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⑵ 涡轮毕业设计
前言
我国进入WTO以来,大量的进口汽车涌入国门,国
外先进的维修技术、维修工艺、维修观念、管理模式等,
对我国汽车维修企业的发展与改革起到了很好的借鉴作
用,使得国内汽车制造维修技术上了一个新台阶。我们身处在汽车维修行业如何应对日新月异的汽车维修技术,使自己不落后于时代,我个人认为只有不断的学习充电,借鉴成功的经验,树立质量第一,用户至上的服务意识,才能使自己真正的与时俱进。
涡轮增压器故障原因分析及使用维护
摘 要:
装有涡轮增压的车辆已经越来越多了,也越来越多的被人们所知悉,他的好坏决定着现代汽车动力性,本文主要浅谈凯迪拉克SLS车型 2.0T涡轮增压的使用维护及简单故障原因分析
关键字:涡轮增压、使用维护、故障分析
一、引言:
随着国民经济的迅猛发展,我国汽车产量逐年增加,汽车保有量越来越多,2011年已达7400万辆,车型也越来越复杂。尤其是高科技的飞速发展,一些新技术、新材料在汽车上得到广泛应用,而涡轮增压在汽车上的应用则赋予汽车更加强大的动力性,且涡轮增压发动机的耗油量也并不比不增压的发动机耗油量高多少。在汽车使用中,增压器难免会有问题,而这将直接影响发动机的动力性,分析研究增压器故障,现象,探索和研究增压器的结构原因具有重大的现实意义。本文重点通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障,更好的使用和维护增压器。
二、涡轮增压的日常应用:
涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而增加发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。涡轮增压的英文名字为Turbo,一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型,譬如奥迪A6的1.8T,宝来1.8T赛威2.0T等等
三、涡轮增压的原理与类型
3.1分类
(1)废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,其优点是增压器与发动机无任何机械联系,因此基本不会损耗发动机原有的功率。它是利用发动机工作所产生的高温高压废气推动涡轮高速运转,从而带动连到一根轴上的泵轮,泵轮将空气加压输送到进气歧管,增加了发动机进气效率,可以提供更多的燃油完全燃烧,从而提高了发动机的功率,降低了燃油的消耗,同时由于燃烧条件的改善,减少了废气中有害物质的排放,增压后发动机的功率可提高20%~40%左右。
(2)机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。
(3)复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,从而解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多,汽油机上采用双增压系统(复合增压系统)的车型还比较少,大众的1.4 TSI发动机(这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,在1 500rpm时,两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制,它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率)采用了了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及
(4)气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面,这里就不多做介绍了。
3.2原理
众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,想再增加输出功率,只能通过压缩更多的空气进入汽缸内来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压器是一种利用内燃机作功所产生的废气驱动空气压缩机,从而令机器效率提升的装置。利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。如下图所示:
首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上,然后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,最后涡轮和泵轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好。
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,涡轮又带动同轴的泵轮,泵轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸,当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,泵轮就压缩更多的空气进入汽缸,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。本文着重介绍凯迪拉克赛威 2.0T双涡流增压器的工作原理,如下图所示:
可以使四缸发动机的1、4缸使用一条单独排气通道,而2、3缸使用另一条单独的排气通道,两条通道在涡轮处会和,共同作用到涡轮上,以避免出现各缸之间的排气压力干扰,提高发动机低速时的涡轮增压回应,减少涡轮迟滞的出现。排气旁通阀控制是指通过改变排气旁通阀开度,来控制涡轮增压器涡轮转速,然后控制进气增压的压力变化。排气旁通阀关闭,发动机废气全部作用到涡轮上,涡轮高速运转,以实现进气压力的增加。排气旁通阀打开,发动机废气部分通过涡轮,部分通过排气旁通阀泄放掉,涡轮速度下降,泵轮速度随之下降,进气压力稳定不再增加或减少,以防止增压压力过高损坏发动机。在车辆正常高速行驶时,进气旁通阀关闭,进气被涡轮增压器增压进入进气歧管,进气歧管保持高压。车辆突然减速,进气旁通阀打开,进气歧管内高压空气通过进气旁通阀形成内部循环,减少涡轮增压器阻力,使得涡轮增压器泵轮维持高速运转,并减小因进气阻力形成的噪音。重新加速后,因泵轮维持高速运转,避免出现重新加速的迟滞现象。
四、涡轮增压的使用与维护
凯迪拉克赛威车的涡轮增压器,是利用发动机排出的废气驱动涡轮,它再怎么先进也还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600度以上,增压器的转速也非常高,因此为了保证增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法:
4.1汽车在起动时,高速空转或突然加速会导致涡轮增压器的轴承损坏,因此不能急踩加速踏板,应先怠速运转三分钟,这是为了使机油温度升高,流动性能变好,从而使涡轮增压器得到充分润滑,然后才能提高发动机转速,起步行驶,这点在冬天显得尤为重要,至少需要热车5分钟以上。
4.2发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。原因是发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的,正在运行的发动机突然熄火后,机油压力迅速下降为零,机油润滑会中断,涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走,这时增压器涡轮部分的高温会传到轴承中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后,此时排气歧管的温度很高,其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上,将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟左右,使涡轮增压器转子转速下降,同时也降低了排气歧管的温度。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样也不适宜长时间怠速运转,一般应该保持在10分钟之内。
4.3选择机油的时候一定要注意,由于涡轮增压器的作用,使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高,发动机结构更紧凑、更合理,较高的压缩比,使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高,装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件,所以在选用涡轮增压轿车车用机油时,就要考虑到它的特殊性,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好,所以机油最好选用全合成机油、半合成机油等高质量润滑油或者凯迪拉克原厂专用机油
4.4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。
4.5需要按时清洁空气滤清器(另外注意:在空气滤清器或空气滤清器壳体已被拆下时,不要起动发动机),防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。
4.6需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环没有密封住,那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统,将机油变脏,并使曲轴箱压力迅速升高,此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧,从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。
4.7涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动,润滑油管和接头有没有渗漏。
4.8涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,而不是到普通的修理店。
五、涡轮增压的常见故障及原因分析
涡轮增压器(见图)利用发动机排出的废气驱动发动机主动叶轮,与主动叶轮同轴的从动叶轮也以同样转速转动。怠速时,叶轮转速约为12000r/min,当加速踏板踩到底时,叶轮转速约为135000r/min,,因从动叶轮在发动机进气端,故加大了进气压力和进气量,避免发动机在较高转速下进气迟滞;能大幅度提高发动机功率和转矩,且最大转矩峰值呈平直线状。
5.1故障原因
(1)增压器突然停止运转。其原因多为增压器轴承损坏、转子组烧坏,外界物将涡轮、泵轮叶片打坏而卡死等。
(2)增压器涡轮或泵轮端“排油”。当增压器转子轴磨损严重,转子轴密封环失去作用,或操作不当造成润滑条件恶劣致使密封环磨损、拉伤而失效时,涡轮端或泵轮端会出现“排油”故障。涡轮端“排油”,会使排气管、消声器产生大量油污和积炭,增大排气阻力,降低增压器的转速,使发动机动力下降;泵轮端“排油”,会使发动机进气管道存有大量机油,机油消耗加大,进气阻力增大,发动机动力便下降。
(3)增压器振动剧烈且有噪声。其主要原因是由于转子轴严重磨损,使轴承间隙加大产生振动,涡轮与泵轮损坏或沾有油泥使转子动平衡被破坏而产生噪声和振动。若噪声明显表现出是金属摩擦,则是泵轮或涡轮叶片与壳体碰擦。
(4)增压器气喘。因进气系统堵塞,如空气滤清器堵塞、进气道油灰沉积等原因,造成发动机增压压力下降且产生较大波动,在增压器泵轮端发出如气喘的异响,伴随发动机工作不稳,动力下降,排气管冒黑烟。
