涡轮增压发动机.ppt

1、涡轮增压发动机涡轮增压发动机M5搭载的是一款的双涡轮增压直喷式4.4升V8发动机发动机。与所有的汽车制造商一样，宝马也感受到了新的排放标准和燃油效率标准所带来的压力，因而正转向采用增压款、排量更小的发动机，以提升燃油效率，并将其应用在高性能车型上。TwinTurbo技术是在传统涡轮增压技术上改进而来的。对涡轮转速的控制采用的是排气旁通阀，以取代传统废气涡轮的放气阀。涡轮增压发动机原理 涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道

2、内，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。涡涡 轮轮 增增 压压 发动发动 机机 系系 统统 示示 意意 图图工作原理工作原理由发动机废气推动由发动机废气推动涡轮带动压气机涡轮带动压气机增加进气和压力增加进气和压力增强燃烧增强燃烧提高燃油经济性提高燃油经济性降低排放降低排放,减少环境污染减少环境污染提高动力和性能提高动力和性能高原功率补偿高原功率补偿 发发 动动 机机 涡涡 轮轮 增增 压压 器器 发发 动动 机机 排排 气气 发发 动动 机

3、机 进进 气气 大大 气气 环环 境境增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理 涡轮壳涡轮壳 涡涡 轮轮 压气机壳压气机壳 压气机叶轮压气机叶轮 中中 间间 体体 浮动轴承浮动轴承 旁通阀执行机构旁通阀执行机构 密封环密封环 推力轴承推力轴承增增 压压 器器 剖剖 视视 图图增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理何谓增压器与发动机之间的匹配何谓增压器与发动机之间的匹配?增压器与发动机之间存在着内在的联系增压器与发动机之间存在着内在的联系 -增压器给发动机提供压缩空气增压器给发动机提供压缩空气 -发动机利用压缩空气燃烧燃料发动机利用压缩空气燃烧燃料 -发动机

4、的排气能量取决于发动机的燃烧状况发动机的排气能量取决于发动机的燃烧状况 -排气驱动增压器涡轮排气驱动增压器涡轮 -增压器涡轮带动压气机叶轮增压器涡轮带动压气机叶轮 这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平衡。衡。能量与流量的平衡点就是增压器能量与流量的平衡点就是增压器/发动机的匹配。发动机的匹配。增增 压压 器器 结结 构构 及及 工工 作作 原原 理理为何涡轮增压发动机会大行其道？为何涡轮增压发动机会大行其道？我们知道，只有燃油充分燃烧，才能令每滴燃油所储存的能量最大化地发挥作用，使发动机在消耗更少燃料的情况下，产生更低排放，输出更

5、强劲的动力。涡轮增压技术就是来提高发动机效率。不仅为车辆提供出众的动力性能，还为使用者带来更佳的燃油经济性。涡轮增压发动机可以让性能得到极大的提升 与传统汽油发动机相比，它体积更小、质量更轻，却拥有更好的动力输出及更为清洁的排放。以往涡轮增压发动机多是为了提升性能，在提倡低碳和高油价以及电动车等新能源汽车还没有普及的大背下，“T”型车尤其是搭载小排量涡轮增压发动机迎来了最好的发展机会。如今高效省油的小排量涡轮增压发动机发展迅猛 优点：优点：涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。一台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40%

6、甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比1.8发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。从另一个方面而言，就是大大的提高了化学能的利用率。不过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。因此，及时对燃气缸进行降温，是目前需要突破的一个重大问题。缺点：1.提速问题提速问题 诚

7、然，涡轮增压的确能够提升发动机的动力，不过它的缺点也有不少，其中最明显的就是动力输出反应滞后。我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，也就是说从你大脚踩油门加大马力，到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差，而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。如果你要突然加速的话，瞬间会有提不上速度的感觉。2.启动机会少启动机会少 如果车经常在城市内行驶，那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了，因为涡轮并不是随时都在启动的，事实上在日常行车中，涡轮增压的启动机会很少，甚至不使用，这就给涡

