机械增压范文

导语：如何才能写好一篇机械增压，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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机械增压发动机与涡轮增压发动机的差距较大，与涡轮增压发动机工作原理不同的，它依靠的是的曲轴转动，通过一系列传动，带动增压器的压气机转子来压缩空气，机械增压装置是由两个尺寸相同的转子，相互接触将空气压缩后送入气缸。

机械增压发动机在工作的过程中，可以为汽车提供强劲的动力，发动机在一定的转速范围之内，随着发动机转速的不断提高，动力输出也随之增强，机械增压发动机不会有明显的涡轮迟滞感。

机械增压发动机的动力输出是非常线性的，与自然吸气发动机的工作原理大致是相同的，在驾驶汽车的过程中，可以使车辆行驶起来更加平稳，如果对输出平稳性比较高，建议选择带有机械增压发动机的车型。

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中图分类号TE64 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0132-02

0 引言

随着人类生存环境污染问题的日益突出，调整能源结构、增加绿色能源（天然气）的使用量是必然的选择。目前世界正处于天然气取代石油而成为首要能源的过渡时期。天然气作为一种优质、高效、环保能源，在世界能源格局中取代石油而成为第一能源已为期不远。

秦皇岛市燃气总公司于2006年正式引进了先进的液化天然气技术。2007年开始筹建液化天然气（LNG）储配站，建设内容为液化天然气（LNG）储罐区1 500m3、工艺装置区、压缩天然气（CNG）卸气柱和电子汽车衡等。主要工艺设备包括：10台低温储罐、25台各种气化装置、3台卸车装置、调压装置及各种运输设备等。利用10台低温储罐储存零下196℃的液化天然气，经气化、调压、加臭、计量后进入到输配管网，向行政区内各类用户供气。

1 储罐增压器工艺技术改造

1.1 设计理论的初步形成

国内的LNG场站设计原引用于国外设计，其设计依据长期以来一直沿袭国外设计理念，基本没有改变。

在我公司委托设计院设计的原图纸中，每台储罐配备一台储罐增压器。其设计意图为：储罐内储存的零下196℃的低温液化天然气经储罐增压器升温气化，变成气体后从储罐上部回流至罐内，使罐体内部升压，再将罐体内部的低温液体从罐体底部压出输送至气化装置区（见储罐增压器原设计示意图）。

由于液化天然气工艺是输送零下196℃的低温液体流质，属于高危行业，一对一设计最大的优点就是保证生产安全可靠的运行。

1.2 设计变更

经过多方考察研究，我发现一对一的设计并没有增加系统工艺容量。每次系统工作，只能保证一台储罐和一台储罐增压器进行流体输送工作，多台储罐之间并不能实现并联工作。一对一的布置明显造成了设备冗余，资源浪费。

通过改动工艺管道的布置，利用一台储罐增压器完全能够满足五台储罐生产使用（见储罐增压器流程技术变更图）。

综合上图进行简单描述：

在1#储罐工作时，关闭其它储罐进出口阀门。打开1#储罐的2#阀门，储罐内部低温液体从罐体低温流出，流入储罐增压器，经气化后变成气体经1号阀门回流至储罐上部，使储罐内部压力升高，调节压力后将低温液体压出流向气化装置区。

关闭1#和2#阀门，结束1#储罐生产运行。打开3#和4#阀门，同样可以实现2#储罐的生产运行功能。其它储罐生产运行原理相同。

通过工艺变更，使用一台储罐增压器就可以实现同多个储罐一对一方式的生产工艺需求。通过5#及6#阀门的开启，还可以实现1#和2# 储罐增压器互为备用，满足安全生产及设备一开一备的规范要求。我公司最终选择一台储罐增压器对应五台储罐的方案。

1.3 变更结果

此项设计变更直接减少了8台储罐增压器，同时减少每台增压器应配备的低温截止阀、低温安全阀、低温调压阀、管线及附件等；简化了工艺，节约了设备用地，用极少的资源将生产能力最大化，直接经济效益达到150多万元。

