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摘要:涡轮增压发动机已在汽车制造中得到应用,并且采用双涡轮增压发动机的车辆也越来越多。本文对操作和维护双涡轮增压车辆进行讨论,以便为车辆操作人员提供借鉴,更好地利用好保护好车辆。
关键词:双涡轮增压;车辆;操作;维护
中图分类号:F407文献标识码: A
汽车是城市的主要交通工具,加大汽车节能技术应用,降低汽车尾气排放,对于提升城市空气质量有很大的作用。在汽车制造方面将推广高压燃油喷射、增压、排气后处理、高效滤清、低摩擦和高密封等技术,提高内燃机的综合效率,降低内燃机燃油消耗。涡轮发动机以其节能效果好、功能强大受到青睐。目前,涡轮增压发动机已在汽车制造中得到应用,并且采用双涡轮增压发动机的车辆也越来越多。那么在操作和维护双涡轮增压车辆时怎样才能达到降低油耗增加功率?本文对此进行讨论,以便为车辆操作人员提供借鉴,更好地利用好保护好车辆。
1.双涡轮增压及其工作原理
1.1双涡轮增压。在了解双涡轮增压前,先了解涡轮增压,这对于操作和维护车辆非常重要。涡轮增压的英文名字为Turbo,因而日常生活中如果发现车辆标有Turbo或者T时,那么这种车辆就是采用了涡轮增压发动机的车辆,如1.8T,2.0T等等。它主要是由增压器和叶轮组成的内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术,并通过利用排出废气的热量及流量,使涡轮增压器提升内燃机的马力输出。双涡轮增压,是涡轮增压的方式之一,也一种技术,即:针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,串联一大一小两只涡轮或并联两只同样的涡轮,在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。
1.2涡轮增压器的工作原理
了解涡轮增压器的工作原理是操作和维护的关键,也是基础。许多人都知道,汽车发动机的工作,多是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。从原理上讲,增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。
涡轮增压器的工作原理如下图所示:图中可以看到,涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转,与燃气轮机类似。涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中,气缸排出的尾气流过涡轮叶片,使涡轮旋转。流过叶片的尾气越多,涡轮旋转速度就越快。在连接涡轮的轴另一端,压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵,它在叶片的中心位置吸入空气,并在旋转时将空气甩到外面。
为了适应高达150,000转/分的转速,必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸,所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上,这些油从轴四周恒定抽入。这可以起到两个作用:一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度,另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。
图:涡轮增压器的工作原理
2.涡轮增压器的不足之处
涡轮增压器具有许多优点,如,能够提高发动机升功率—提高了发动机的动力性;能够降低发动机比油耗和比质量—提高发动机的经济性;能够减轻发动机排气污染—提高了发动机的排放性;能够扩大发动机变形系列等。但涡轮增压器也有一些不足之处,这些不足之处正是操作和维护应注意的要点。
2.1 增压器温度会大幅升高。发动机在采用涡轮增压技术后,增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。增压器工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。
2.2产生延时。涡轮增压机的一个主要问题是:当踩下油门时,发动机不会立即产生增压,而是需要几秒时间使涡轮提升转速,之后才能产生增压。这样就产生了延时感,即踩下油门后,要等涡轮转速上升,汽车才会加速前进。
3.操作和维护双涡轮增压车辆降低油耗增加功率的有效方法
3.1操作方面
3.1.1需怠速,不能着车就走。涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速,就会感觉发动机使不上劲。尤其在冬季,发动机启动后,最好让其怠速运转一段时间,以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。千万注意刚启动后不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。
3.1.2不要立即熄。发动机长时间高速运转后,比如跑完高速,要进入服务器休息,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,增压器涡轮部分的高温传到中间,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,因此,发动机热机状态下如果突然停机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。此外,高速旋转的涡轮与叶轮具有很大的旋转惯性,转速需要一段时间才能降下来,如果我们在使用中让车辆突然熄火或停车即刻熄火,就切断了发动机通往增压器浮动轴承的润滑油路,使得高速旋转的涡轮、叶轮的充分润滑失去保证。长期如此,必定会引起废气涡轮增压的故障,出现噪音偏高、工作粗暴、发动机下降,因此正确的操作方法应当是停车后,检查一下水温、油温,再怠速运转1分钟左右,待增压器转子转速降下来,再熄火。
3.2维护方面
3.2.1选择正规合格的机油。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。涡轮增压器里的涡轮和叶轮都是高速旋转的,因此它的润滑工作就应当十分到位。为了保证装置长期安全的工作,通常由发动机主油道单独分出一支润滑油道来对涡轮分叶轮中间的浮动轴承进行润滑。所有这些都决定了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。
3.2.2保持发动机机油清洁。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。
结束语
涡轮增压发动机的最大优点是它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,其输出的最大功率與未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。与此同时,合理有效的操作和维护增压器,不但能够降低油耗增加功率,更能够延长发动机的使用寿命。
参考文献
[1]涡轮增压[DB/OL].百度百科,http://baike.baidu.com/view/16371.htm?fr=aladdin.