8、轮增压发动机的日常表现带来影响。就拿斯巴鲁（富士）翼豹的涡轮增压来说，它的启动是在3500转左右，最明显的动力输出点则是在4000转左右，这时候会有二次加速的感觉，并一直持续到6000转甚至更高。一般市内驾驶我们的换档实际都只是在20003000转之间，5挡能够上到3500转估计速度都过120了，也就是说除非你故意停留在低档位，否则不超过120公里的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动，你的1.8T其实也就只不过是一部1.8L动力的车而已，2.4L的动力只能是你的心理作用了。增压发动机主要分为以下四种类型：1.机械增压机械增压系统系统(Supercharger)：装置在发动机上并由皮带

9、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。优点：转子的速度与发动机转速是相对应的，所以没有滞后或超前，动力输出更为流畅；缺点：由于它要消耗部分引擎动力，会导致增压效率不高。路虎V8机械增压发动机（Supercharger）机械增压结构简图机械增压结构简图 2.废气涡轮增压废气涡轮增压系统：系统：是目前应用最为广泛的发动机增压装置。它是利用发动机排出的废气达到增压目的。增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。一般增压压力可达180-200kPa，或300kPa左右，需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。优点

10、：增加效率高于机优点：增加效率高于机械增压械增压 缺点：发动机动力输出缺点：发动机动力输出略滞后于油门的开启，加略滞后于油门的开启，加大油门后一般需要等片刻，大油门后一般需要等片刻，稍后发动机会有惊人的动稍后发动机会有惊人的动力爆发力爆发 废气涡轮增压发动机 3.复合增压复合增压系统：系统：即废气涡轮增压和机械增压并用，大功率柴油机上用的较多。复合增压系统发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但结构过于复杂。涡轮增压+机械增压+燃油直喷的大众TSI发动机 4.气波增压气波增压系统：系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统低速增压性能好、加速性好、工况范围大；但尺寸大、笨重和噪声大是

11、最大的缺点，不太适合安装在体积较小的轿车里面。涡轮增压的历史 涡轮增压技术的鼻祖涡轮增压技术的鼻祖萨博萨博Saab 事实上，发动机增压技术首先来自于德国人的创意，1880年德国人开始着手研究发动机增压技术，并在一战期间应用于飞机上，当时采用的是机械式增压器，这项技术的发明使得当时的航空发动机能够尽可能的轻量化。1909年瑞典人Alfred Buchi博士提出采用废气涡轮增压，但在当时这一概念并不被多数人所接受。而制造飞机出身的萨博，是世界上第一个将涡轮增压发动机运用在民用汽车上的厂商，可以被称为民用“T”车的鼻祖。从20世纪70年代末开始，萨博Saab始终走在Turbo技术开发研究的最前沿。作

12、为世界上唯一自己生产发动机管理系统的高档轿车制造商，自1976年以来，Saab萨博将涡轮动力技术视为其独特的动力传动系统的基石，并将其运用到了Saab萨博的全系列车型中。尽管今天已有许多品牌使用涡轮增压技术，但Saab萨博始终鹤立鸡群。独创的动力分流技术，造就了在同级别车型中表现无人能及的动力性能，专门根据涡轮增压发动机的需要而自行设计的Trionic管理系统可控制发动机整套启动过程和各部分零件的温度反应，并可同时改进扭矩和油门的反应灵敏度，使发动机具有丰沛、平顺的扭力输出和行驶时的稳定性。萨博的仪表盘中带有涡轮指针 大众大众/奥迪奥迪TSI与与TFSI解析解析 大众TSI的含义：即Turbo