(5)增压器增压力下降。进气管道堵塞、轴承与轴磨损、涡轮或泵轮叶片变形或损坏、与壳体摩擦等均会造成增压压力下降。
5.2故障检修
(1)外观检查观察涡轮与泵轮以外排、进气联接法兰和接头有无裂纹、漏气等现象,特别要观察增压器“排油”现象是否严重。这点在压气机至进气管之间的橡胶管接头上最为明显。若该接头处仅表现为轻微地渗油,仍属正常现象。若此地漏油严重,表明增压器已不能再使用。此外发动机停机后,用听诊器可以听到增压器转子依靠惯性转动的声音,声音若持续1min以上的时间,表明增压器性能良好。
(2)压气机泵轮部分检修拆卸压气机与进气管道的连接,观察压气机叶轮和泵壳的摩擦情况、漏油情况以及叶片的损坏情况。若发现叶轮与泵壳有摩擦,而泵壳摩擦部位附着物较坚固,表明泵轮内有损坏;如果发现是外来物损伤了泵轮,或者泵轮轴漏油现象严重,均应对增压器进行维修。
(3)旋转组件检修若检查涡轮与泵轮没有明显损坏,用手迅速转动增压器转子,应该旋转自如,无明显的研磨噪声和阻滞现象,否则表明轴已烧损。用千分尺检查转子轴轴向间隙以及涡轮端和泵轮端的径向间隙,其值不得超过标准范围。分解拆装旋转组件时,必须做好压气机叶轮、转子轴及锁紧螺母的相对位置记号。更换压气机叶轮要做动平衡试验。安装涡轮端和泵轮端两密封环时,开口互成180o,相对中间壳进油口成90o。压气机叶轮锁紧螺母要按规定扭矩拧紧。
(4)涡轮机涡轮部分检修从涡轮机出气口将排气管道拆除,检查涡轮叶片以及壳体摩擦情况、漏油情况和叶片损坏情况。若发现叶片与壳体有摩擦,而壳体上的附着物坚硬而牢固,可能是涡轮内有损坏,此时必须拆卸修理。若发现积油严重,则应观察该油是从排气系统带来的,还是从涡轮中心排出的,若积油来自轴心且较严重,表明涡轮轴的密封环失效,应对增压器拆检维修。若积油来自排气系统,而叶轮上积油较多,就将涡轮拆卸清洗
六、涡轮增压维修实例
故障:发动机机油消耗高
车型:赛威 2.0T
故障现象:客户反应说该车烧机油,拔出油尺一看已经到最底刻度线了,由于该车已经行驶了不到4000公里了,可以经行首次保养了,于是建议客户首保后行驶1000公里再到我站检查。行驶1000公里后到我站检查发现确实少了近350毫升机油。
检查分析:根据该车的具体结构分析,导致发动机机油消耗高的原因有5个:①气门油封漏油。②活塞与气缸筒密封不严。③曲轴箱强制通风PCV阀故障。④涡轮增压器油封漏油。⑤发动机油底壳衬垫、油封等处泄漏。
图1所示:涡轮增压器未漏油
该车行驶里程很短,基本全新,外观没有漏油现象,说明所减少的机油是进入气缸内消耗的。经检查排气管无明显蓝烟冒出的现象,然后拆开涡轮增压中冷器的连接管,发现中冷器内壁很干净,根据以往经验,如果涡轮增压器(图1)油封漏油,在中冷器内会积存大量机油,所以该发动机的涡轮增压器油封没有损坏。说明消耗机油的大部分在发动机内被加热而变成了积炭,进而怀疑气门油封泄漏。经拆下4只喷油器用内窥镜观察进气门,发现1缸进气门的背面有很多积炭,由此判断是1缸进气门油封损坏。
故障排除:由于该车行驶里程很短,不大可能存在其它损坏,我们决定只更换16只气门油封,并采用了不拆气缸盖换气门油封的方法。于是拆下气门室罩和1-4缸火花塞,将曲轴转动到第1缸压缩行程上止点,拆下进排气凸轮轴,向第1缸内充入压缩空气,更换了第1缸进排气门油封,其它3缸依此类推。更换了全部进排气门油封后,再将车辆交付用户并电话跟踪回访,用户反映该车在2次换机油保养之间未缺机油。
七、结束语
本文介绍了涡轮增压器故障,现象,探索和研究了增压器的结构原因,通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障原因、解决办法,维修方式,以及如何正确使用、维护汽车涡轮增压器,尽量避免增压器的故障发生,延长使用寿命。
对于未来,随着汽车对动力性的需求量逐渐增大,涡轮增压的使用也会越来月频繁,不仅是在货车领域,在小汽车领域的的发展也将成为主流,而正确认识和使用涡轮增压器也将是我们每个人都应该象英语与开车一样被我们所接受。
八、致谢
由于本人水平有限,写作能力不强,如果有不够全面和深入的问题,请老师批评指正。
⑶ 关于汽车的毕业论文(6000字)
汽车ABS技术的发展趋势研究 在汽车防抱死制动系统出现之前,汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号,无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况,汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时,不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时,地面的侧向附着性能很差,所能提供的侧向附着力很小,汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题,极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时,这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System简称ABS)的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态,并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象,因而是一个闭环制动系统。 它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一,汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效提高行车的安全性。 一、ABS的工作原理 汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异,因而会导致车轮与路面之间产生滑移,当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其滑移率为零;当车轮抱死时其滑移率为100%。当滑移率在8%~35%之间时,能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果,通过控制调节制动力,使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内,以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器(包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器)、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成,形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上,控制装置是一个微处理器,它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中,车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时,它就发出信号给液压调节器,液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制(作用、保持、释放、重新作用)。这一动作,每秒钟能出现10次以上。 二、ABS技术的发展及应用现状 基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。1936年,德国博世公司(BOSCH)申请一项电液控制的ABS装置专利,促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司,1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置,这种ABS装置控制部分采用机械式,结构复杂,功能相对单一,只有在特定车辆和工况下防抱死才有效,因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。直到70年代后期,由于电子技术迅猛发展,为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制,其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高,制动效果也明显改善,同时其体积逐步变小,质量逐步减轻,控制与诊断功能不断增强,价格也逐渐降低。这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。 进入90年代后,ABS技术不断发展成熟,控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用ABS技术,ABS装置已成为汽车的必要装备。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上,轿车ABS的装备率在60%左右,运送危险品的货车ABS的装备率为100%。ABS装置制造商主要有:德国博世公司(BOSCH),欧、美、日、韩国车采用最多;美国德科公司(DELCO),美国通用及韩国大宇汽车采用;美国本迪克斯公司(BENDIX),美国克莱斯勒汽车采用;还有德国戴维斯公司(TEVES)、德国瓦布科(WABCO)、美国凯尔西海斯公(KELSEYHAYES)等,这些公司的ABS产品都在广泛地应用,而且还在不断发展、更新和换代。 近年来,ABS技术在我国也正在推广和应用,1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术,但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。 国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位,虽然起步较晚,也取得了一些成果。在气压ABS方面,国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大,国外技术封锁严密,国内企业暂时不能独立生产,但在液压ABS方面也在做自主研发,力图突破国外跨国公司的技术壁垒,已经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统(ABS)“九五”国家科技攻关课题,在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论,避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性,取得了理论上的突破,研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准GB12676-1999和欧洲法规EECR13的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义,标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统,率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距,但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下,相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平
⑷ 汽车专业毕业论文(3000字)
汽车ABS技术的发展趋势研究