2 增压器工艺技术改造

2.1 设计理论的初步形成

在原工艺设计中，由于考虑液化天然气储配站的气源远在内蒙古鄂尔多斯，运输成本较高；储配站建成后，只能作为基础气源站使用，并没有考虑其它功能。

可是从远期规划考虑，长输管线的引进是我市城市燃气规划的必然趋势。秦皇岛市有关部门、秦皇岛市燃气总公司在与中石油进行永清―唐山―秦皇岛输气的立项建设工作，秦皇岛市长输管道天然气引进工作预计在2010年左右实现。

那时液化天然气储配站将作为备用气源站不仅可作调峰使用，其储存的洁净度极高的液化天然气还可作为市场拓展产品，向周边地区运输供给，以得到更广阔的应用。

2.2 设计变更

实现产品向周边扩展，首先要将液化天然气充装入能储存低温液体的槽车内，运输至周边贸易。而场站的原设计中并没有此项功能。工艺条件是否满足需求，配套设备是否满足需求；场地条件是否满足需求等都成为制约储配站功能扩展的因素。

通过研究设计规范我发现，槽车的充装原理与储罐充装原理相似。在相同的工作压力、工作温度等条件工艺条件下，不需要增加其它设备，只需要在卸车工艺区增加一个能连接槽车接口的充装管路，利用0.4MPa的系统工作压力，就可以充装槽车。

为了实现充装槽车的功能，在尊重原设计的基础上，即要满足安全要求，又要考虑投资成本。我考虑不再增加新管路，而是在原卸车主管道上增加并联旁通管路，在两条管路上分别增加一个低温止回阀（单向阀）和一个低温截止阀（见卸车增压器主管道技术改造示意图）。

工艺描述如下：卸车时，低温截止阀关闭，实现卸车功能，并保证低温液体无法倒流，确保安全生产。

充装槽车时，打开低温截止阀，通过升高储罐压力，将低温液体反向充装入槽车内部。

2.3 变更结果

篇3

(11)机械增压器

新的TSl汽油机独特的特点是双重复合增压系统，除了废气涡轮增压器之外。还备有机械增压器和用调节阀调节的旁通空气回路。机械增压器是一台机械式罗茨压气泵。是根据脉谱图由冷却水泵上的电磁离合器来接合的，并只在3500r／min以下的发动机转速工况才运转工作。这种机械增压器的特点是具有内部变速传动机构，它串联在一对同步齿轮之前(图194)。与传统的结构型式相比，这种内部变速传动机构在保持机械增压器结构紧凑的同时，能够确保更迅速地提升发动机起动和低转速范围的扭矩。通过发动机辅助设备皮带传动和内部变速传动机构，机械增压器对曲轴的总传动比可达到iges=0.20。

在机械增庄器运转工作时，增压压力是通过旁通空气回路中的电控调节阀调节的，它能够在机械增压器单级增压和废气涡轮单级增压之间无级变换。

机械增压器及其压力侧消声器一起用螺栓直接固定在气缸体曲轴箱上，而吸气侧消声器和多V形筋皮带传动的皮带张紧轮则用螺栓固定在机械增压器壳体上。机械增压器壳体的结构设计能够确保其壁面与转子之间的间隙最小，而不会受到用螺栓与壳体连接在一起的部件误差状况的影响。

声学设计是机械增压器装置开发中的重要任务。机械增压器安装在TSI汽油机朝向乘客车厢的一侧，因此从机械增压器范围内传出的残余噪声，乘客是能直接感觉出来的。在TSI汽油机上，机械增压器的机械噪声源、空气脉动及其残余脉动噪声的传递都降低到了最低程度。为此，采取下列措施来优化机械增压器的声学特性：优化啮合参数，例如：齿形鼓形度、啮合角和螺旋齿侧隙；提高机械增压器内轴的刚度；有针对性地布置机械增压器壳体上的加强筋。

同时采取下列措施优化机械增压器，以降低空气脉动激励噪声：

①优化旁通口的布置及其形状；

②优化进气口和排气口的形状。

为了进一步降低机械增压器的噪声，在其吸气侧和压气侧都安装了宽带消声器(图195)。吸气侧消声器用玻璃纤维加强尼龙制成，直接用其连接法兰安装在机械增压器上，它是摩擦热压焊接而成的簿壁结构件，由九个按亥姆霍兹(Hemhotz)原理串联的谐振阻尼腔组成，总容积为8400m3，达到了宽频率范围空气脉动阻尼效果。压气侧消声器采用与吸气侧消声器相同的材料制成，并安装在机械增压器与气缸体曲轴箱之间的出气口。虽然该处的空间较小，但通过采用由几部分摩擦热压焊接而成的簿壁结构件布置下了一个有效的消声器，而其上面的压力输气管采用插接式方案便于装配。压气侧消声器同样也是采用亥姆霍兹(Hemhotz)原理工作的，并类似由九个腔组成，总的谐振阻尼容积为850cm3可达到高达30dB的消声效果。