13、-charging（涡轮增压）、Super-charging（机械增压）和Injection（燃油直喷）三个关键特色的首字母缩写。这种发动机结合两种增压方式的优点，并且加入了缸内直喷的技术，性能更佳的出众。大众在国产车型上搭配的TSI发动机并不是此类双增压直喷发动机。实际它就是TFSI发动机，按照大众在中国的宣传策略将“F”省略了，只剩下了TSI即涡轮增压缸内直喷发动机。FSI：Fuel 燃油 Stratified 分层Injection直喷、燃油分层喷射 所谓TFSI就是在FSI的基础上增加一个涡轮增压，这样发动机的动力性又得到了提升，集合了TSI和FSI的优点于一身。宝马宝马TwinTur

14、bo技术技术 宝马一直倡导自然吸气发动机技术，强调油门响应性。通过先进的电子发动机管理系统，VANOS正时技术以及ValveTronic无级气门扬程控制系统调教出了世界上最平顺，响应性最好的直列六缸发动机。但在涡轮时代到来之际，这家经典的豪华性能车厂商也按耐不住寂寞，在以新七系为首新一代车型上，清一色搭配了涡轮增压发动机。TwinTurbo技术是在传统涡轮增压技术上改进而来的。对涡轮转速的控制采用的是排气旁通阀，以取代传统废气涡轮的放气阀。奔驰奔驰机械增压机械增压与双涡轮增压与双涡轮增压说到奔驰的发动机增压技术，人们普遍会觉得它是机械增压的典型，的确奔驰与大众多款车型搭载涡轮增压引擎相比，只有

15、AMG车型才采用涡轮增压技术。奔驰又宣布将推出4.7升V8双涡轮增压和3.5升V6引擎，这两台引擎的燃油经济性分别提升22%和24%，同时提供更强的输出功率。由于越发严格的温室气体排放标准，汽车制造商不得不尽可能提升发动机技术来降低油耗。将在汽油发动机上大规模使用涡轮增压和汽油直喷，从而在保证功率输出不降低的情况下减小排气量。华晨华晨1.8T发动机发动机 华晨的1.8T涡轮增压发动机，称得上是中国第一款自主研发的涡轮增压发动机了。这款1.8T发动机由华晨汽车联手世界权威内燃机研发机构德国FEV发动机公司历时3年倾力打造。令华晨成为最早推出“T车”的自主车企。这台1.8T发动机有着不错的动力表现

16、 同等排量的发动机采用涡轮增压技术后，可提高功率30%-100%，且在环保方面具有明显优势。上汽上汽1.8T发动机发动机 上汽的这款1.8T四缸涡轮增压机，是基于罗孚K4发动机平台生产，同时经过上汽在英国的研究中心的多项技术革新和优化，使得这款发动机具备了现代发动机的多项技术指标。这种改进主要体现在：放弃了传统的机械式油门结构，采用电子节气门控制系统；超临界燃烧室的结构调整；缸内超高压无缝工艺；多点燃油直喷MFi技术；航天铝材的缸体结构；高压中冷增压系统等等。其他涡轮增压发动机技术 菲亚特菲亚特博悦博悦1.4升升T-Jet涡轮增压发动机的涡轮增压发动机的 标致标致207CC装备的是一台装备的是

17、一台宝马宝马集团与集团与PSA集团联合开发集团联合开发的的 1.6T 1.6升涡轮增压缸内直喷发动机 福特福特在在2009法兰克福车展法兰克福车展上推出了备受期待的上推出了备受期待的EcoBoost 4缸直喷增压汽油发动机。缸直喷增压汽油发动机。奇瑞奇瑞2.0TGDI（汽油动力）与（汽油动力）与1.9TDDI（柴油动力）（柴油动力）这些这些技术包括：技术包括：TCI（废气涡轮增压中冷）和可变喷嘴截面涡轮增压技术（废气涡轮增压中冷）和可变喷嘴截面涡轮增压技术（VNT）路虎路虎TDV6 3.0升涡轮增压柴油发动机升涡轮增压柴油发动机 马自达马自达2.3 DISI Turbo发动机发动机 三菱三菱2