在汽车防抱死制动系统出现之前,汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号,无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况,汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时,不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时,地面的侧向附着性能很差,所能提供的侧向附着力很小,汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题,极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时,这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System简称ABS)的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态,并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象,因而是一个闭环制动系统。
它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一,汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效提高行车的安全性。
一、ABS的工作原理
汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异,因而会导致车轮与路面之间产生滑移,当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其滑移率为零;当车轮抱死时其滑移率为100%。当滑移率在8%~35%之间时,能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果,通过控制调节制动力,使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内,以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器(包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器)、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成,形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上,控制装置是一个微处理器,它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中,车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时,它就发出信号给液压调节器,液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制(作用、保持、释放、重新作用)。这一动作,每秒钟能出现10次以上。
二、ABS技术的发展及应用现状
基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。1936年,德国博世公司(BOSCH)申请一项电液控制的ABS装置专利,促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司,1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置,这种ABS装置控制部分采用机械式,结构复杂,功能相对单一,只有在特定车辆和工况下防抱死才有效,因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。直到70年代后期,由于电子技术迅猛发展,为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制,其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高,制动效果也明显改善,同时其体积逐步变小,质量逐步减轻,控制与诊断功能不断增强,价格也逐渐降低。这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。
进入90年代后,ABS技术不断发展成熟,控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用ABS技术,ABS装置已成为汽车的必要装备。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上,轿车ABS的装备率在60%左右,运送危险品的货车ABS的装备率为100%。ABS装置制造商主要有:德国博世公司(BOSCH),欧、美、日、韩国车采用最多;美国德科公司(DELCO),美国通用及韩国大宇汽车采用;美国本迪克斯公司(BENDIX),美国克莱斯勒汽车采用;还有德国戴维斯公司(TEVES)、德国瓦布科(WABCO)、美国凯尔西海斯公(KELSEYHAYES)等,这些公司的ABS产品都在广泛地应用,而且还在不断发展、更新和换代。
近年来,ABS技术在我国也正在推广和应用,1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术,但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。
国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位,虽然起步较晚,也取得了一些成果。在气压ABS方面,国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大,国外技术封锁严密,国内企业暂时不能独立生产,但在液压ABS方面也在做自主研发,力图突破国外跨国公司的技术壁垒,已经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统(ABS)“九五”国家科技攻关课题,在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论,避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性,取得了理论上的突破,研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准GB12676-1999和欧洲法规EECR13的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义,标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统,率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距,但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下,相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平
⑸ 汽车进气涡轮增压技术原理与维护--毕业论文
汽 车 维 修 技 师 专 业 技 术 论文
标题: 涡轮增压器故障原因分析及使用维护
关键字:涡轮增压、使用维护、故障分析
工作单位:宁波凯迪汽车销售有限公司
作 者: 何一建
日 期: 二零一一年三月十八日
目录
前言
摘要
关键字
一、引言
二、涡轮增压的日常应用
三、涡轮增压的原理与类型
四、涡轮增压的使用与维护
五、涡轮增压的常见故障及原因分析
六、涡轮增压维修实例
七、结束语
八、致谢
前言
我国进入WTO以来,大量的进口汽车涌入国门,国
外先进的维修技术、维修工艺、维修观念、管理模式等,
对我国汽车维修企业的发展与改革起到了很好的借鉴作
用,使得国内汽车制造维修技术上了一个新台阶。我们身处在汽车维修行业如何应对日新月异的汽车维修技术,使自己不落后于时代,我个人认为只有不断的学习充电,借鉴成功的经验,树立质量第一,用户至上的服务意识,才能使自己真正的与时俱进。
涡轮增压器故障原因分析及使用维护
摘 要:
装有涡轮增压的车辆已经越来越多了,也越来越多的被人们所知悉,他的好坏决定着现代汽车动力性,本文主要浅谈凯迪拉克SLS车型 2.0T涡轮增压的使用维护及简单故障原因分析
关键字:涡轮增压、使用维护、故障分析
一、引言:
随着国民经济的迅猛发展,我国汽车产量逐年增加,汽车保有量越来越多,2011年已达7400万辆,车型也越来越复杂。尤其是高科技的飞速发展,一些新技术、新材料在汽车上得到广泛应用,而涡轮增压在汽车上的应用则赋予汽车更加强大的动力性,且涡轮增压发动机的耗油量也并不比不增压的发动机耗油量高多少。在汽车使用中,增压器难免会有问题,而这将直接影响发动机的动力性,分析研究增压器故障,现象,探索和研究增压器的结构原因具有重大的现实意义。本文重点通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障,更好的使用和维护增压器。
二、涡轮增压的日常应用:
涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而增加发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。涡轮增压的英文名字为Turbo,一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型,譬如奥迪A6的1.8T,宝来1.8T赛威2.0T等等
三、涡轮增压的原理与类型
3.1分类
(1)废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,其优点是增压器与发动机无任何机械联系,因此基本不会损耗发动机原有的功率。它是利用发动机工作所产生的高温高压废气推动涡轮高速运转,从而带动连到一根轴上的泵轮,泵轮将空气加压输送到进气歧管,增加了发动机进气效率,可以提供更多的燃油完全燃烧,从而提高了发动机的功率,降低了燃油的消耗,同时由于燃烧条件的改善,减少了废气中有害物质的排放,增压后发动机的功率可提高20%~40%左右。
(2)机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。
(3)复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,从而解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多,汽油机上采用双增压系统(复合增压系统)的车型还比较少,大众的1.4 TSI发动机(这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,在1 500rpm时,两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制,它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率)采用了了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及
(4)气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面,这里就不多做介绍了。
3.2原理
