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增压器的使用与维修



一、SOFIM发动机的增压器

发动机的增压方式有几种,SOFIM发动机采用的是废气涡轮增压式,即利用发动机废气能量驱动增压器。与其它增压方式相比,废气涡轮增压有以下优点:

1.增压器与发动机只有气体管路连接而无机械传动,因此增压方式结构简单,不需要消耗功率。

2.在发动机重量及体积增加很少的情况下,发动机结构无需作重大改动,便很容易提高功率20%-50%。

3.由于废气涡轮增压回收了一部分废气能量,故增压后发动机经济性也含有明显提高,再加上相对减小了机械损失和散热损失,提高了发动机的机械效率和热效率,使发动机涡轮增压后燃油消耗率可降低5%-10%。

4.涡轮增压发动机对海拔高度变化有较强的适应能力,因此装有废气涡轮增压的NAVECO轻型汽车在高原地区具有一定的竞争力。

5.废气涡轮增压后排气噪声相对降低,排气烟度及排气中有害成分也相对减少,因此,对减少空气污染比较有利。

SOFIM发动机的废气涡轮增压系统以及增压器结构如图5-72图5-73所示。

排气歧管接在增压器的涡轮壳1上,发动机排出的具有一定压力的高温废气经涡轮壳4流入通道面积由大到小的喷嘴环(图中未示),使废气流速提高,并按一定方向冲击涡轮,随后,废气进人排气消声器。涡轮与压气机叶轮6装在同一根转子轴7上,因而叶轮6也以相同转速旋转,同时吸人滤清空气,叶轮将空气甩至其外缘,经过断面由小到大的环形压气机壳5使空气压力增高,这样高压空气便流经进气歧管进入气缸。

增压发动机的扭矩特性曾引起长期争论,一度制约了车用增压技术的发展。SOFIM发动机很好地解决了这个问题。它有两大特点:第一,在结构上采用了排气放气阀式的增压压力控制。车用发动机涡轮增压的困难除了其转速范围较宽,要求增压器也有较宽的工作范围外,还在于发动机转速降低,涡轮增压压力下降较快,发动机难以获得足够高的增压压力以提高低速时的转矩,这就必须使低速下最大转矩工况点匹配在压气机的高效率区,而追求额定转速下最大功率输出。为此,SOFIM发动机在增压器的排气端设置了排气放气间,也称压力控制阀,用以调整发动机在中、高转速下的增压压力。当涡轮机侧的空气压力达到0.1MPa,部分废气克服放气阀弹簧的预紧力直接排入排气管,而不通过涡轮机,从而保持恒定的充气压力,防止增压器增压压力过高或超速,使增压器增压压力、转速以及最高爆发压力始终处于最佳的工作范围。排气放气阀的结构为活门式,尺寸小,开启迅速,与发动机排气互不干扰。图5-74(a)(b)分别是在相同型号发动机上进行的一般涡轮增压与有排气放气阀的增压发动机的比较图。

SOFIM发动机废气涡轮增压系统的第二个特点是脉冲式排气系统。 SOFIM发动机的发火次序是1-3-4-2,为了在排气管中形成尽可能大的压力变化,将一四缸排气道连接到一根排气歧管,沿涡轮壳上的一条进气道通向半圈喷嘴环,而三二缸的排气道连到另一根排气歧管,沿涡轮壳上的另一条进气道通向另半圈喷嘴环。排气歧管尽可能短而细,这样在每根排气岐管中将形成较强的几个连续的互不干扰的排气脉冲波,以便增压器利用,并利用压力高峰后的瞬时真空扫气,以防废气倒流。


二、中冷器

中冷器的全称是中间冷却器。随着涡轮增压器压比的增加,空气压缩后温度升高,空气密度并未正比地增加,为进一步提高发动机功率,目前在中、高增压式增压器中一般却采用中间冷却器,以降低压气机出口的空气温度,增加充气密度。

中冷器的工作原理是增压空气在中冷器中受冷却介质作用而冷却。因此,中冷器的实质是热交换器。 目前汽车发动机都采用板翅式中冷器。材料多为铝合金。

按冷却介质可以分为水冷中冷器和空冷中冷器。汽车因受空间和尺寸的限制,一般采用空气冷却。图5-75是SOFIM发动机空冷中冷器示意图。从压气机一端引出的5%-10%的高压空气经抽气管2流至与风扇制成一体且位于风扇外缘上的空气涡轮,推动涡轮带动风扇将周围空气吹向中冷器的芯部,冷却流入进气管的压缩空气。

驱动空气涡轮一风扇的能量与压气机的出口压力和温度有关,即与柴油机的负荷有关。当发动机负荷小时,压力口开较小,没有足够的能量供给空气涡轮,因此风扇不转;当发动机达到一定负荷时,中冷器逐渐开始起作用,而且负荷越大,中间冷却的作用越强。增压空气最低可冷却到50-60℃。