为了进一步减少噪声辐射，将机械增压器和消声器都用护罩罩起来，并且护罩内壁衬有吸音泡沫材料。这种泡沫材料能够提高消声效果，还能起到四周无缝隙的密封效果。

图196示出了在机械增压器工作时发动机在2000-2500r／min转速范围内的噪声辐射。在噪声测试台上在发动机输出功率的情况下进行噪声测试，结果表明机械增压器噪声阶次的音频部分占主要成分，而且在汽车车厢内可以听得到这种噪声的干扰。通过采取上述各种降噪措施，无论是音频部分还是机械增压器装置总的噪声辐射，除了在动态接合运转范围内有针对性的残余部分之外，都能够有效地被衰减和抑制。

(12)废气涡轮增压器及其隔热板

新的TSI汽油机的第二个增压装置是废气涡轮增压器(图197)，并带有废气放气阀调节，具有下列规格：

①轴颈横截面2.8cm3；

②涡轮叶轮直径45mm3

③压气机叶轮直径51mm。

将涡轮壳与排气歧管集成为整体式结构件，而电控倒拖旁通空气阀的连接法兰与压气机壳做成一体。

为了使用户能够充分利用TSI运行的节油潜力，还放弃了使用受零件温度影响的脂，但涡轮增压器必须在废气温度高迭1050℃的情况下仍能保障所有的工作能力，因此对废气涡轮增压器采取了以下所介绍的适应性措施。

涡轮壳用类似于1.4848的耐高温铸钢制成。在开发过程中，借助于热应力计算进行了防开裂的优化设计，长期连续运转已经证实这样的优化设计方案是安全可靠的。

涡轮用MAR246耐高温镍基合金制成。为了提高效率和中间轴承壳体的隔热效果，涡轮背部采用封闭式结构，并且为使零件具有足够的可靠性，中间轴采用X45CrSi9.3合金钢。中间轴与涡轮之间采用电弧焊接工艺连接，并且中间轴具有较小的热节流，以便通过较大的壁厚确保足够的连接强度。

调节废气放气阀的阀盘杠杆采用INC0713C镍基合金钢制成，达到了所期望的高温耐久性。为了改善冷却效果，中间轴承壳体采用水冷却，并且冷却水腔具有较大的横截面。而且靠近密封环座。涡轮壳与中间轴承壳体之间的隔热装置可防止轴承装置过热和结焦。高达1050℃的废气温度对涡轮增压器设备有着巨大的影响，为此专门开发了一种三层隔热板。除了其中问层能隔热之外，通过减少其自身振动，也有效地降低了噪声。隔热板的几何形状根据辐射屏蔽和阻止热空气流动的效果经汽车试验来优化，这也是新的TSI汽油机设计的组成部分。

(13)进气空气管路

进气管是用PA6 GF30尼龙做成的双联注塑件，其底部具有由滚流阀操纵的空气导向和高压燃油共轨，其基本方案与1.6L/85kW的FSI汽油机相同，而燃油高压传感器和限压阀是专门为共轨燃油压力高达15MPa的新TSI汽油机开发的，并且因负荷增大而加大了滚流阀。

为了在所有的进气管道中都能够获得均匀稳定的流动，经过循环空气的流动计算后得到了三角形的空气管路布置型式(图198)。为了减少噪声辐射、灵活设计空气管路布置型式、管路连接安全可靠并便于装配，这些连接管都采用PA6 GF30尼龙注塑件。由于对废气涡轮增压器前压力管的接合和密封的要求很高，因此必须考虑到整机空气管路、废气涡轮增压器、进气管和气缸盖的误差及其零件的热膨胀，为此选择了一种半圆形连接瓦作为解决方案。这种连接方式能够用螺钉固定在多种位置上，对角度和长度误差都不敏感。