众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,想再增加输出功率,只能通过压缩更多的空气进入汽缸内来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压器是一种利用内燃机作功所产生的废气驱动空气压缩机,从而令机器效率提升的装置。利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。如下图所示:
首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上,然后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,最后涡轮和泵轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好。
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,涡轮又带动同轴的泵轮,泵轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸,当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,泵轮就压缩更多的空气进入汽缸,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。本文着重介绍凯迪拉克赛威 2.0T双涡流增压器的工作原理,如下图所示:
可以使四缸发动机的1、4缸使用一条单独排气通道,而2、3缸使用另一条单独的排气通道,两条通道在涡轮处会和,共同作用到涡轮上,以避免出现各缸之间的排气压力干扰,提高发动机低速时的涡轮增压回应,减少涡轮迟滞的出现。排气旁通阀控制是指通过改变排气旁通阀开度,来控制涡轮增压器涡轮转速,然后控制进气增压的压力变化。排气旁通阀关闭,发动机废气全部作用到涡轮上,涡轮高速运转,以实现进气压力的增加。排气旁通阀打开,发动机废气部分通过涡轮,部分通过排气旁通阀泄放掉,涡轮速度下降,泵轮速度随之下降,进气压力稳定不再增加或减少,以防止增压压力过高损坏发动机。在车辆正常高速行驶时,进气旁通阀关闭,进气被涡轮增压器增压进入进气歧管,进气歧管保持高压。车辆突然减速,进气旁通阀打开,进气歧管内高压空气通过进气旁通阀形成内部循环,减少涡轮增压器阻力,使得涡轮增压器泵轮维持高速运转,并减小因进气阻力形成的噪音。重新加速后,因泵轮维持高速运转,避免出现重新加速的迟滞现象。
四、涡轮增压的使用与维护
凯迪拉克赛威车的涡轮增压器,是利用发动机排出的废气驱动涡轮,它再怎么先进也还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600度以上,增压器的转速也非常高,因此为了保证增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法:
4.1汽车在起动时,高速空转或突然加速会导致涡轮增压器的轴承损坏,因此不能急踩加速踏板,应先怠速运转三分钟,这是为了使机油温度升高,流动性能变好,从而使涡轮增压器得到充分润滑,然后才能提高发动机转速,起步行驶,这点在冬天显得尤为重要,至少需要热车5分钟以上。
4.2发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。原因是发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的,正在运行的发动机突然熄火后,机油压力迅速下降为零,机油润滑会中断,涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走,这时增压器涡轮部分的高温会传到轴承中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后,此时排气歧管的温度很高,其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上,将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟左右,使涡轮增压器转子转速下降,同时也降低了排气歧管的温度。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样也不适宜长时间怠速运转,一般应该保持在10分钟之内。
4.3选择机油的时候一定要注意,由于涡轮增压器的作用,使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高,发动机结构更紧凑、更合理,较高的压缩比,使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高,装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件,所以在选用涡轮增压轿车车用机油时,就要考虑到它的特殊性,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好,所以机油最好选用全合成机油、半合成机油等高质量润滑油或者凯迪拉克原厂专用机油
4.4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。
4.5需要按时清洁空气滤清器(另外注意:在空气滤清器或空气滤清器壳体已被拆下时,不要起动发动机),防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。
4.6需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环没有密封住,那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统,将机油变脏,并使曲轴箱压力迅速升高,此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧,从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。
4.7涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动,润滑油管和接头有没有渗漏。
4.8涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,而不是到普通的修理店。
五、涡轮增压的常见故障及原因分析
涡轮增压器(见图)利用发动机排出的废气驱动发动机主动叶轮,与主动叶轮同轴的从动叶轮也以同样转速转动。怠速时,叶轮转速约为12000r/min,当加速踏板踩到底时,叶轮转速约为135000r/min,,因从动叶轮在发动机进气端,故加大了进气压力和进气量,避免发动机在较高转速下进气迟滞;能大幅度提高发动机功率和转矩,且最大转矩峰值呈平直线状。
5.1故障原因
(1)增压器突然停止运转。其原因多为增压器轴承损坏、转子组烧坏,外界物将涡轮、泵轮叶片打坏而卡死等。
(2)增压器涡轮或泵轮端“排油”。当增压器转子轴磨损严重,转子轴密封环失去作用,或操作不当造成润滑条件恶劣致使密封环磨损、拉伤而失效时,涡轮端或泵轮端会出现“排油”故障。涡轮端“排油”,会使排气管、消声器产生大量油污和积炭,增大排气阻力,降低增压器的转速,使发动机动力下降;泵轮端“排油”,会使发动机进气管道存有大量机油,机油消耗加大,进气阻力增大,发动机动力便下降。
(3)增压器振动剧烈且有噪声。其主要原因是由于转子轴严重磨损,使轴承间隙加大产生振动,涡轮与泵轮损坏或沾有油泥使转子动平衡被破坏而产生噪声和振动。若噪声明显表现出是金属摩擦,则是泵轮或涡轮叶片与壳体碰擦。
(4)增压器气喘。因进气系统堵塞,如空气滤清器堵塞、进气道油灰沉积等原因,造成发动机增压压力下降且产生较大波动,在增压器泵轮端发出如气喘的异响,伴随发动机工作不稳,动力下降,排气管冒黑烟。
(5)增压器增压力下降。进气管道堵塞、轴承与轴磨损、涡轮或泵轮叶片变形或损坏、与壳体摩擦等均会造成增压压力下降。
5.2故障检修
(1)外观检查观察涡轮与泵轮以外排、进气联接法兰和接头有无裂纹、漏气等现象,特别要观察增压器“排油”现象是否严重。这点在压气机至进气管之间的橡胶管接头上最为明显。若该接头处仅表现为轻微地渗油,仍属正常现象。若此地漏油严重,表明增压器已不能再使用。此外发动机停机后,用听诊器可以听到增压器转子依靠惯性转动的声音,声音若持续1min以上的时间,表明增压器性能良好。
(2)压气机泵轮部分检修拆卸压气机与进气管道的连接,观察压气机叶轮和泵壳的摩擦情况、漏油情况以及叶片的损坏情况。若发现叶轮与泵壳有摩擦,而泵壳摩擦部位附着物较坚固,表明泵轮内有损坏;如果发现是外来物损伤了泵轮,或者泵轮轴漏油现象严重,均应对增压器进行维修。
(3)旋转组件检修若检查涡轮与泵轮没有明显损坏,用手迅速转动增压器转子,应该旋转自如,无明显的研磨噪声和阻滞现象,否则表明轴已烧损。用千分尺检查转子轴轴向间隙以及涡轮端和泵轮端的径向间隙,其值不得超过标准范围。分解拆装旋转组件时,必须做好压气机叶轮、转子轴及锁紧螺母的相对位置记号。更换压气机叶轮要做动平衡试验。安装涡轮端和泵轮端两密封环时,开口互成180o,相对中间壳进油口成90o。压气机叶轮锁紧螺母要按规定扭矩拧紧。
(4)涡轮机涡轮部分检修从涡轮机出气口将排气管道拆除,检查涡轮叶片以及壳体摩擦情况、漏油情况和叶片损坏情况。若发现叶片与壳体有摩擦,而壳体上的附着物坚硬而牢固,可能是涡轮内有损坏,此时必须拆卸修理。若发现积油严重,则应观察该油是从排气系统带来的,还是从涡轮中心排出的,若积油来自轴心且较严重,表明涡轮轴的密封环失效,应对增压器拆检维修。若积油来自排气系统,而叶轮上积油较多,就将涡轮拆卸清洗
六、涡轮增压维修实例
故障:发动机机油消耗高
车型:赛威 2.0T
故障现象:客户反应说该车烧机油,拔出油尺一看已经到最底刻度线了,由于该车已经行驶了不到4000公里了,可以经行首次保养了,于是建议客户首保后行驶1000公里再到我站检查。行驶1000公里后到我站检查发现确实少了近350毫升机油。
检查分析:根据该车的具体结构分析,导致发动机机油消耗高的原因有5个:①气门油封漏油。②活塞与气缸筒密封不严。③曲轴箱强制通风PCV阀故障。④涡轮增压器油封漏油。⑤发动机油底壳衬垫、油封等处泄漏。
图1所示:涡轮增压器未漏油
该车行驶里程很短,基本全新,外观没有漏油现象,说明所减少的机油是进入气缸内消耗的。经检查排气管无明显蓝烟冒出的现象,然后拆开涡轮增压中冷器的连接管,发现中冷器内壁很干净,根据以往经验,如果涡轮增压器(图1)油封漏油,在中冷器内会积存大量机油,所以该发动机的涡轮增压器油封没有损坏。说明消耗机油的大部分在发动机内被加热而变成了积炭,进而怀疑气门油封泄漏。经拆下4只喷油器用内窥镜观察进气门,发现1缸进气门的背面有很多积炭,由此判断是1缸进气门油封损坏。
故障排除:由于该车行驶里程很短,不大可能存在其它损坏,我们决定只更换16只气门油封,并采用了不拆气缸盖换气门油封的方法。于是拆下气门室罩和1-4缸火花塞,将曲轴转动到第1缸压缩行程上止点,拆下进排气凸轮轴,向第1缸内充入压缩空气,更换了第1缸进排气门油封,其它3缸依此类推。更换了全部进排气门油封后,再将车辆交付用户并电话跟踪回访,用户反映该车在2次换机油保养之间未缺机油。
七、结束语
本文介绍了涡轮增压器故障,现象,探索和研究了增压器的结构原因,通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障原因、解决办法,维修方式,以及如何正确使用、维护汽车涡轮增压器,尽量避免增压器的故障发生,延长使用寿命。
对于未来,随着汽车对动力性的需求量逐渐增大,涡轮增压的使用也会越来月频繁,不仅是在货车领域,在小汽车领域的的发展也将成为主流,而正确认识和使用涡轮增压器也将是我们每个人都应该象英语与开车一样被我们所接受。
八、致谢
衷心感谢宁波交通技工学校和职业技能鉴定中心老师专家能够对本人精心指导,使本人对汽车维修能有一个全新的认识,在此表示诚恳感谢!
