随着社会经济的发展与科技的进步,大量新技术、新材料被广泛应用在现代汽车中,涡轮增压技术的应用即是其中比较常见的一例。近几年来,采用涡轮增压发动机的车型日渐增多,使用该技术的车辆燃油经济性好,尾气排放低,非常符合节能、环保的要求。但在使用中,有部分驾驶人员由于对涡轮增压技术的了解不够,不能正确操作应用该技术的车辆,致使发动机涡轮增压系统故障频繁,甚至造成损坏,造成不必要的浪费,对日常工作生活都造成一定影响。本人结合在使用装配有涡轮增压发动机车辆的过程中积累的经验,浅谈如何正确使用安装有涡轮增压发动机车辆的方法。
一、涡轮增压系统的组成及原理
我们知道发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功而产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制。再想增大功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。涡轮增压的英文名为Turbo,其主要作用是提高发动机的进气量,从而达到提高发动机的功率和扭矩的目的。同等排量的发动机在使用涡轮增压技术后,其功率和扭矩可增加30%以上。但耗油量并未增加多少,这就提高了燃油经济性,降低了尾气的排放。
涡轮增压装置相当于一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器送来的空气,使之增压进入气缸,增压的空气提高了化学能的利用率,相应增加了发动机的输出功率,如图1所示。涡轮增压系统装置主要由涡轮室和增压器组成,如图2所示。涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口连在排气管上,增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,涡轮与叶轮分别装在涡轮室和增压器内,两者同轴刚性联接,组成一个整体的涡轮增压装置。当发动机转速升高,废气排出速度与涡轮转速也同步升高,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力与密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机转速,就可以增加发动机的输出功率。
涡轮增压技术的确可以提升动力,但它也有一些缺点。根据涡轮增压的原理,由于叶轮的惯性作用对油门的骤时变化反应迟缓,动力输出会有迟滞现象,当瞬间加速时会有提不上速度的感觉。另外,涡轮增压并不是随时都在起动,一般涡轮增压大多在发动机转速2500~3000r/min以上才介入工作,而我们日常行车多在2000r/min左右,除非上高速公路或常需突然加速,否则完全发挥增压作用的机会并不很多。
同时由于发劫机排出废气的温度非常高,通过增压器的热传导及空气在被压缩的过程中密度也会升高,必然会导致空气温度进一步提高,增压后的高温空气直接进入发动机,会导致发动机燃烧温度过高,增加发动机废气中的污染物含量,造成空气污染,甚至造成爆震及死火的现象。所以如果想要进一步提高进气效率,就要降低进气温度,因此一般还需要在增压器与发动机进气歧管之间安装中冷器,以此来降低发动机的进气温度,如图3所示。
二、涡轮增压发动机的正确使用
涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮的机械装置,经常处于高速、高温的工作环境。为保证涡轮增压器的正常工作,对它的正确使用和维护就十分重要,主要遵循以下方法:
1.汽车发动机起动后,不能立即急踩加速踏板,应先怠速运转2min ,使机油温度升高,流动性变好,以便于涡轮增压器得到充分润滑,然后再提高转速,起步行驶。尤其是在冬季环境气温低的情况下,最好先热车3min以上。
2.发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。这是由于发动机工作时,有部分机油供给涡轮增压系统部件用于润滑和冷却,这时突然熄火停机后,机油压力瞬时消失,机油润滑中断,涡轮增压系统内部的热量无法被机油带走,涡轮部分的高温传到中间轴承,同时增压器的转子仍在惯性的作用下高速旋转,就易造成涡轮增压器转轴发生咬死现象而损坏轴和轴承。此外,发动机熄火后,排气歧管温度仍很高,其热量会被吸收到涡轮增压器的壳体上,将停留在增压器内部的机油变为积碳,日积月累后这些积碳会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速轴承损坏。因此,发动机在熄火前应怠速运转2~3min,同时也应注意涡轮增压发动机也不宜过长时间怠速空转。
3.注意机油的选择。由于涡轮增压器的作用,进入气缸的空气质量与体积有大幅度提高,发动机结构更紧凑,致使发动机的工作强度更高。涡轮增压发动机高温、大功率、高扭矩、低排放的特点,决定了发动机所用部件要能承受高温及其它极端工作条件,所以在选用机油时要考虑它的特殊性,机油品种必须是抗磨性好、耐高温、油膜强度高、稳定性好的油品。所以有条件可选用合成机油等高品质机油。
4.按时清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的叶轮,加剧磨损,造成损坏。应定期对中冷器进行检查与维护,中冷器若冷却不良将导致发动机动力不足、油耗增加,因此,要定期清洁中冷器,保证通风良好。
5.经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。如不密封,废气会通过密封环进入润滑系统,使机油变脏,并会使曲轴箱压力升高。此外,发动机低速运转时机油会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧,造成机油过度消耗。很多涡轮增压发动机也都是因为涡轮增压器和进气管之间的油封损坏漏油,造成大规模烧机油。而油封损坏的主要原因是因为更换机油的周期太长或使用劣质机油,造成浮动的涡轮主转轴缺少润滑和散热,进而首先损坏了油封。
6.使用中注意有无异响或不正常的震动。由于此类发动机对机械加工精度要求高,装配技术要求严格。当涡轮增压器出现故障或损坏时应及时到指定的维修站进行检修。
通过正确合理的使用与日常维护,可以充分发挥涡轮增压发动机技术的优良特性,提高工作效率,节约使用维护成本。