增压压力不正常原因分析lwb

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1、增压压力不正常原因分析姓名：率新燕实习部门：发动机开发部试验宰辅导师傅：张楠2014-04-05目录一、增压技术介绍21、增压技术的优点22、增压的类型3二、增压系统结构及控制原理.41、增压系统的结构及组成42、增压器控制原理6三、废气涡轮增压系统故障7四、故障实例分析91、节气门体漏气，导致增压压力不稳92、N249故障103、N75故障，导致扭矩及增压压力波动11五、增压发动机的使用11六、原因总结12增压压力不正常原因分析随着汽车技术的发展，增压技术已被众多汽车厂商所宵睐，当然，我们海马汽车也不会自甘落后，去年实现了1.5T发动机的量产。随着该款发动机的量产，试验室里增压发动机的试验任

2、务也多了起来。对于增压发动机而言，增压系统故障是一个复杂且常见的问题，而衡量增压系统状态好坏的最显而易见的标准就是增压压力值，所以，本文就废气涡轮增压发动机增压压力不正常这一问题做个系统分析。一、增压技术介绍发动机增压，就是将空气预先压缩然后再供入气缸，来提高空气密度、增加进气量的一项技术。增压技术最开始用于飞机引擎，它是为了让飞机在高空氧气稀薄的环境飞行时，能让更多的氧分子流入引擎内部燃烧，从而提高燃烧效率。后来增压技术被应用于柴油机，现在大量的汽油机也开始使用增压技术。但汽油机增压比柴油机增压要困难，原因主要有以下几个方面：汽油机增压后爆燃倾向增加；增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大；对于汽

3、油机，转速和功率范围较广，导致涡轮增压器与汽油机的匹配困难。本文主要讨论汽油机增压。1、增压技术的优点增压，即增加进气压力。在空气进入气缸前，提前对其进行压缩，增加了进气的压力及密度，达到增加进气量的目的。发动机在工作时是靠燃烧汽油来提供动力,汽油在气缸内燃烧时需要空气，或者说需要氧气，氧气越充分、越多，可以燃烧的燃油量就会更多、更充分、更完全，从而提高了发动机的动力性能。如果是自然吸气的发动机，它的进气量是有限的。所以，相同排量的发动机，增压发动机比自然吸气的发动机动力要强得多。并且，当汽车加速行驶时，增压发动机能够提供更好的加速性能，使驾驶者体验更多的驾驶乐趣。另外，与同等动力水平的自然吸

4、气发动机相比，增压发动机有更好的燃油经济性。增压发动机在怠速及中低速运转时，增压器未开启，油耗率就相当于普通发动机，且增压发动机的进气温度及进气压力能够使发动机保持在最佳的工作状态，所以增压发动机更省油。1be二eitm(1)(2)假定增压前后发动机转速n及过量空气系数a保持不变。发动机采用涡轮增压后，因为有一部分排气能量被利用，使进气得到压缩，换气过程形成正的泵气功，所以增压后的指示热效率略有增加。机械效率m也随着增压度的提高也有所提高。增压后发动机的进气密度比增加，采用增压中冷，发动机的进气温度下降，仅更高。因为有扫气作用，发动机缸内残余废气系数降低，同时减少了对进气加热作用，使充量系数虬

5、提高。根据式（1）,在n及不变的条件下，增压后发动机的升功率Pl将与尊、气、m、仅的乘机成正比的增加。根据式（2）可知，发动机增压后的燃油消耗率有所下降，经济性能有所改善。不过，发动机增压的目的主要不在丁提高经济性，而在丁提高他的动力性，并降低排放。2、增压的类型1）机械增压机械增压装置通过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。其优点是涡轮转速与发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出流畅。但是由丁装在发动机输出轴上，因此消耗了部分动力，增压效果不高。2）气波增压利用高压废气的脉冲气波来使空气压缩。这种增压系统增压性能好、加速性好，但是增压装置较笨重。3）废气涡轮