由于本人水平有限,写作能力不强,如果有不够全面和深入的问题,请老师批评指正。
参考文献:《2011凯迪拉克SLS 2.0T维修手册》
《汽车维修与保养》2007年第一期 主编:黄为
《汽车维修技师》2003年3月第一版 主编:丁鸣朝
⑹ 汽车系毕业论文范文
毕 业 论 文(设计)
题目:汽车发动机冷却系统维护
所在院系
专业班级
学 号
学生姓名
指导教师
2010 年 03月 21 日
目 录
摘要 ………………………………………………………………………………1
关键词 ……………………………………………………………………………1
1引言…………………………………………………………………………………2
2 冷却系统的作用……………………………………………………………2
3 冷却系统的组成………………………………………………………………2
4 冷却系统的构造及维护……………………………………………………………2
5 冷却系统的工作原理……………………………………………………………4
6 冷却系统的特点……………………………………………………………………4
7 冷却系统的检修……………………………………………………………………4
8冷却系统智能控制……………………………………………………………………6
8.1 系统组成……………………………………………………………………6
8.2 单片机控制系统工作原理……………………………………………………………6
8.3 单片机系统控制工作过程……………………………………………………………6
结论…………………………………………………………………………………10
谢辞…………………………………………………………………………………11
参考文献 ………………………………………………………………………12
摘 要
本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法,同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法,以及冷却系统的智能控制,并举例做出简单介绍。
关键词:冷却系统 冷却系统维护 温度设定点 冷却系统智能控制
1 引言:如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。
2 冷却系统的作用
冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量,使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎,气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎;水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却,正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
3 冷却系统的组成
水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却,它的水管和散热片多用铝材制成,铝制水管做成扁平形状,散热片带波纹状,注重散热性能,安装方向垂直于空气流动的方向,尽量做到风阻要小,冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种,空调冷凝器通常与其装在一起。
水泵和节温器
发动机是由冷却液的循环来实现的,强制冷却液循环的部件是水泵,它由曲轴皮带带动,推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵,它能精确的控制水泵的转速,并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却,要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候,冷却液就在发动机本身内部做小循环,当发动机温度高的时候,冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门,其原理是利用可随温度伸缩的材料(石蜡或乙醚之类的材料)做开关阀门,当水温高时材料膨胀顶开阀门,冷却液进行大循环,当水温低时材料收缩关闭阀门,冷却液小循环。
空气的流动
为了提高散热器的冷却能力,在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的,发动机启动它就要转,不能视发动机温度变化而变化,为了调节散热器的冷却力,要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇,当水温比较低时离合器与转轴分离,风扇不动,当水温比较高时由温度传感器接通电源,使离合器与转轴接合,风扇转动。同样,电子风扇由电动机直接带动,由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。
散热器
散热器兼作储水及散热作用,再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点,一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾,水泵的叶轮容易穴蚀;二是气水分离会产生气阻;三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱,它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接,防止上述问题的产生。
冷却介质
虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水,而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物,也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%~50%,提高了液体的凝固点,防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通,相当于高压锅的作用,水箱盖则相当于高压阀,一般情况下,轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度,提高传热能
4 冷却系统的构造及维护
汽车发动机的冷却系统是保持发动机正常工作的重要部件,如果发动机冷却系统的维修率很高,就会引起发动机其他部件的损坏,使发动机的整体工作能力受到影响,因此,汽车发动机冷却系统的维护与保养就显得尤为重要,那么,怎样才能使汽车发动机的冷却系统保持良好的状态呢?驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们,正确堆护发动机的冷却系统,首先应了解常用的水冷式发动机的主要部件:
第一、冷却液,冷却液指清洁的软水,不是什么水都可以当作冷却液的,越娇贵的车对水质的要求越高。比如,清澈的泉水,虽然清澈,看起来也干净,但泉水中含有大量的矿物质,如果加入发动机的冷却系统中,就会产生大量的水垢,影响冷却系统正常作用的发挥,可见,冷却液水质的好坏是相当重要的,国际上普遍使用的乙二醇型冷却液是在软化水中按比例添加防冻剂乙二醇,配以适量的金属缓蚀剂、阻垢剂等添加剂进行科学调和,达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。
1、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低可在-70℃环境下使用。市场上销售的冷却液,乙二醇浓度一般保持在33~50%之间,也就是冰点在-20℃~-45℃之间,往往根据不同地域的实际需要合理选择,以满足使用要求。
2、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高,冷却液的沸点也就越高,-20℃时冷却液的沸点为104.5℃,而-50℃时沸点达到108.5℃。如果冷却系统采用压力盖,冷却液的实际沸点会更高,即使在炎热的夏天,也能有效的防止冷却液“开锅”。
3、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用,逐步破坏冷却系统内的金属表面,严重时可使冷却系统的壁穿孔,引起冷却液漏失,导致发动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。
4、防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。热量和湿气使锈蚀的过程加速。锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统,加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。
5、防垢。水源中所含的各种杂质,其中包括金属离子、无机盐等,决定了结垢和沉淀的形成,会大大地降低冷却系统的导热效率,在许多情况下会对发动机造成严重损害。冷却液所使用的去离子水,可以避免结垢和沉淀的形成,从而保护发动机。
第二、汽缸水套,它相当于发动机燃烧室周围的水道,当发动机产生大量的热时,汽缸水套将发挥降温的作用在发动机中,水和油的管道泾渭分明、互不干涉,如果发现冷却液中有油,就说明水路和油路发生了穿孔现象,一旦出现这种情况,水温表的水温会急剧上升,这时一定要及时采取措施。
第三、散热水箱和冷却风扇,散热水箱从外观看状似蜂窝,做成这种形状是为了增加水箱的散热面积,以增强散热效果;冷却风扇有在正面安装的,也有在侧面安装的,汽车在高速行驶过程中,冷却风扇将外面的空气吸引进来,利用自然风,起到冷却的作用。冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电动机风扇,用装在散热器上的温度控制开关来控制,当散热器中冷却液温度下降至93℃-98℃时风扇停转。由于电动风扇的电源不受点火开关的控制,因此发动机熄火后,散热器中液温若高于88℃-93℃,电动风扇运转是不正常的。如果低于88℃时风扇仍转,则是不正常的;而温度高于98℃时,仍不转也是不正常的。当温度高于105℃时,温控开关高温部分接通,电源接通电动机便高速运转;当温度达到120℃时,冷却水温过高,报警指示灯闪亮,为风扇有故障或冷却液不足。如电动机风扇不转,先检查和更换熔断丝,或检修温控开关,必要时再查看电风扇有无损坏。
第四、冷却水泵和节温器,冷却液在冷却系统中的流动,主要依靠冷却水泵的动力;节温器能感知发动机的工作温度,低温时,它封住水套中的水,令其在水套内流动,当达到一定温度时再打开,让水经过散热水箱,发挥散热作用。这里值得说明的是,切勿将节温器摘掉,否则会导致发动机过冷而难以启动。正确维护发动机的冷却系统,应了解经常出现的几种冷却系统故障:
1、由于冷却液水质不好,水箱中经常会出现锈污和水垢,它们积聚在水箱通道结合处、弯角处,阻碍水流畅通,造成散热不良,如果出现这种情况,应及时清洗干净,日常加水时,尽量加清洁软水,如果用除垢防锈液,养护效果会更好,这里给您推荐驰耐普的S-510冷却系快速除垢剂,它可以迅速溶解冷却系统中形成的水垢、油泥和锈皮,恢复冷却系统的功能,使冷却液循环顺畅,防止过热、开锅而引发的发动机损坏及动力不足;另外,驰耐普的S-520冷却系防锈润滑剂也是一款不错的产品,它能防止冷却系统锈蚀和腐蚀,有效抑制水垢生成,润滑水泵、节温器,消除水泵异响,保护铜、铝、锡和其它金属部件,延长水箱寿命,防止水箱开锅,使发动机在正常温度下工作。维护时清除冷却系水垢措施:可采用2%苛性钠水溶液加入冷却系统,使汽车行驶一天后全部放出,再用清水冲洗;然后再加入同样苛性钠溶液,使用一天后放净,最后用清水冲净即可。也可在冷却系统中加满清水后,从膨胀箱的加水口加入1kg苏打,让汽车行驶一天放净后,使发动机低速运行,并不断从加水口加入清水,即可彻底清除水垢。
2、漏水,只要是流体,都有泄漏的可能,汽缸水套中的水一旦发生泄漏,水温表的水温就会急剧上升,出现这种情况,您一定要及时采取必要的措施,以免发生不必要的麻烦,这里给您介绍驰耐普的S-530冷却系止漏剂,它对于冷却系统的修复和保护作用等同于“99超强修复剂”和“S-201”,对于发动机的修复和保护,对于阻止水箱、散热器、水泵、节温器等部件的渗漏是独到的,它可与任何冷却液相融使用,并可减缓冷却系统杂质的产生。
总的来讲,冷却系统还有很多故障,不能一一列举。一般情况下,各位车主应遵循这样一个原则,车辆每行驶1000千米,就应查看一下发动机的工作情况。另外,汽车刚停车时,不可立即打开水箱盖,以免出现烫伤的情况。
5 冷却系统工作原理
冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却,从而保持在适宜的温度(冷却液温度)下工作。
夏利TJ376Q型发动机采用闭式强制循环水冷却系,其组成如图所示。
图1-1 发动机的冷却系
(A)冷却系的布置示意图;(b)发动机机体内的水套
l-风扇;2-散热器;3-散热器出水管;4-水泵;5-节温器;6-进气管;7-风扇电机控制开关;8-空阀散热器进水管;9-旁通软管;10-蓄电池;11-点火开关;12-膨胀水箱;13-空调散热器出水管;14-散热器进水管;l5—风扇电机;I6-进气管底部水套;17-气缸盖水套;l8-气缸体水套;A-到空调散热器去;B-由空调散热器来
当发动机工作时,在水泵4的作用下,进入水泵4中的冷却液被压入缸体水套l8中,并进入缸盖水套l7中,然后经缸盖侧向水道进入进气管底部的水套16中,对进气管6进行加热,以促进其中的混合气中的汽油蒸发、混合。在进气管6的后端装有节温器5,在冷却液温度低于82℃时,节温器阀门关闭,冷却液仅经空调散热器进水管8、空调散热器、空调散热器出水管l3流入散热器出水管3。如果空调暖风开关处于关闭,冷却液则不流经空调散热器,而直接由空调散热器进水管8经旁通管9流进散热器出水管3,最后进入水泵4,即进行小循环;在冷却液温度高于82℃时,节温器阀门打开,冷却液除进行上述小循环外,还经散热器进水管8流入散热器2中冷却降温,再沿散热器出水管3流入水泵4,即进行大循环。冷却液如此不断地循环流动,就使得发动机能在适宜的温度下进行工作。
冷却液的循环路线如图2-2所示。
图2-2 冷却液循环路线示意图
图3-3 散热器盖
(A)压力阀打开;(B)真空阀打开
1-溢流管;2-压力阀弹簧;3-压力阀;4-散热器加水口;5-真空阀
6 冷却系统的特点
传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机,而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作用。为此,现代冷却系统要综合考虑下面的因素:发动机内部的摩擦损失;冷却系统水泵的功率;燃烧边界条件,如燃烧室温度、充量密度、充量温度。
先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法,统筹考虑每项影响因素,使冷却系统既保证发动机正常工作,又提高发动机效率和减少排放。
6.1 温度设定点
发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统,这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础,因此,发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态,如市区行驶和低速行驶时,会产生高油耗和排放。
通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周围区域温度极限值,可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点,这取决于希望达到的目的。
6.2 提高温度设定点
提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点,它直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温度,降低发动机摩擦磨损,降低发动机燃油消耗。
研究表明,发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到150℃,使气缸温度升高到195℃,油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115℃范围内,使发动机机油的最高温度为140℃,则油耗在部分负荷时下降10%。
提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热气热传递传递的效果,降低冷却液的流速,减小水泵的额定功率,从而降低发动机的功率消耗。此外,可采用不同的方式,进一步减小冷却液的流速。
6.3 降低温度设定点
降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率,降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本,提高部件使用寿命。
研究表明,若气缸盖温度降低到50℃,点火提前角可提前3℃A而不发生爆震,充气效率提高2%,发动机工作特性改善,有助于优化压缩比和参数选择,取得更好的燃油效率和排放性能。
7 冷却系统的检修
常见引起发动机过热的原因有:冷却空气流量减少(如散热器阻塞等);散热风扇不工作;低速上坡,环境温度过高;V型皮带过松,转动效率差;以及缸体有水垢,节温器失效,水泵损坏,热敏开关失灵等。
为防止冷却液温度过高,在使用中必须保持散热器和水套清洁、冷却液数量充足、风扇皮带张紧适当,以防发动机在负荷工作时间过长。必须注意以下要点:
1.保持冷却系(尤其散热器)外部和内部清洁,是提高散热效能的重要条件。散热器外部沾有泥污或碰撞变形,均合影响风量流通,使冷却液温度过高,必要时清洗或修复。
2.按规定使用防冻冷却液,保持冷却液数量充足。正确的冷却液液面高度:当发动机处于冷态时,冷却液液面在膨胀箱内,位于最高和最低标志之间。膨胀箱内装有自动液位报警传感器,当箱内液面过低时、位于仪表板上的冷却液温度报警灯问烁,应及时予以添加。
3.应保持风扇皮带张紧力适当,风扇正常工作。皮带过松影响水循环,加剧其磨损;过紧易损坏轴承。
4.热敏开关连接良好,若有松动会影响风扇换档变速及正常运转;如果发现冷却系溢水,应及时检查节温器技术状况。
5.防止发动机大负荷、长时间工作,以免水温过高;上坡及时换档,减轻负荷。汽车长时间坡道行驶、挡住低或是环境温度较高时,应注意散热。
更换冷却液时,将仪表板的暖风开关拨至右端使暖风控制阀全开,拆下冷却液膨胀箱盖,松开水泵口软管夹箍,拉出冷却液软管,放出冷却液后再将软管夹箍拧紧。在膨胀箱中加入冷却液,直到液面高度与最高标志齐平为止。拧紧膨胀箱盖。启动发动机,直到风扇运转,将发动机熄火,检查冷却液高度,必要时补充。膨胀箱内冷却液不能注满,加注1/2即可,一般使用2年左右更换一次。
8 冷却系统智能控制
系统由于汽车运行过程中产生强烈的振动、热辐射和电磁干扰,因此对该系统电路有特殊要求:1.电路要有较高的抗振动能力,以适应不同路况、车况的要求。提高系统整体的可靠性和稳定性。2.电路应采取有效的防护隔离措施,以提高其抗干扰能力。
8.1 系统组成
该系统由电控冷却风扇、电控节温器、电控导风板、微控制机构组成。电控冷却风扇由电动机驱动;电控节温器利用电加热引起双金属片变形,由双金属片变形带动节温阀旋转运动,来改变大小循环;电控导风板由双向电动机通过传动机构使之打开或关闭;微控制机构是利用89C51开发的单片机控制系统。
8.2 单片机控制系统工作原理
由温度传感器感受发动机水温的变化,同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压模拟信号。这些信号经过处理(电容器低通滤波、校正和电压跟随器耦合)送入A/D转换器(ADC0809)中INO信号通道。由A/D转换器把采集来的模拟电压信号转换为数字信号并读入单片机,89C510单片机89C51根据不同的输入信号分析处理去控制驱动电路,实现对节温器继电器、导风板继电器和风扇继电器的控制。即可实现对发动机冷却能力的智能控制。
8.3 单片机 系统控制过程
当发动机预热时(发动机水温(70℃),单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号,使其完成如下操作。
a.电控冷却风扇不工作;
b.电控导风板关闭状态;
c.电控节温器处于小循环状态。
由于导风板关闭,冷却风扇不工作,以至冷却空气不能进入散热器;同时节温器处于小循环(加热电阻丝通电),发动机水温上升很快。当水温升至75℃,单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号,使电控节温器的加热电阻丝断电(让其进入大循环控制状态)。当水温达到80℃时,单片机又发出指令,使电控导风板处于敞开状态。
此时可充分利用汽车行驶迎面风对散热器的冷却作用,尽量减少冷却风扇的工作时间。当水温高达95℃时,单片机经数据分析发出控制指令使电控冷却风扇工作,而让节温器仍处于大循环状态,导风板仍处于敞开状态。这时冷却系统的冷却能力最大,实现快速降温。当发动机水温降至89℃时,单片机根据采样数据分析处理发出控制指令,使执行元件完成以下操作。
a.电控冷却风扇不工作;
b.电控导风板处于敞开状态;
c.电控节温器处于大循环状态。
这样,直到发动机水温返升至95℃,电控冷却风扇又重新工作。
结 论
汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,发动机就如同人类的心脏,如果不好好保护就会受到威胁,现在随着科技发展,冷却系统不象以往那样只是单纯的水冷循环,现在冷却系统智能控制很受欢迎,所以在以后的汽车发展中,单纯的冷却系统不会站主导位置了,虽然智能控制要求很高,但是在高级轿车中很实用,它代表着未来冷却系统的发现方向,智能冷却系统控制将会作为标准装置在汽车上,未来一段时间在冷却系统中将占主导位置;而智能控制将会提高发动机的使用寿命,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,将来智能控制冷却系统的发展将占主导位置.
