随着现代科学技术的高速发展,人们对于发动机的功率要求也越来越高。提高发动机功率的最有效途径就是增加进入发动机的空气流量,对进入发动机的空气进行预压缩,即采用增压技术。增压技术的功用是增加进入内燃机气缸的充气密度和充气量,达到提高内燃机的平均有效压力,增大功率和改善经济性的目的。采用增压技术对高原地区使用的发动机而言非常必要。在高原地区大气压低,空气稀薄,导致发动机功率下降,一般认为海拔每升高1000 m,功率下降8%~10%,燃油消耗率增加3.8%~5.5%。而装用涡轮增压器后,可以使发动机的功率得以恢复,油耗得到降低。
内燃机的增压系统一般可分为三类:机械增压系统,废气涡轮增压系统和复合增压系统。机械增压系统由柴油机通过齿轮、皮带、链条等装置驱动,将空气压缩后进入气缸。增压机采用离心式或罗茨式压气机。机械增压由于要在内燃机上装一套传动机构,不但使发动机结构复杂、体积增大,而且还要消耗一定的功率,使内燃机经济性下降。废气涡轮增压则是利用内燃机排出废气的能量驱动涡轮机进而拖动压气机,实现提高进气压力,增加进气量。将机械增压与涡轮增压适当结合,就构成了复合增压系统。复合增压方式主要用于高增压发动机上。
车用柴油机和汽油机广泛采用废气涡轮增压系统,尤其是柴油机应用带中冷器的废气涡轮增压系统非常普遍。随着涡轮增压器被广泛使用,对于一般用户来讲,能够初步掌握涡轮增压器的原理及作用,从而采用正确的使用方法,对延长其使用寿命、节约成本是十分必要的。
一、废气涡轮增压的工作原理
废气涡轮增压系统主要由涡轮机和压气机两大部分组成。涡轮增压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管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。
由于经过压气机的增压后的空气温度比自然吸气的高,对提高空气密度不利,因此许多废气涡轮增压系统把从压气机排出的空气引入中冷器经过冷却后再进入发动机进气道。
二、涡轮增压技术的主要优点
1.提高发动机功率。在发动机排量不变的情况下可以通过增加进气密度,让发动机可以多喷油,从而提高发动机的功率,加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同样的功率输出的要求下可以降低发动机的缸径,缩小发动机的体积和重量。
2.改善发动机的排放。涡轮增压器发动机通过改善发动机的燃烧效率,减少发动机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油发动机达到欧二以上排放标准不可缺少的配置。
3.提供高原补偿的功能。部分高海拔地区,海拔越高,空气越稀薄,带涡轮增压器的发动机就可以克服因高原空气稀薄导致的发动机的功率下降。
4.提高燃油经济性,降低油耗。由于带涡轮增压器的发动机燃烧性能更好,可以节省燃油3%~5%。
三、使用注意事项
1.有些涡轮增压器在中间体内不设置冷却水套,只靠机油和空气对其冷却。因此,当发动机在大负荷或高速运转工作之后,不要马上关闭发动机,应让发动机怠速运转一小会儿后再关闭。
2.绝不要在发动机正常运转时,对涡轮增压器作业。
3.对涡轮增压器作业,记住部件可能很烫,碰到它们可能造成严重的伤害。
4.当心不要被涡轮增压器部件尖锐的边缘划伤。
5.增压器分解后,重点检查轴承、叶轮及密封件的状况;装配时,要对转子总成进行动平衡校验;各间隙值要符合相应增压器型号的技术要求。
6.增压器自身常见的故障是有异常响声和漏油,注意以下方面即可解决。
①安装和拆卸增压器时,切勿使任何异物进入增压器或发动机的进、排气系统中。
②安装增压器时,更换进油口、出油口和进气口、排气口的密封件,以保证良好的密封。
③对新装或长期未使用的增压器,应先在进油口处加一定量的润滑油,并用手转动叶轮直到润滑油达到各轴承表面。
④安装时应确保空气滤清器到压气机,压气机到发动机进气管,涡轮机与发动机排气管等管路的密封良好,否则会引起呼啸声及漏油。
⑤不要轻易拆卸增压器,如果增压器转子转动灵活,两端叶轮无摩擦,说明增压器本身状况良好。