6、增压废气涡轮增压是最常见的增压装置。增压器安装在排气一侧，利用发动机排出的废气惯性冲击力推动涡轮室内的涡轮，涡轮带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤活器管道送来的空气，使之增压进入气缸。由丁增压器装在排气歧管侧，所以增压器的工作温度很高，并且增压器在工作时转子的转速可达每分几十万转，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，且有专门的润滑及冷却通道。4）复合增压复合增压即废气涡轮增压和机械增加并用。机械增压有助丁低转速时的扭矩输出，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，但是低转速时，涡轮增压器工作效率低。为了弥补两项技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题，将机

7、械增压和废气涡轮增加结合在一起。这种装置输出功率大、结构复杂、技术含量高、维修保养不便，因此在大功率柴油机上采用较多，汽油机上采用双增压系统的还较少。二、增压系统结构及控制原理1、增压系统的结构及组成废气涡轮增压系统由废气涡轮增压器和增压压力控制系统组成图1增压器剖视图如图1所示，废气涡轮增压器由涡轮室和压气机室组成。在涡轮室上有2个废气接口，一个与发动机的排气总管相对接，位置设在涡轮径向中心上方；另一个与三元催化器相对接,位置设在涡轮的轴向中心部位,进入涡轮壳内的废气最终进入三元催化器进行催化净化。在压气机室上也有2个接口，一个与空气滤活器相对接，位置设在压气机叶轮的轴向中心部位；另一个接口

8、即高压空气出口，经过压缩的空气提高了压力、密度和含氧量，通过管道进入中冷器进行降温，最终经节气门体、进气总管、进气歧管充入气缸。图2增压器的润滑及冷却如图2所示，润滑油由主油道，进入增压器，润滑和冷却增压器轴和轴承，由回油管通向缸体后返回油底壳。增压器的涡轮机侧设置有冷却水套，并用软管与发动机的冷却系统相通。增压压力控制系统主要由发动机控制单元、增压压力传感器、增压压力限制电磁阀（N75）、增压压力调节单元、空气再循环电磁阀（N249）以及连接管路等组成。2、增压器控制原理增压压力限制电磁阀电插头/通高压空气（A端）图3增压压力电磁阀增压压力限制电磁阀（N75）的内部结构如图3所示，有3个管口

9、A、B、C,通过橡胶软管分别与增压器压气机出口、增压压力调节单元及低压进气管（压气机入口）相连接，发动机控制单元根据需要以占空比方式给增压压力限制电磁阀通电，改变加在增压压力调节单元膜片阀上的气压以调节增压压力。在中低速小负荷时，增压压力限制电磁阀的A端与B端连通，允许增压压力调节单元自动调节增压压力；在加速或高速大负荷时，该电磁阀由发动机控制单元以占空比的方式供电，低压通气端与另两端连通，使加在增压压力调节单元膜片阀上的压力下降，废气旁通阀开度减小，增压压力提高。再循场帼NJ49橙压机出口懵区机入口_/图4增压空气再循环阀如图4所示，增压空气再循环阀（N249）装在压气机入口与压气机出口交接

10、处，当N249不通电时，在弹簧力的作用下，阀堵住压气机入口与出口间的通路，高压空气从压气机出口直接流向中冷器。当N249通电后，在线圈磁力的作用下，阀头的活动端被吸入，接通压气机出口至压气机入口的通路，高压空气流向压气机入口，达到泄压的目的。ECU!过接收到的进气压力、进气温度、发动机转速和节气门开度等信号，来调节增压压力电磁阀的通电脉冲，即占空比，改变电磁阀的通路，从而控制通空气高压端与通压力调节单元端之间的气体流量，再通过执行机构的作用改变旁通阀的打开程度，从而控制废气流经泵轮的流量，达到根据发动机的转速和负荷来调整进气压力的目的。增压后的空气经过中冷器冷却后进入气缸，增大了空气密度，提高

11、了充气效率。当发动机转速过高，可能引起发动机损坏时，ECU执行发动机超速断油和增压器超速切断控制。发动机运行时，ECU将发动机的实际转速与储存的最高转速进行比较，当转速超过设定转速时，ECU接通增压压力电磁阀的电路，旁通阀打开，废气不流经泵轮，涡轮增压器停止工作。同时，ECU接通增压空气再循环阀的电路，使增压空气在进气管与空气再循环阀控制的内部通路中再次循环，以降低进气压力，降低发动机转速，避免发动机超速损坏。此时，中冷器依然工作，但是经过的不再是高压空气。三、废气涡轮增压系统故障涡轮增压发动机的进气系统主要包括：空气滤活器、空气流量计、进气软管、增压器、中冷器、节气门体、进气歧管等。气体在发

