现代汽油发动机涡轮增压器研究

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  摘 要:随着社会经济的不断发展,人们的生活水平不断提高,因此我国的汽车保有量正在不断的增加。在竞争日益激烈的汽车市场当中,汽车的动力性能是一个十分重要的竞争优势。为了能够提高这一优势,涡轮增压器的应用范围不断扩大,逐渐受到人们的认识和接受。在当前的汽车当中,汽油发动机涡轮增压器的重要性越来越大,因此,本文首先分析了涡轮增压器的基本结构、作用、及其运行原理,然后对其日常的使用、维护,以及常见的故障原因进行了分析。
  关键词:现代汽油发动机;涡轮增压器;研究
  前言:对于汽油发动机来说,涡轮增压器能够有效的提高其排放品质、经济性能、动力性能等,因而在当前的汽车生产制造中,涡轮增压器的应用越来越广泛。因此,对于广大车主来说,熟悉和掌握涡轮增压器的作用和原理,具有十分重要的意义。在平常的使用中,能够运用正确的方法,同时对其进行更好的维护和保养,从而使其能够更好的发挥作用。
  一、汽油发动机涡轮增压器的基本构造及作用
  通常来说,涡轮增压器是在排气管一侧进行安装,其中主要包含控制元件、涡轮、泵轮等部分。其中,在增压器和涡轮室中,分别安装涡轮和泵轮,其同轴刚性连接是由全浮动轴承进行支撑的,并实现旋转的同步。其中,泵轮的旋转是由发动机排出的高温、高压废气带动的,由泵轮传到到涡轮,从而增压进气系统。在控制元件中,主要包括点火和爆燃正时控制装置、废气调气装置等。汽油发动机通常具有较大范围的转速,在一定的转速范围内,发动机可以在调气装置的作用下,获得恒定的增压压力[1]。通过这种增压,汽油机可以产生更大的压缩压力和燃烧温度,同时提高爆燃倾向。对于点火提前角,也可利用爆燃控制和检测功能进行调整。在涡轮增压器的进气管和出口之间,安装中间冷却器,冷却进入气缸的空气。
  在实际应用中,通过涡轮增压器的作用,发动机进气量能够得到提高,从而使发动机的扭矩、输出功率等参数同步增加。根据相关试验证实,在安装涡轮增压器之后,汽油发动机的功率能够提升30%到50%左右,同时油耗能够降低5%左右。此外,还能够使汽车尾气中的各类有害气体排出量减少,对于汽油发动机的排放品质、经济性能和动力性能等都有着积极的影响。
  二、汽油发动机涡轮增压器的运行原理
  在汽油发动机当中,汽油和空气混合,在气缸内进行燃烧,从而产生动力,带动汽车运行。其中,气缸的空气进入量将会影响到发动机的转矩、功率等参数。因此,如果发动机已经处于最佳的运行性能,只能增加气缸中的空气进入量来提高输出功率,提高混合气的燃烧做做功,从而产生更多的动力。涡轮增压器的应用,能够对发动机排气产生的压力进行利用,为泵轮叶轮旋转提供动力,带动进气增压涡轮的转动,将更多的空气压入气缸中,进而提高发动机的功率输出[2]。
  在涡轮增压器中,压气机、涡轮室等通常为一个整体。发动机在运行中会排出高温、高压的废气,带动泵轮的旋转,然后带动进气增压涡轮。进气增压涡轮将空气压缩,然后输送到气缸当中。这样,气缸中的可燃混合气含量就会提高,增加燃烧动力,从而增大发动机功率。这样,发动机转速提高后,会带动排气速度和涡轮转速的加快,从而进一步增加发动机的功率输出。
  三、汽油发动机涡轮增压器的常见故障及其原因
  涡轮增压器在运行过程中,由于各种因素,往往会产生一定的故障。如果在发动机动力不变的情况下,机油消耗量大增,但排气颜色正常,可能是由于发生了机油渗漏。而如果排气颜色变蓝,则可能是增压器发生机油发生泄漏,由发动机进气管流入燃烧室被燃烧[3]。具体来说,是由于增压器回油管堵塞,导致机油在转子总成支撑处过多残留,从而流入压气叶轮。或是甩油环、密封环等受损,导致机油流入叶轮室,然后进入燃烧室。