18、.0T涡轮增压发动机涡轮增压发动机 斯巴鲁斯巴鲁2.5升涡轮增压发动机升涡轮增压发动机 增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析（维护保养事项）（维护保养事项）涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以正确地使用和涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。要。损 坏 增 压 器 主 要 原 因 有 以 下 四 点：A）异 物 进 入。B）润 滑 油 不 洁 或 老 化。C）润 滑 油 不 足。D）使 用 和 保 养 不 善。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析与润滑有

19、关的问题与润滑有关的问题1.使用不洁润滑油:不洁润滑油进入增压器会导致转轴、轴承、轴承座孔的磨损，并破坏转子的动平衡，最后造成增压器损坏。以下情况会导致润滑油不洁：a.柴油机使用的润滑油滤清器不符合规定，或使用伪劣滤芯。b.使用中滤芯被击穿，或柴油机主油道滤清器被堵塞，润滑油进入旁通道。c.没有按规定更换润滑油，更换前未清洗柴油机主油道。d.更换增压器或作预润滑时，杂质进入润滑油管路。e.密封胶或密封垫片碎片流入润滑油道。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析杂质损坏的轴承杂质损坏的轴承与新轴承的对比与新轴承的对比杂质造成轴承损坏杂质造成轴承损坏增增 压压 器器 失失 效效 模模

20、 式式 分分 析析杂质造成涡轮轴损坏杂质造成涡轮轴损坏拉丝拉丝拉丝拉丝增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析2.润滑油不足:增压器润滑油有润滑和冷却功能,润滑油不足,首先影响的是冷却功能,导致增压器过热,烧坏转轴、轴承等，并破坏转子动平衡，最后导致增压器损坏。以下情况会导致供油不足：a.没有按规定更换润滑油,或使用CD级以下的润滑油,导致润滑油结焦,丧失功能。b.柴油机在大负荷工作后突然停机，产生回热，导致转子和轴承过热并结焦，损坏增压器。c.开机后未怠速运行，马上加负荷，或更换增压器前未作预润滑，导致转子缺油，产生干摩擦，损坏增压器。d.进油管路或润滑油滤清器堵塞，润滑油泵故障

21、，或润滑油压力低等。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析润滑油不足造成变色润滑油不足造成变色发黑发黑发蓝发蓝增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析3.机油老化导致增压器损坏:增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析4.使用劣质或变质的润滑油:轴承副磨损轴承副磨损增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析异物进入涡轮增压器1.压气机端面被异物损坏,这是由于异物从进气管或空滤器进入压气机壳造成的,如:a.进气管路密封不良,进气不经滤清直接进入压气机叶轮。b.不按规定更换空滤或使用伪劣滤芯，导致进气过滤不良。c.维护保养时异物进入增压器前进气管路。

22、2.涡轮径向被异物损坏，这是由于异物从柴油机排气歧管进入涡壳所造成的,如：a.柴油机气缸内有零件损坏，随排气吹出，进入涡壳。b.安装排气歧管时，不注意将螺栓等掉入排气道，柴油机运行后吹入涡壳。任何异物进入都会破坏增压器转子动平衡,最终导致转子卡死或转轴断裂。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析颗粒杂物损颗粒杂物损坏压气机叶坏压气机叶轮轮坚硬物体损坚硬物体损坏压气机叶坏压气机叶轮轮软物损坏压软物损坏压气机叶轮气机叶轮颗粒杂物损颗粒杂物损坏涡轮叶轮坏涡轮叶轮增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析使用和保养不善驾驶员在使用和例行保养中,未按柴油机厂或汽车厂的规定操作,未及时排除柴油机的故障,最后导致大的停机、停车故障。例如：a.启动柴油机后，立即加负荷工作。b.大负荷工作后立即停机。c.不按规定保养和更换柴油机的进气系统、润滑系统和曲轴箱的透气孔。d.不及时排除增压器的漏油现象，造成增压器的涡轮结碳，损坏增压器。增增 压压 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析