12、动机内的流向如下图所示，其中蓝色箭头表示新鲜空气，红色箭头表示废气。空气滤清器空气流量计进气歧管气缸图3进气流程图增压系统的故障种类繁多，原因各异。其中上述组成增压进气系统的各零部件及连接方式，任何一个环节出问题，都可能导致增压系统的故障。增压故障中，最常见的是增压压力不足。增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化，大大影响发动机功率的发挥。若在涡轮增压器增压压力下降的同时，涡轮增压器转速亦下降，其原因在丁废气涡轮方面或机械方面；若涡轮增压器增压压力下降的同时，涡轮增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。具体分析如下：1、由丁进气系统各部件之间的管路或接头漏气使增压压力

13、下降，这是最常见也是最容易判断的原因。2、空气滤器阻塞，导致吸气损失增大，从而造成增压压力不足。通常情况下，空气滤器在使用1500至3000小时后，应彻底活洗或更换滤芯。3、增压器压气机侧的内部空气通道油垢过多，当气流在较多油垢的通道内经过时，会使气流阻力增加，造成增压压力降低。平时管理中，要注意定期对涡轮增压器部分进行冲洗。对内支承式的中、小型涡轮增压器，可以拆下压气机壳进行气道冲洗；对丁外支承式涡轮增压器，因拆卸活洗比较困难，可以不必拆卸，直接用水力冲洗，即在压气机进口通道处喷水冲洗。冲洗时，由丁压气机的高速旋转，使水在压气机流道内受到搅拌，在这些水的冲击下将油垢活除。喷入压气机通道内的水

14、进入发动机气缸后立即雾化随之排出，对发动机的工作没有影响。4、当压力机背面的气封装置损坏时，将使大量空气从背面漏向中间壳，与涡轮排出的废气一道排向大气，也会造成增压压力的下降。5、由于燃油燃烧不良，经过涡轮侧的废气使涡轮转子部分产生积碳，或者由于增压器轴承损坏等原因使增压器旋转阻力增大，造成增压压力的下降。遇到这种情况时，除了要活除增压器转子部分的积碳或更换轴承外，对于发动机燃烧不良的原因一定要查明并及时处理。6、由于涡轮处排气背压过高和排气不通畅，使转子转速降低，导致增压压力的下降。涡轮处排气背压过高的原因主要是：排气管变形或阻塞，三元催化器变形或阻塞。7、由于活塞、活塞环、气门等零件的严重

15、磨损，增压空气进入后便会大量漏泄，因而导致增压压力的下降。8、当中冷器内部气道沾污后，空气流动阻力必然要增大，使增压压力下降。通过中冷器前后的压力传感器，可以检查其压差值。一般当中冷器前后的压差超过2.67X104Pa(200mmHg)寸，就要对中冷器进行活洗。1、前级催化器堵塞，造成排气背压过大，废气流速降低，涡轮处转子转速下降，增压压力不足，气缸内充气不足，最终使发动机的输出动力不足。2、增压压力电磁阀与控制膜盒的连接软管破裂，造成膜盒内的压力不足以推动拉杆移动，使增压压力的调节出现故障，当需要降低增压压力时，废弃旁通阀打不开，导致发动机回油时，仍会有短暂加速现象。3、增压器出气管破裂，导

16、致发动机气缸内进气量不足，气缸内混合气燃烧不充分，造成发动机动力不足，且排气冒黑烟。(燃烧不充分导致排气冒黑烟)四、故障实例分析1、节气门体漏气，导致增压压力不稳试验过程中，中冷后压力的数据出现波动，需要停止试验，查找故障原因。增压压力不正常最常见的原因是进气系统漏气，由于进气系统的安装未达到要求，从而导致进气系统漏气。进入发动机的空气经过：空气滤活器、空气流量计、进气软管、增压器、中冷器、节气门体、进气歧管进入气缸燃烧。进气系统的任何一个环节漏气，都有可能导致增压压力不稳定，最有可能的漏气发生在增压器至进气门之间的管路或接头处，导致增压压力不足。在查找该故障原因过程中，因为发动机是运转着的，