关键词:双涡轮增压;车辆;操作;维护
中图分类号:F407文献标识码: A
汽车是城市的主要交通工具,加大汽车节能技术应用,降低汽车尾气排放,对于提升城市空气质量有很大的作用。在汽车制造方面将推广高压燃油喷射、增压、排气后处理、高效滤清、低摩擦和高密封等技术,提高内燃机的综合效率,降低内燃机燃油消耗。涡轮发动机以其节能效果好、功能强大受到青睐。目前,涡轮增压发动机已在汽车制造中得到应用,并且采用双涡轮增压发动机的车辆也越来越多。那么在操作和维护双涡轮增压车辆时怎样才能达到降低油耗增加功率?本文对此进行讨论,以便为车辆操作人员提供借鉴,更好地利用好保护好车辆。
1.双涡轮增压及其工作原理
1.1双涡轮增压。在了解双涡轮增压前,先了解涡轮增压,这对于操作和维护车辆非常重要。涡轮增压的英文名字为Turbo,因而日常生活中如果发现车辆标有Turbo或者T时,那么这种车辆就是采用了涡轮增压发动机的车辆,如1.8T,2.0T等等。它主要是由增压器和叶轮组成的内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术,并通过利用排出废气的热量及流量,使涡轮增压器提升内燃机的马力输出。双涡轮增压,是涡轮增压的方式之一,也一种技术,即:针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,串联一大一小两只涡轮或并联两只同样的涡轮,在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。
1.2涡轮增压器的工作原理
了解涡轮增压器的工作原理是操作和维护的关键,也是基础。许多人都知道,汽车发动机的工作,多是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。从原理上讲,增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。
涡轮增压器的工作原理如下图所示:图中可以看到,涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转,与燃气轮机类似。涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中,气缸排出的尾气流过涡轮叶片,使涡轮旋转。流过叶片的尾气越多,涡轮旋转速度就越快。在连接涡轮的轴另一端,压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵,它在叶片的中心位置吸入空气,并在旋转时将空气甩到外面。
为了适应高达150,000转/分的转速,必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸,所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上,这些油从轴四周恒定抽入。这可以起到两个作用:一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度,另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。
图:涡轮增压器的工作原理
2.涡轮增压器的不足之处
涡轮增压器具有许多优点,如,能够提高发动机升功率—提高了发动机的动力性;能够降低发动机比油耗和比质量—提高发动机的经济性;能够减轻发动机排气污染—提高了发动机的排放性;能够扩大发动机变形系列等。但涡轮增压器也有一些不足之处,这些不足之处正是操作和维护应注意的要点。
2.1 增压器温度会大幅升高。发动机在采用涡轮增压技术后,增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。增压器工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。
2.2产生延时。涡轮增压机的一个主要问题是:当踩下油门时,发动机不会立即产生增压,而是需要几秒时间使涡轮提升转速,之后才能产生增压。这样就产生了延时感,即踩下油门后,要等涡轮转速上升,汽车才会加速前进。
3.操作和维护双涡轮增压车辆降低油耗增加功率的有效方法
3.1操作方面
3.1.1需怠速,不能着车就走。涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速,就会感觉发动机使不上劲。尤其在冬季,发动机启动后,最好让其怠速运转一段时间,以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。千万注意刚启动后不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。
3.1.2不要立即熄。发动机长时间高速运转后,比如跑完高速,要进入服务器休息,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,增压器涡轮部分的高温传到中间,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,因此,发动机热机状态下如果突然停机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。此外,高速旋转的涡轮与叶轮具有很大的旋转惯性,转速需要一段时间才能降下来,如果我们在使用中让车辆突然熄火或停车即刻熄火,就切断了发动机通往增压器浮动轴承的润滑油路,使得高速旋转的涡轮、叶轮的充分润滑失去保证。长期如此,必定会引起废气涡轮增压的故障,出现噪音偏高、工作粗暴、发动机下降,因此正确的操作方法应当是停车后,检查一下水温、油温,再怠速运转1分钟左右,待增压器转子转速降下来,再熄火。
3.2维护方面
3.2.1选择正规合格的机油。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。涡轮增压器里的涡轮和叶轮都是高速旋转的,因此它的润滑工作就应当十分到位。为了保证装置长期安全的工作,通常由发动机主油道单独分出一支润滑油道来对涡轮分叶轮中间的浮动轴承进行润滑。所有这些都决定了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。
3.2.2保持发动机机油清洁。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。
结束语
涡轮增压发动机的最大优点是它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,其输出的最大功率與未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。与此同时,合理有效的操作和维护增压器,不但能够降低油耗增加功率,更能够延长发动机的使用寿命。
参考文献
[1]涡轮增压[DB/OL].百度百科,http://baike.baidu.com/view/16371.htm?fr=aladdin.