汽车涡轮增压的毕业设计

【摘要】涡轮增压简称Turbo，如果在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该

车采用的发动机是涡轮增压发动机。本文介绍了涡轮增压器的构造和原理，对它的保养及使用进行了阐述，同时，通过分析常见故障，对改进措施以及发展方向有了一定的看法。

【关键词】涡轮增压 废气 常见故障 改进措施 【引言】

涡轮增压器，一个近十年出现的词语。人们只知道汽车排量后面带T的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。

涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。

一．涡轮增压器的作用和构造以及工作原理

（一）作用

涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下：

1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率20% ～ 30% ，降低比油耗 5% 左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。

2 .复合式废气涡轮增压器。 废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样，废气涡轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。

3.组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。 （二）构造

废气涡轮增压器一般由单级离心式压气机和单级轴式涡轮机或径流式涡轮机组成为机组，并分别称为轴流式废气涡轮增压器和径流式废气涡轮增压器。压气机和涡轮机二者的工作轮装在同一根轴上，称为转子，转子由发动机排出的废气驱动。这种涡轮增压器工作的条件，除 压气机和涡轮机的转速相同外，在任何工况下其效率也是相同的。

涡轮增压器按转子的支承情况有各种不同结构方案，最常见的有几种： 1.外双支承式

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即转子两端有支撑，这种方案亦称无悬臂式支承，在轴流式大型涡轮增压器上应用最广。 2.双内支承式

即二个轴承都放在叶轮里面，所以又叫悬臂支承，这样可保证涡轮增压器的尺寸小、重量轻。这种结构形式在小型径流式涡轮增压器上应用最广。 3.单悬臂式支承

即压气机的工作轮呈悬臂布置，转子支点在涡轮机工作轮的两侧。这种方案可使压气机进口损失最小和涡轮结构紧凑，因此应用也较广。 4.悬臂支撑

压气机和径流式涡轮机的工作轮紧挨着，像是两面部有叶轮的工作舱，所以又称单转子。

上述几种方案中的支点可采用滑动轴承，也可采用滚动轴承。滚动轴承的摩擦损失不大，长度也小，但寿命不如滑动轴承。因此，国内外的增压器广泛采用滑动轴承。 （二）工作原理

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它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。

二．汽车涡轮增压器的维护及使用常识

（一）涡轮增压器的维护

1.保养误区

对涡轮增压，许多人并不陌生，但仍然有许多人存在误区，尤其是年纪较大

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的消费者。主要原因有二:其一，许多消费者认为带涡轮增压的发动机的耐用程度不如传统自然吸气发动机，且维修费用相对要高一些。其二，认为涡轮增压车型的使用较麻烦，后期维护费用也高，买车易养车难。其实，目前的涡轮增压技术已经发展得相当成熟，已不像刚开始时的涡轮增压器常发生故障，随涡轮增压器生产质量提高，正常情况下，涡轮增压器寿命有的可高达20年以上，甚至能与车辆同寿命。目前的涡轮增压器，大部分质量都说得过去，它的使用寿命的长短很大程度上取决于我们日常的使用保养和维护，这才为问题的关键。

“T”字母已成为涡轮增压(Turbo)的特殊身份象征，与自然吸气引擎相比，涡轮增压引擎拥有更强的动力。先进的涡轮增压(Turbo)发动机技术，通过提高进入燃烧室的空气质量让汽油燃烧更充分，从而提高输出功率。发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加20% ～ 30%，甚至更高，但是相同情况下的耗油量却并不比普通发动机高。所以在目前全人类对节能减排、保护环境的觉悟日益提高的情况下，T字头汽车被迅速地推广和普及，T字头座驾也因为澎湃的动力和良好的燃油经济性获得众多车主的青睐。但是涡轮增压发动机在提高输出功率的同时，工作中产生的最高爆发压力和平均温度也大幅度提高。因此，发动机在维护保养以及驾驶常识上对车辆使用也提出了更多的要求。

2.选择优质机油及保护剂

目前大部分出现问题的涡轮增压器都是因为涡轮增压器和进气管之间的油封密封损坏，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，造成漏油。

据悉，机油在通过涡轮增压发动机的主轴瓦等部位时，会受到比普通发动机更加强烈的剪切作用，这时油中的高分子物质就会发生非常剧烈的裂解，生成分子量较低的物质，从而导致油品的粘度降低，就是我们常说的油膜“变薄”。 普通润滑油无法保证涡轮增压器的正常润滑，全合成机油是一个选择，只有这样，才能使得在高转速下机油的润滑能力不下降。但全合成机油也还是不能根本解决

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涡轮增压器的润滑问题，因为一般涡轮增压器在发动机转速在3500转时才会启动，并且快速提升直到6000转。发动机转速越高，越要求机油的抗剪切能力强，就是让油品抵抗剪切作用而使粘度保持稳定的性能，涡轮增压器的润滑对润滑油的润滑提出了更高的要求，目前施耐普特汽车一站式服务中心推出的SNPT高效多功能润滑剂是目前唯一一种针对涡轮增压器保护最有效的添加剂，效果卓著，它是一种含有固体润滑成分的纳米添加剂，配合润滑油添加后，在润滑系统内形成固体润滑与液体润滑双层润滑膜态，固体润滑成分耐高温高，解决了涡轮增压器在液体润滑油膜无法形成时的润滑问题，在启动及驻车熄火时在液体润滑油膜无法保证的前提下，依附涡轮增压器摩擦表面的固体润滑油膜起到了代行润滑作用。以此保证了涡轮增压器的润滑。 3.保持涡轮清洁

涡轮发动机的最大特点就是大功率、低油耗。这都依托于其精密的设计和制作工艺，同时也决定了它严苛的工作环境。因此，它对润滑油的清洁保护性要求非常高，任何杂质与部件的摩擦损害都非常大。如大颗粒的污染物，在发动机的转速达到4000—6000转的情况下，会使曲轴颈、汽缸壁、轴承表面迅速拉成条状；小颗粒的污染物使机件表面形成麻坑、斑点，在高速运转的情况下容易发生碎裂。所以需要保持涡轮增压器的清洁。首先，发动机机油和滤清器必须保持清洁，防止杂质进入，因为涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小，如果机油润滑能力下降，就会造成涡轮增压器的过早报废。其次，需要按时清洁或更换空气滤清器，防止灰尘等杂质进入高速旋转的增压器叶轮，灰尘颗粒可能会打坏增压器叶片，造成转速不稳，轴套和密封件磨损加剧。最后，建议使用全合成机油、半合成等高品质机油，他们的清洁保护作用更强。

另外，还要定期的检查油道，进油道要尽可能短，以便在发动机启动后很快供油。除了极少数特殊情况外，机油出口应该垂指向下，而且回油管应高出油底壳机油液面，以保证回油能畅通地流回发动机油底壳。 4.进行定期检查

（1）由于涡轮增压器的成本较高，甚至长期不良使用还造成涡轮增压器损坏

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