17、首先检查是不是增压器本身的问题，连接INCA检查增压器是否能正常工作，通过INCA调节增压器的增压占空比，发现发动机在4500rpm以下时，增压压力正常，转速超4500rpm以后，增压压力出现较大的波动。依此可以判断，增压器本身是没有问题的。进一步的观察实验数据发现，中冷后压力基本稳定，而进气歧管处的压力出现波动，初步判断为节气门体漏气。将发动机停机，检查进气系统是否存在漏气。利用肥皂水的方法验证了确实是节气门体出漏气，由于节气门体安装不严，导致增压后的进气系统漏气，造成增压压力不稳。2、空气再循环阀故障(1) 故障现象：高速高负荷时，发动机性能不够，功率扭矩偏低。经检查，增压后压力过低，未达

18、到要求值。故障诊断：由于增压压力过低，初步诊断为增压系统故障。首先，在发动机未停机的状态下，连接INCA软件进行故障诊断，连接好后，系统并没有报错。然后调节发动机增压占空比，观察增压器的压力调节执行机构是否动作，以此判断执行机构是否正常，检查结果显示执行机构能够正常动作。然后，将发动机停机做检查，先检查进气系统管路与连接件处是否漏气，接下来检查线束的通断。最后怀疑是增压器上的两个电磁阀出了问题，由于试验台架的试验工况下，增压空气再循环阀(泄压阀)是不起作用的，所以一般台架搭建时，它也不连接线束，此次1.2TGDI点火试验时，泄压阀接通了线束，将泄压阀线束接头拔掉后，重新启动发动机试验，发动机恢

19、复正常，由此判定是泄压阀出现了故障。将泄压阀从发动机上拆下，保持其与线束的连接，给ECU上电，观察泄压阀的动作，发现线束通电后，泄压阀一直处于打开状态。结论：泄压阀常开，导致增压器无法正常工作，一直处于泄压状态，发动机进气量不足，所以出现高速高负荷时，性能明显不够。(2) 发动机运行过程中，出现功率扭矩下降，停机检查后，发现泄压阀的3个安装螺栓松动，如下图所示，导致泄压阀处漏气，增压压力泄露，所以发动机性能不够。3、增压压力限制阀故障(1) 故障现象：高负荷时，扭矩波动，且增压压力波动。故障诊断：由丁增压压力出现波动，初步诊断为增压系统故障。首先查进气系统是否漏气，然后查线束的通断，检查无误。

20、然后连接INCA软件查系统故障，当调节增压占空比时，发现压力调节执行机构动作迟滞、不灵敏。初步判断为增压压力调节电磁阀出现问题，将该电磁阀拆下后，发现其内渗有机油。更换新的增压压力调节电磁阀后，重新启动发动机，恢复正常。结论：由丁增压压力调节电磁阀内渗有机油，造成气体流通不畅，压力调节迟滞，出现增压压力波动，从而导致扭矩波动。(2) 增压压力限制阀泄漏，通往排气旁通阀膜片执行器的空气管路与大气常通，膜片室的压力推不旁通阀，所以涡轮增压器一直处丁高速旋转状态，造成增压压力过高。总结：N75泄漏或堵塞可能造成增压压力过高。五、增压发动机的使用目前，涡轮增压技术已发展得相当成熟，已不像刚开始的涡轮增

21、压器常发生故障，正常情况下，涡轮增压器寿命可达20年以上，它的使用寿命很大程度上取决丁日常的使用和保养。1. 发动机启动后，油门不能瞬时拉高，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。2. 发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。这是因为发动机润滑系统中有一部分机油是用于增压器转子轴承润滑和冷却的，正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，机油润滑中断，轴承支承壳内的热量不能被带走，而此时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，这样涡轮增压器转轴和轴套之间很容易“咬死”，而损坏轴承和轴套。3. 发动机使用的机油和机油滤活器必

