工作,给发动机提供增压空气,以改善低速的动力性和经济性。以博格华纳的两级可调涡轮增压系统(R2S)为例,它是由两个不同规格的涡轮增压器构成。这两个涡轮增压器串联在一起,通过旁通阀调节机制控制。发动机转速较低,即废气排量较小时,旁通阀完全关闭,所有废气流入小涡轮,实现快速和高效压缩。发动机转速增大时,旁通阀逐渐打开,压缩工作也逐渐转移到大涡轮上。简单地说,就是在发动机低转速的时候,较少的排气可使驱动压力较小的涡轮高速旋转,以产生足够的进气压力;当发动机转速提升以后,压缩工作主要由驱动压力较大的涡轮承担,继续进入高增压值的状态,提供连贯的强劲动力。

3、带放气阀单级增压器

涡轮增压器的放气阀也叫作旁通阀。以康明斯增压器(HOLSET)为例,旁通阀通过压气机出气口的压力来控制涡轮进气口处气阀的开启,使得涡轮废气从旁路泄掉。它的目的是为了限制发动机在高转速以及大负荷状态下的增压器转速,同时它可以降低全负荷以及高转速状态下的发动机爆发压力。

带旁通阀的增压器可提高低速性能,阀门关闭可以提高瞬态响应,降低排温以及排放,随着发动机转速的提高,旁通阀在到达压力设置点前开启,这样可以提高涡轮的有效工作能力;同时减少轴的扭矩输出,避免了转子部件的超速。

二、使用与保养

对于增压器无需对其进行特殊保养,增压器的转速非常高,任何的用户的自行拆装均可能会造成严重的后果,轻则增压器损坏,严重时因叶片碎裂进入发动机气缸,损坏发动机整机。据统计,90%的涡轮增压器故障由下列原因引起:

1.异物进入涡轮或压气机;

2.润滑油中含有杂质;

3.润滑油使用不当;

4.废气温度过高。

以上的这些故障可通过定期保养来避免。因此,为确保涡轮增压器能正常运转,须严格遵守发动机厂提出的下列保养要求:

1.定期更换机油;

2.保养机滤系统;

3.控制油压;

4.保养空气滤清系统。

三、注意事项

1.涡前的排气温度可达750℃左右,与增压器涡轮端连接的排气管有发红现象属正常。一般情况下,此部位会安装隔热罩,使用时请注意不要触碰此部位,防止烫伤。另外压气机中冷前的温度也高达150℃左右,也要注意防烫。

2.易燃、易爆、电气元件等要原理涡轮端的排气管。

3.增压系统的管路压力较高,不允许私自改装(打孔等)。

4.使用时,要避免赃物进入叶轮,即使是一片小小的漆片,也会伤及叶轮,进而对发动机造成损坏。

5.增压压力不足时,注意检查空气滤清器。日常使用时,要注意保养空气滤清器。

6.增压器的润滑是机油润滑,因此要使用重汽指定的机油,而且要注意定期更换。

7.作业时,不允许踩踏增压器。

8.日常使用时,注意检查增压系统是否出现漏气(卡箍打滑、橡胶老化等)。

9.SCR尾气后处理系统的排气背压对增压器性能影响较大,一般不超过25kpa。

10.发动机高转速时增压器转速达到100000rpm以上,此时如果急速停机,会造成增压器润滑不良损坏增压器,因此,应怠速运行1分钟后再停机。

11.发动机起动时,机油压力的建立需要几秒钟时间,这段时间增压器所需的润滑机油还未到位。因此,起动后不要马上提高转速。

12.使用过程中注意避免出现共振,如果出现共振请和当地服务站联系。