15.4复合增压装置的运行状况

在不考虑低速扭矩的情况下，废气涡轮增压非常适合于在适当的排气背压下获得高的比功率，而机械增压首先由于其具有良好的响应特性已应用于低转速场合。若废气涡轮增压附加机械增压作为辅助，就能将两者的优点结合起来，彼此相互取长补短，其基本原理已众所周知，图199是这种复合增压系统的工作原理示意图。

为了使机械增压器能够接合和脱开。在冷却水泵模块中集成了一个电磁离合

器。机械增压器由曲轴通过皮带传动，在低转速范围内，当需要辅助废气涡轮增压器时就接合运转，而在高转速工况下废气涡轮增压器能够独立提供足够的增压压力，因而此时调节阀打开。机械增压器脱开停止运转。

在稳态运转的情况下。只有在2400r／min以下的高负荷范围内才需要机械增压器运转工作。因为在此运转范围内。根据所选择的挡位不同，废气涡轮增压器总是有所延迟才能达到其额定的增压压力，需要机械增压器较长时间地接入工作，但最迟当发动机转速达到3500r/min时就脱开停止工作。而与此同时。废气涡轮增压器就开始从助力运转状态逐渐动态过渡到全负荷运转。并单独提供所需要的增压压力。在该转速时，机械增压器在5：1速比下达到其最高转速18000r/min。

由于采用了这两种增压方法的组合。废气涡轮的流通能力可以设计得较大，从而降低发动机的排气背压。但是，另一方面还应兼顾到尽可能使机械增压器的接合频率低一些，接合运转持续时间短一些，以免增加其增压运行所消耗的传动功率而使燃油耗提高得太多。除此之外，还必须确保在稳态运转和动态转换时发动机扭矩特性曲线的连续。

稳态全负荷时的最大增压比大约为2.5，出现在发动机1500r／min转速时，此时废气涡轮增压器和机械增压器处在大约相同的压比下运转(图200)。而与之相比，无机械增压辅助的涡轮增压汽油机在该运转工况下所能达到的增压压比就要小得多。由于有机械增压的辅助，在低转速范围内进气空气流量大大提高，废气涡轮也就能够获得较多的废气能量，因而有助于提高废气涡轮增压器压气机的工作能力。这样就能够尽早地打开旁通道减轻机械增压器的负荷，因此机械增压器的运行范围只局限于万有特性曲线场中很小的范围内，并且在大多数情况下功率消耗是很少的。

废气涡轮增压器是这样设计的，即使其在发动机低转速范围内的全负荷运行线靠近压气机的喘振线(图201)，此时压气机已经具有较高的效率，并有助于废气涡轮增压器获得顺畅的加速性能，而在2000r／min以下的发动机转速范围内，废气涡轮增压器和机械增压器的总增压比能使前者的压气机远离喘振线。单级涡轮增压因其压气机运行范围有限而不适合于力争要达到的全负荷目标值，但由于有了机械增压器的辅助。因此就能够将涡轮增压器设计得在标定功率时具有高的效率，从而使其增压压力和排气背压水平都较低，并使涡轮增压器具有幅度较大的海拔高度储备。

图202示出的是在发动机试验台上模拟转速升高时所测得的瞬态扭矩提升曲线，这大约相当于在汽车挂第3挡时的全负荷加速过程。在没有机械增压器辅助而由废气涡轮增压器单级增压的情况下，大约在0.5s以后进气管中才能建立起规定的压力，而扭矩目标值(100％)在大约4.8s以后才能达到。除了增压压力建立迟缓之外，由于废气涡轮增压器动力学方面的原因所导致的扭矩提升的不连续性，使司机感觉到很不舒服。而在与机械增压器共同工作的情况下，这种运行特性基本上得到了改变。一旦机械增压器接入工作，就有助于进气管压力的提升，因而扭矩特性曲线提升的梯度也要比在废气涡轮增压器单级增压时陡得多，而且这样的提升梯度一直保持到进气管中达到规定的压力为止，并且扭矩特性曲线的提升―直达到目标扭矩为止都是连续的。因此这种增压发动机的运转在主观上感觉起来就好像是排量大得多的自然吸气发动机一样。