这种中冷方式的优点显而易见。无需额外消耗风扇动力即可冷却增压空气,提高空气流量,而且能与发动机工作负荷相匹配,从而有效地提高了废气涡轮增压发动机的功率,在不增加热负荷的条件下,功率可提高15%-20%。另外,采用中间冷却对降低排气中的有害物质浓度也是有利的。

三、废气涡轮增压器的使用

SOFIM发动机废气涡轮增压器在使用中应该注意以下几点:

1.增压器的转子轴转速高达80000-100000r/min,若使用一般机械中的轴承将无法正常工作。因此,增压器普遍采用全浮动轴承。全浮动轴承与转子轴和壳体轴承孔之间均有间隙,当转子轴高速旋转时,具有0.25-0.4MPa压力的润滑油充满这两个间隙,

使浮动轴承在内、外两层油膜中随转子轴同向旋转,但其转速却比转子轴低得多,从而使轴承相对轴承孔和转子轴的相对线速度大幅度下降。由于有双层油膜,可以双层冷却并产生双层阻尼。由此可知,浮动轴承具有高速轻载下工作可靠等优点,但同时也发现浮动轴承对润滑油的要求很高。增压器所用润滑油来自发动机润滑系统,参见图2-113。然后经过增压器的进、回油管,润滑浮动轴承后,流回油底壳。因此,必须重申按规定牌号加注润滑油。

2.所用润滑油必须清洁,否则将加速轴承磨损,甚至导致增压器及发动机性能迅速恶化。因此,必须严格按照保养规定,定期清洗机油滤清器滤芯。15000km磨合期更换一次机油和滤芯,以后每10000km更换一次机油,必要时可以缩短换油间隔里程,但无论如何一年至少更换一次机油。

3.应按保养规定定期清洁空气滤清器,每两年更换一次空气滤清器滤芯或按行驶里程定期更换。使用中应经常检查进气系统是否漏气,排气系统的密封性。

4.为确保浮动轴承的润滑,发动机刚起动时,应怠速运转几分钟,至少30秒,因为机油的压力以及机油循环至浮动轴承处需要一定时间,否则浮动轴承的润滑条件得不到保障,加剧轴承磨损,甚至发生卡死故障。停机时也同样如此,逐渐减少负荷,直至怠速运转几分钟后方可停机。

5.增压器在使用了2000-2500小时后,应在发动机不解体的状态下测量转子轴的轴向移动量。测量前应先将进、排气管从增压器上拆下,把千分表触点顶在转子轴上,然后轴向推动叶轮进行测量,移动量应为0.10-0.3mm。若超差则应将增压器拆下检修,或更换增压器。

6.增压器是一个精密部件,如需要分解,必须严格按说明书操作,尽可能熟悉其结构,不应乱拆。增压器的旋转零件都经过整体平衡试验,分解时应作上记号,以免装配时破坏其原有动平衡。

7.分解后装配的增压器还需检查转子轴的轴向移动量及径向间隙。

四、废气涡轮增压器常见故障及排除

1.增压器转子轴卡死

引起转子轴卡死的原因有几点:

1)机油压力偏低。解决办法见润滑系常见故障与排除。

2)增压器进油管接头松,漏油导致转子轴和衬套缺油卡死。旋紧卡套、管接头套。

3)机油不清洁堵塞衬套油孔。更换机油,清洁或更换机油滤清器。

4)发动机冷起动突然加速导致机油来不及润滑衬套。应怠速几分钟后加速。

5)发动机经常紧急起动和急停机。在起动和停机过程中,均应怠速运转几分钟,然后逐渐增加或减小负荷。

2.增压器冒黑烟

增压器冒黑烟往往与润滑油有关:

1)转子轴与衬套间隙过大,渗透机油。检修增压器,更换衬套。

2)增压器机油回油管堵塞,机油进入涡轮从排气管排出。清洁增压器回油管,必要时更换橡胶套管。

3)增压器机油进油管接头漏油。旋紧接头,防止渗漏。

3.增压器转速低,发动机功率不足冒黑烟出现此类现象时应检修增压器排气放气阀,具体是:

1)涡轮或叶轮损坏。更换涡轮或叶轮。

2)排气放气阀膜片破裂。更换膜片。

3)排气放气阀弹簧失效。更换弹簧。

4)检查中冷器。

4.增压器转速高,压比增大导致发动机工作粗暴发现发动机工作粗暴现象后,着手检修增压器排气阀,调整弹簧预紧力。具体有以下两点:

1)排气放气阀胶管破损。更换硅橡胶管。

2)涡轮壳侧面通气小孔堵塞,清除脏物。[TOP]


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