  此外,如果在机油消耗量大增的同时,排气颜色呈蓝黑色,并且动力有所下降,则可能是由于气缸和活塞发生了较大的间隙磨损,导致机油进入燃烧室。或是在增压器吸入空气时,受到较大阻力,压气机压力不足,从而造成机油渗漏进入燃烧室。如果发动机功率下降,排气颜色发黑,同时在增压器中有金属摩擦的声音,则说明增压器的止推轴承、转子轴承等发生了较大的磨损,导致叶轮摩擦增压器外壳。如果增压器发出气流声,可能是由于转子的高速旋转所产生的声响。或是在进气排气接口发生漏气的情况。
  四、汽油发动机涡轮增压器的使用
  (一)涡轮增压器的实际应用
  1.发动机机油
  在选择发动机机油的时候,应当充分考虑到涡轮增压器的高速、高温、低排放、大扭矩、大功率等特点,同时要按照相关的技术标准来使用发动机机油。此外,还应当选择抗磨性能良好、稳定性高、油膜强度高、耐高温的机油。在检查机油的过程中,应当注重油压、油质、油量等参数,同时要保证机油滤清器的清洁。根据发动机工作小时数的要求,应当及时的检查和更换机油滤清器,从而确保机油质量,确保涡轮增压器散热和润滑的良好。在增压器的轴承和转子之间,应当对机油压力进行控制,防止压力过低或过高带来的故障[4]。
  2.发动机
  发动机运行之前需要进行预热,在发动汽车之后,不要立刻开车,应当使其进行三分钟的怠速运转,提升机油的温度与流动性。在充分的润滑了涡轮增压器之后,再开始行驶汽车。如果是在冬季,由于气温较低,应当确保发动机至少保持五分钟的预热,才可以正常行驶。在停车的时候,也不应立即关闭发动机。这是由于在长时间的高速运转后,如果立即熄火,将会使机油压力瞬间降到零,而由于存在惯性,增压器转子仍会高速运转。但是此时由于已经停止润滑,因此没有及时进行冷却,从而将会导致涡轮增压器局部温度过高,进而烧损轴承和机油,从而产生结焦积碳[5]。这些积炭将会对进油口造成堵塞,从而引起缺油、增加磨损。因此,在停车之后,应当保持发动机三到五分钟的怠速运转,逐渐降低涡轮增压器中转子的转速,然后在熄火。但是,涡轮增压器的怠速运转状态并不是时间越长效果越好,因此,应当将保证怠速运转时间不超过十分钟。
  (二)涡轮增压器的检查维护
  在使用涡轮增压器的过程中,应当定期进行检查维护,对于可能存在的问题,应当及时的发现并进行处理。在检查过程中,主要检查涡轮增压器的外观,观察是否存在损坏;密封环的密封性是否良好;机油进油管和机油回油管的连接情况是否完好;运行过程中是否存在异常响动;进气直管壁上是否残留机油;排气口是否有机油残留等。
  结论:随着社会中各类汽车的数量不断增加,在人们的日常生活中越来越离不开汽车。人们在购买汽车的时候,动力性能是一项重要的参考指标。因此在当前的汽车汽油发动机中,纷纷采用了涡轮增压器来提高发动机的输出功率,从而产生更为强劲的动力。在实际使用中,车主应当充分了解涡轮增压器的原理和作用,在日常使用中注意正确的使用方法,从而保证涡轮增压器的良好运行。
  参考文献
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  [3]张少华,周武明,苏正杲,冯贝贝. 车用发动机涡轮增压器喘振裕度及其改善方案的研究[J]. 内燃机,2013,03:20-22+49.
  [4]李宏玲,方达宪,曹国安. 基于传递矩阵法的涡轮增压器临界转速分析[J]. 合肥学院学报(自然科学版),2013,03:71-74+83.
  [5]王耀南,申永鹏,孟步敏,李会仙,袁小芳. 车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望[J]. 控制理论与应用,2015,04:432-447.
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