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【中國重汽曼技術發動機使用維護知識專欄】----渦輪增壓器使用篇

發布時間:2016-08-04

中國重汽生產的采用源自德國曼公司的雙級增壓技術的MC系列發動機,是目前國內已經推向市場的唯一成熟的雙級增壓產品,雙級渦輪增壓相比單級增壓,具有油耗低、動力強勁及增壓效率高等優勢。比如MC07曼技術雙級增壓發動機最大額定功率可達346Ps,大扭矩轉速范圍很廣,在1000-1700r/min轉速范圍內扭矩均可實現1300Nm的扭矩輸出,而且發動機綜合油耗更低。

渦輪增壓器對發動機來說,是很重要的零部件,其對動力性、經濟性的影響非常大。因此,如何匹配增壓器與發動機是很重要的。寧波博格華納和無錫康明斯是我公司曼技術發動機增壓器的兩大供應商。下面我們就簡單介紹一下渦輪增壓器。

一、渦輪增壓器工作原理

渦輪增壓是一種利用內燃機運作產生的廢氣驅動空氣壓縮機的技術,主要作用是提高發動機進氣量,從而提高發動機的功率和扭矩,讓車子的動力更為強勁。在動力性提高的同時,由于燃燒更為充分,油耗也會大幅度降低。

與自然吸氣發動機相比,在輸出功率相同的情況下,由于原來被直接排放的廢氣的能量得到了再度利用,渦輪增壓發動機的油耗更低。渦輪增壓發動機的功率/重量比,明顯大于自然吸氣發動機。渦輪增壓發動機在高海拔地區的性能優勢更加明顯,高海拔地區大氣壓力較低,自然吸氣發動機的功率損耗問題變得更加嚴重。而渦輪增壓發動機內部工作壓力恒定不變,與外界環境壓差變大,其渦輪性能在高海拔地區反而會提升,有力地補償了外界氣壓較低這一不利條件。因此,渦輪增壓發動機在高海拔地區輸出功率幾乎不會發生變化。

1、單級增壓

單級渦輪增壓器的工作原理為:當發動機運轉時,氣缸排出的廢氣在慣性沖力作用下推動增壓器渦輪轉動,由于渦輪與壓氣機葉輪同軸連接,渦輪帶動葉輪轉動,通過葉輪的高速轉動,將空氣濾清器送來的空氣進行壓縮,使進入氣缸的空氣量增加,燃料的燃燒更加充分,從而提高發動機的功率,減少有害排放。

2、雙級增壓

兩級渦輪增壓器可有效解決渦輪遲滯的問題,簡單地說就是又增加了一個低速渦輪。這個低速渦輪能在發動機轉速或者負載很低時就開始工作,給發動機提供增壓空氣,以改善低速的動力性和經濟性。以博格華納的兩級可調渦輪增壓系統(R2S)為例,它是由兩個不同規格的渦輪增壓器構成。這兩個渦輪增壓器串聯在一起,通過旁通閥調節機制控制。發動機轉速較低,即廢氣排量較小時,旁通閥完全關閉,所有廢氣流入小渦輪,實現快速和高效壓縮。發動機轉速增大時,旁通閥逐漸打開,壓縮工作也逐漸轉移到大渦輪上。簡單地說,就是在發動機低轉速的時候,較少的排氣可使驅動壓力較小的渦輪高速旋轉,以產生足夠的進氣壓力;當發動機轉速提升以后,壓縮工作主要由驅動壓力較大的渦輪承擔,繼續進入高增壓值的狀態,提供連貫的強勁動力。

3、帶放氣閥單級增壓器

渦輪增壓器的放氣閥也叫作旁通閥。以康明斯增壓器(HOLSET)為例,旁通閥通過壓氣機出氣口的壓力來控制渦輪進氣口處氣閥的開啟,使得渦輪廢氣從旁路泄掉。它的目的是為了限制發動機在高轉速以及大負荷狀態下的增壓器轉速,同時它可以降低全負荷以及高轉速狀態下的發動機爆發壓力。

帶旁通閥的增壓器可提高低速性能,閥門關閉可以提高瞬態響應,降低排溫以及排放,隨著發動機轉速的提高,旁通閥在到達壓力設置點前開啟,這樣可以提高渦輪的有效工作能力;同時減少軸的扭矩輸出,避免了轉子部件的超速。

二、使用與保養

對于增壓器無需對其進行特殊保養,增壓器的轉速非常高,任何的用戶的自行拆裝均可能會造成嚴重的后果,輕則增壓器損壞,嚴重時因葉片碎裂進入發動機氣缸,損壞發動機整機。據統計,90%的渦輪增壓器故障由下列原因引起:

1.異物進入渦輪或壓氣機;

2.潤滑油中含有雜質;

3.潤滑油使用不當;

4.廢氣溫度過高。

以上的這些故障可通過定期保養來避免。因此,為確保渦輪增壓器能正常運轉,須嚴格遵守發動機廠提出的下列保養要求:

1.定期更換機油;

2.保養機濾系統;

3.控制油壓;

4.保養空氣濾清系統。

三、注意事項

1.渦前的排氣溫度可達750℃左右,與增壓器渦輪端連接的排氣管有發紅現象屬正常。一般情況下,此部位會安裝隔熱罩,使用時請注意不要觸碰此部位,防止燙傷。另外壓氣機中冷前的溫度也高達150℃左右,也要注意防燙。

2.易燃、易爆、電氣元件等要原理渦輪端的排氣管。

3.增壓系統的管路壓力較高,不允許私自改裝(打孔等)。

4.使用時,要避免贓物進入葉輪,即使是一片小小的漆片,也會傷及葉輪,進而對發動機造成損壞。

5.增壓壓力不足時,注意檢查空氣濾清器。日常使用時,要注意保養空氣濾清器。

6.增壓器的潤滑是機油潤滑,因此要使用重汽指定的機油,而且要注意定期更換。

7.作業時,不允許踩踏增壓器。

8.日常使用時,注意檢查增壓系統是否出現漏氣(卡箍打滑、橡膠老化等)。

9.SCR尾氣后處理系統的排氣背壓對增壓器性能影響較大,一般不超過25kpa。

10.發動機高轉速時增壓器轉速達到100000rpm以上,此時如果急速停機,會造成增壓器潤滑不良損壞增壓器,因此,應怠速運行1分鐘后再停機。

11.發動機起動時,機油壓力的建立需要幾秒鐘時間,這段時間增壓器所需的潤滑機油還未到位。因此,起動后不要馬上提高轉速。

12.使用過程中注意避免出現共振,如果出現共振請和當地服務站聯系。

 

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