谢 辞
时间过的很快,两年的大学生活就这么结束了,有些匆忙、有些不舍,却也很充实。感谢我的母校黑龙江旅游职业技术学院让我有一段值得回忆的快乐充实的大学生活。
感谢我的辅导员XXX老师。他给予我学习上的指导和生活上的无私帮助,表示衷心感谢!祝X老师工作顺利,桃李满天下!
谢我的论文导师,XX老师,X老师在我写论文过程中为我提出了许多宝贵建议,指正了我论文中的诸多不足,使我的论文得以顺利完成,在此对导师的细心指导表示衷心感谢!
在两年的大学生活中还有很多老师和同学给予我学习和生活上的帮助,在此我向他们表示我衷心地感谢!
最后,祝母校蒸蒸日上!祝所有老师工作顺利!
参考文献
[1] 杨万福.发动机原理与汽车性能.北京:高等教育出版社,2004
[2] 孔宪辉.张广坤。汽车故障诊断技术。北京:高等教育出版社,2002
[3] 张子波.汽车发动机构造与维修。北京:高等教育出版社,2005
[4] 陈家瑞等.汽车构造.北京:人民交通出版社,2003
[5] 黄虎等.现代汽车维修.上海:上海交通大学出版社,2001
⑺ 求一份汽车涡轮增压器的毕业设计,需要说明书和CAD图纸。万分感谢
汽车涡轮增压器俺给图纸和说明书
⑻ 汽车动力的毕业论文6000字
这个走的知道具体的题目还有具体的要求那些必须要知道。
不然很不好确定的。
⑼ 我是汽修的学生现在在校写毕业论文,是写关于涡轮增压的,哪位师傅能帮忙给几个案例帮我度过难关!!!
汽 车 维 修 技 师 专 业 技 术 论文
标题: 涡轮增压器故障原因分析及使用维护
关键字:涡轮增压、使用维护、故障分析
工作单位:宁波凯迪汽车销售有限公司
作 者: 何一建
日 期: 二零一一年三月十八日
目录
前言
摘要
关键字
一、引言
二、涡轮增压的日常应用
三、涡轮增压的原理与类型
四、涡轮增压的使用与维护
五、涡轮增压的常见故障及原因分析
六、涡轮增压维修实例
七、结束语
八、致谢
前言
我国进入WTO以来,大量的进口汽车涌入国门,国
外先进的维修技术、维修工艺、维修观念、管理模式等,
对我国汽车维修企业的发展与改革起到了很好的借鉴作
用,使得国内汽车制造维修技术上了一个新台阶。我们身处在汽车维修行业如何应对日新月异的汽车维修技术,使自己不落后于时代,我个人认为只有不断的学习充电,借鉴成功的经验,树立质量第一,用户至上的服务意识,才能使自己真正的与时俱进。
涡轮增压器故障原因分析及使用维护
摘 要:
装有涡轮增压的车辆已经越来越多了,也越来越多的被人们所知悉,他的好坏决定着现代汽车动力性,本文主要浅谈凯迪拉克SLS车型 2.0T涡轮增压的使用维护及简单故障原因分析
关键字:涡轮增压、使用维护、故障分析
一、引言:
随着国民经济的迅猛发展,我国汽车产量逐年增加,汽车保有量越来越多,2011年已达7400万辆,车型也越来越复杂。尤其是高科技的飞速发展,一些新技术、新材料在汽车上得到广泛应用,而涡轮增压在汽车上的应用则赋予汽车更加强大的动力性,且涡轮增压发动机的耗油量也并不比不增压的发动机耗油量高多少。在汽车使用中,增压器难免会有问题,而这将直接影响发动机的动力性,分析研究增压器故障,现象,探索和研究增压器的结构原因具有重大的现实意义。本文重点通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障,更好的使用和维护增压器。
二、涡轮增压的日常应用:
涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而增加发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。涡轮增压的英文名字为Turbo,一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型,譬如奥迪A6的1.8T,宝来1.8T赛威2.0T等等
三、涡轮增压的原理与类型
3.1分类
(1)废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,其优点是增压器与发动机无任何机械联系,因此基本不会损耗发动机原有的功率。它是利用发动机工作所产生的高温高压废气推动涡轮高速运转,从而带动连到一根轴上的泵轮,泵轮将空气加压输送到进气歧管,增加了发动机进气效率,可以提供更多的燃油完全燃烧,从而提高了发动机的功率,降低了燃油的消耗,同时由于燃烧条件的改善,减少了废气中有害物质的排放,增压后发动机的功率可提高20%~40%左右。
(2)机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。
(3)复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,从而解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多,汽油机上采用双增压系统(复合增压系统)的车型还比较少,大众的1.4 TSI发动机(这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,在1 500rpm时,两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制,它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率)采用了了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及
(4)气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面,这里就不多做介绍了。
3.2原理
众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,想再增加输出功率,只能通过压缩更多的空气进入汽缸内来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压器是一种利用内燃机作功所产生的废气驱动空气压缩机,从而令机器效率提升的装置。利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。如下图所示:
首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上,然后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,最后涡轮和泵轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好。
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,涡轮又带动同轴的泵轮,泵轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸,当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,泵轮就压缩更多的空气进入汽缸,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。本文着重介绍凯迪拉克赛威 2.0T双涡流增压器的工作原理,如下图所示:
可以使四缸发动机的1、4缸使用一条单独排气通道,而2、3缸使用另一条单独的排气通道,两条通道在涡轮处会和,共同作用到涡轮上,以避免出现各缸之间的排气压力干扰,提高发动机低速时的涡轮增压回应,减少涡轮迟滞的出现。排气旁通阀控制是指通过改变排气旁通阀开度,来控制涡轮增压器涡轮转速,然后控制进气增压的压力变化。排气旁通阀关闭,发动机废气全部作用到涡轮上,涡轮高速运转,以实现进气压力的增加。排气旁通阀打开,发动机废气部分通过涡轮,部分通过排气旁通阀泄放掉,涡轮速度下降,泵轮速度随之下降,进气压力稳定不再增加或减少,以防止增压压力过高损坏发动机。在车辆正常高速行驶时,进气旁通阀关闭,进气被涡轮增压器增压进入进气歧管,进气歧管保持高压。车辆突然减速,进气旁通阀打开,进气歧管内高压空气通过进气旁通阀形成内部循环,减少涡轮增压器阻力,使得涡轮增压器泵轮维持高速运转,并减小因进气阻力形成的噪音。重新加速后,因泵轮维持高速运转,避免出现重新加速的迟滞现象。
四、涡轮增压的使用与维护
凯迪拉克赛威车的涡轮增压器,是利用发动机排出的废气驱动涡轮,它再怎么先进也还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600度以上,增压器的转速也非常高,因此为了保证增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法:
4.1汽车在起动时,高速空转或突然加速会导致涡轮增压器的轴承损坏,因此不能急踩加速踏板,应先怠速运转三分钟,这是为了使机油温度升高,流动性能变好,从而使涡轮增压器得到充分润滑,然后才能提高发动机转速,起步行驶,这点在冬天显得尤为重要,至少需要热车5分钟以上。