22、须保持活洁，防止杂质进入。拆卸增压器时，各管接头要用活洁的布堵塞好，防止杂物掉进增压器内，损坏转子。4. 按时活洁空气滤活器，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、密封件磨损等。定期检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环密封不良，废气会通过密封环进入润滑系统，使机油变脏，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，从而造成机油过度消耗产生“烧机油”现象。六、总结1增压器常见的故障1.1增压效果差主要表现在动力下降，冒黑烟，燃油经济性差。1.2增压器一端或两端漏油这是比较常见的故障，也是影响增压器使用寿命的主要原因。1.3

23、增压器使用寿命离理想值相差太大换上一个增压器，很快就出现浮动轴承损坏、两端漏油、动力下降等故障。(1) 2故障原因2.1增压效果差空气滤清器太脏，不能向发动机内提供高密度的洁净空气。(2) 叶轮破损，引起进气量不足。(3) 进气的灰尘太多，叶轮和增压器壳接缝处有油泥，影响了增压器叶轮转速，造成进气量不足。2.2增压器一端或两端漏油增压器转速很高，其浮动轴承的润滑全靠来自油底壳的润滑油润滑。以正常压力进入轴承间隙的机油在通过轴承工作面后，机油压力变为零，靠自身重力流回油底壳，不会从增压器两端流出。并且在正常工作时，增压器两叶轮之间有一定的压力，机油是不会从低压的轴承区流向两端高压区的，况且两叶轮

24、和浮动轴承之间还有密封环，一般情况不会发生漏油现象。但在下列情况下机油有可能从增压器两端漏出：浮动轴承磨损。长期不换机油或空气滤清器失效造成太多沙尘进入增压器，严重磨损浮动轴承，造成轴承间隙过大，油膜不稳定，在增压器的高转速下，很快就出现增压器的不平衡，引起转子轴系振动加剧，破坏了两端的密封，造成润滑油泄漏。(1) 空气滤清器太脏或堵塞。当空气滤清器因灰尘过多或其他原因造成供气不良时，会导致压气机进气负压太高，使压气机一端内压高于外压，机油在压力差的作用下从进气管一端流出。回油不畅。当机油从增压器浮动轴承流出后，靠自身重力流回油底壳。当回油管路发生变形或堵塞，或当曲轴箱内因废气压力过高造成回油

25、管内有压力时，从浮动轴承流出的机油就不会很畅快地流回油底壳，而沿转子轴向两端流出密封环，造成漏油。发动机长时间怠速运转也会造成增压器漏油。当发动机长时间怠速运转时，会在增压器涡轮及压气机叶轮后面产生负压，从而造成从浮动轴承流出的机油在压力差作用下向外泄漏。3增压器使用寿命缩短3.1安装不正确按照要求，增压器安装时应先给浮动轴承加满机油，避免在发动机启动时机油不能及时供给浮动轴承，造成干磨而损坏浮动轴承。3.2启动不正确增压发动机启动后必须怠速运转几分钟，以保证机油到达浮动轴承后增压器方可高速运转。3.3停机不正确停机前应怠速运转几分钟，使增压器转子逐渐减速、降温。当发动机突然停车时，机油供应停

26、止，而转子在惯性作用下还要高速旋转，这时就会造成浮动轴承因温度高又缺少机油而磨损，甚至烧蚀。3.4机油选择不正确装有增压器的发动机其热负荷和机械负荷大大增加，要求润滑油有好的粘温特性、抗氧化性和耐磨性，必须要选用品质好的机油。针对以上故障，在安装、使用增压器时应该严格按照使用说明书要求正确操作；定期检查、清洗空气滤清器，以保证进气畅通；定期清除压气机叶轮上的油泥，同时检查压气机叶轮固定螺丝和叶片使用情况，防止叶轮脱落造成大的事故；使用正规厂家出的符合使用标准的机油，按照操作规程操作发动机的启动和停机，避免发动机长时间怠速运转。总之，只要严格按照使用说明书和操作规程去使用增压器，就能避免一些故障的出现，从而让增压器最大程度的发挥作用，并延长其使用寿命。