4.2发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。原因是发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的,正在运行的发动机突然熄火后,机油压力迅速下降为零,机油润滑会中断,涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走,这时增压器涡轮部分的高温会传到轴承中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后,此时排气歧管的温度很高,其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上,将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟左右,使涡轮增压器转子转速下降,同时也降低了排气歧管的温度。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样也不适宜长时间怠速运转,一般应该保持在10分钟之内。
4.3选择机油的时候一定要注意,由于涡轮增压器的作用,使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高,发动机结构更紧凑、更合理,较高的压缩比,使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高,装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件,所以在选用涡轮增压轿车车用机油时,就要考虑到它的特殊性,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好,所以机油最好选用全合成机油、半合成机油等高质量润滑油或者凯迪拉克原厂专用机油
4.4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。
4.5需要按时清洁空气滤清器(另外注意:在空气滤清器或空气滤清器壳体已被拆下时,不要起动发动机),防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。
4.6需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环没有密封住,那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统,将机油变脏,并使曲轴箱压力迅速升高,此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧,从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。
4.7涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动,润滑油管和接头有没有渗漏。
4.8涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,而不是到普通的修理店。
五、涡轮增压的常见故障及原因分析
涡轮增压器(见图)利用发动机排出的废气驱动发动机主动叶轮,与主动叶轮同轴的从动叶轮也以同样转速转动。怠速时,叶轮转速约为12000r/min,当加速踏板踩到底时,叶轮转速约为135000r/min,,因从动叶轮在发动机进气端,故加大了进气压力和进气量,避免发动机在较高转速下进气迟滞;能大幅度提高发动机功率和转矩,且最大转矩峰值呈平直线状。
5.1故障原因
(1)增压器突然停止运转。其原因多为增压器轴承损坏、转子组烧坏,外界物将涡轮、泵轮叶片打坏而卡死等。
(2)增压器涡轮或泵轮端“排油”。当增压器转子轴磨损严重,转子轴密封环失去作用,或操作不当造成润滑条件恶劣致使密封环磨损、拉伤而失效时,涡轮端或泵轮端会出现“排油”故障。涡轮端“排油”,会使排气管、消声器产生大量油污和积炭,增大排气阻力,降低增压器的转速,使发动机动力下降;泵轮端“排油”,会使发动机进气管道存有大量机油,机油消耗加大,进气阻力增大,发动机动力便下降。
(3)增压器振动剧烈且有噪声。其主要原因是由于转子轴严重磨损,使轴承间隙加大产生振动,涡轮与泵轮损坏或沾有油泥使转子动平衡被破坏而产生噪声和振动。若噪声明显表现出是金属摩擦,则是泵轮或涡轮叶片与壳体碰擦。
(4)增压器气喘。因进气系统堵塞,如空气滤清器堵塞、进气道油灰沉积等原因,造成发动机增压压力下降且产生较大波动,在增压器泵轮端发出如气喘的异响,伴随发动机工作不稳,动力下降,排气管冒黑烟。
(5)增压器增压力下降。进气管道堵塞、轴承与轴磨损、涡轮或泵轮叶片变形或损坏、与壳体摩擦等均会造成增压压力下降。
5.2故障检修
(1)外观检查观察涡轮与泵轮以外排、进气联接法兰和接头有无裂纹、漏气等现象,特别要观察增压器“排油”现象是否严重。这点在压气机至进气管之间的橡胶管接头上最为明显。若该接头处仅表现为轻微地渗油,仍属正常现象。若此地漏油严重,表明增压器已不能再使用。此外发动机停机后,用听诊器可以听到增压器转子依靠惯性转动的声音,声音若持续1min以上的时间,表明增压器性能良好。
(2)压气机泵轮部分检修拆卸压气机与进气管道的连接,观察压气机叶轮和泵壳的摩擦情况、漏油情况以及叶片的损坏情况。若发现叶轮与泵壳有摩擦,而泵壳摩擦部位附着物较坚固,表明泵轮内有损坏;如果发现是外来物损伤了泵轮,或者泵轮轴漏油现象严重,均应对增压器进行维修。
(3)旋转组件检修若检查涡轮与泵轮没有明显损坏,用手迅速转动增压器转子,应该旋转自如,无明显的研磨噪声和阻滞现象,否则表明轴已烧损。用千分尺检查转子轴轴向间隙以及涡轮端和泵轮端的径向间隙,其值不得超过标准范围。分解拆装旋转组件时,必须做好压气机叶轮、转子轴及锁紧螺母的相对位置记号。更换压气机叶轮要做动平衡试验。安装涡轮端和泵轮端两密封环时,开口互成180o,相对中间壳进油口成90o。压气机叶轮锁紧螺母要按规定扭矩拧紧。
(4)涡轮机涡轮部分检修从涡轮机出气口将排气管道拆除,检查涡轮叶片以及壳体摩擦情况、漏油情况和叶片损坏情况。若发现叶片与壳体有摩擦,而壳体上的附着物坚硬而牢固,可能是涡轮内有损坏,此时必须拆卸修理。若发现积油严重,则应观察该油是从排气系统带来的,还是从涡轮中心排出的,若积油来自轴心且较严重,表明涡轮轴的密封环失效,应对增压器拆检维修。若积油来自排气系统,而叶轮上积油较多,就将涡轮拆卸清洗
六、涡轮增压维修实例
故障:发动机机油消耗高
车型:赛威 2.0T
故障现象:客户反应说该车烧机油,拔出油尺一看已经到最底刻度线了,由于该车已经行驶了不到4000公里了,可以经行首次保养了,于是建议客户首保后行驶1000公里再到我站检查。行驶1000公里后到我站检查发现确实少了近350毫升机油。
检查分析:根据该车的具体结构分析,导致发动机机油消耗高的原因有5个:①气门油封漏油。②活塞与气缸筒密封不严。③曲轴箱强制通风PCV阀故障。④涡轮增压器油封漏油。⑤发动机油底壳衬垫、油封等处泄漏。
图1所示:涡轮增压器未漏油
该车行驶里程很短,基本全新,外观没有漏油现象,说明所减少的机油是进入气缸内消耗的。经检查排气管无明显蓝烟冒出的现象,然后拆开涡轮增压中冷器的连接管,发现中冷器内壁很干净,根据以往经验,如果涡轮增压器(图1)油封漏油,在中冷器内会积存大量机油,所以该发动机的涡轮增压器油封没有损坏。说明消耗机油的大部分在发动机内被加热而变成了积炭,进而怀疑气门油封泄漏。经拆下4只喷油器用内窥镜观察进气门,发现1缸进气门的背面有很多积炭,由此判断是1缸进气门油封损坏。
故障排除:由于该车行驶里程很短,不大可能存在其它损坏,我们决定只更换16只气门油封,并采用了不拆气缸盖换气门油封的方法。于是拆下气门室罩和1-4缸火花塞,将曲轴转动到第1缸压缩行程上止点,拆下进排气凸轮轴,向第1缸内充入压缩空气,更换了第1缸进排气门油封,其它3缸依此类推。更换了全部进排气门油封后,再将车辆交付用户并电话跟踪回访,用户反映该车在2次换机油保养之间未缺机油。
七、结束语
本文介绍了涡轮增压器故障,现象,探索和研究了增压器的结构原因,通过增压器的结构原理及一些日常维护,正确认识增压器故障原因、解决办法,维修方式,以及如何正确使用、维护汽车涡轮增压器,尽量避免增压器的故障发生,延长使用寿命。
对于未来,随着汽车对动力性的需求量逐渐增大,涡轮增压的使用也会越来月频繁,不仅是在货车领域,在小汽车领域的的发展也将成为主流,而正确认识和使用涡轮增压器也将是我们每个人都应该象英语与开车一样被我们所接受。
八、致谢
衷心感谢宁波交通技工学校和职业技能鉴定中心老师专家能够对本人精心指导,使本人对汽车维修能有一个全新的认识,在此表示诚恳感谢!
由于本人水平有限,写作能力不强,如果有不够全面和深入的问题,请老师批评指正。
参考文献:《2011凯迪拉克SLS 2.0T维修手册》
《汽车维修与保养》2007年第一期 主编:黄为
《汽车维修技师》2003年3月第一版 主编:丁鸣朝