15.5增压空气冷却

增压空气冷却器与水箱和空调冷凝器组成模块式结构，充分利用了汽车正前方的空间。由于采用了高效率的增压空气冷却器，增压空气从废气涡轮增压器压气机一直到节气门这一段路程上被冷却到只比环境温度高5℃，这样就能够将25℃进气温度作为基本设计参数，因此发动机能够在宽广的万有特性曲线场范围内以燃油耗最佳的点火正时运转。

由于将扭矩特性曲线设计得从1750r/min起就达到最大值240N・m，并选择了表2中所示的变速器速比，因此能够在获得非常突出的燃油耗的同时具有优良的动力性。图203上给出了该机型搭载于大众高尔夫(Golf)轿车在标准欧洲行驶循环(NEFZ)中5挡和6挡的换挡加速性(80-120km／h)及其燃油耗。从图中可以清楚地看到，与排量较大的发动机相比，1.4L-TSI汽油机在具有最佳加速性的同时，仅7.2L／100km的燃油耗也是最低的。而且与其它竞争机型相比，功率为125kW的TSI汽油机的燃油耗已成为轿车汽油机发展中的里程碑(图204)。

15.6喷油和燃烧过程

1.4L-TSI直喷式汽油机缸径为76.5mm，行程为75.6mm，具有一个十分紧凑的燃烧室，在气缸盖一侧呈屋顶形，火花塞中央布置，活塞顶上有一个浅而宽大的凹坑。这种燃烧室的基本几何形状具有最佳的抗爆性，即使增压压力高达0.25MPa也能采用10：1的压缩比，从而能够获得超群的发动机性能指标：

平均有效压力　2.16MPa

比扭矩

172.6Nm／L

比功率

90kwg／L

1.4L-TSI增压直喷式汽油机采用了在FSI自然吸气直喷式汽油机上早已应用的充量运动滚流阀。该阀位于进气道下部，起作用的时候将进气道流通截面关闭50％，所产生的充量运动滚流强度适合于在发动机整个万有特性场范围内获得尽可能最佳的燃烧速度。从大约2800r／min转速起滚流阀完全打开，进气道获得全部的流通横截面，两个进气道都设计得能够随着转速的升高不断的优化流动而得到高的气缸充气量来实现125kW的目标功率。

在1.4L-TSI直喷式汽油机上，为了加热催化器。采用了两次喷油策略，即在进气行程期间的第一次较早的喷油和在点火上止点前(大约50°曲轴转角)的第二次较晚的喷油(图205)。为了能够在确保发动机具有良好的运转平稳性的情况下获得尽可能大的废气热流所必需的极其晚的点火角，精确地确定空气运动参数、活塞顶燃烧室凹坑几何形状和高压喷油器油束形状是十分重要的。

在1.4L-TSI汽油机上第一次采用了具有6个喷孔的多孔式喷油器(图206)。与FSI汽油机一样，该喷油器布置在进气道与气缸盖密封平面之间的进气道一侧。这种6孔高压喷油器的单个油束几乎可以自由选择布置形式，能够形成不同于传统旋流式喷油器的燃油束结构形状。特别是避免了进气行程期间早期喷油沾湿已打开的进气门，有利于获得更好的空气一燃油混合汽均质化，从而减少HC排放和循环波动。

用大众公司自制的压力罐拍摄的雾化油束照片(图207)可以清楚地看出，无论是在侧视图还是正视图上，这种6孔高压喷油器形成的是单个油束。由于喷孔的独特的几何形状，成功地减小了油束的贯穿度，能够有效地避免燃油沾湿燃烧室表面，这特

别有助于降低发动机冷态时的原始排放。

此外，图206上示出了应用激光感应荧光测试技术(LIF)拍摄到的在加热催化器条件下在燃油束激光截面(距离喷油器顶端30mm处)上液态和汽态燃油的分布状况，可以清楚地看出在6个分支油束中燃油的浓度较高，而在整个油束的中间不断地进行着燃油一空气混合汽的均质化。单个油束良好的局部均质化和合适的贯穿度的组合，为采用活塞顶壁面导向的第二次喷油进行上述介绍的催化器加热过程时发动机平稳运转并降低原始排放提供了前提条件。

从怠速运转一直到90kW／L升功率最大功率运行工况，形成了从最小到最大喷油量的非常大的跨度，为了使得在怠速运转时的最短喷油持续时间大于喷油器容许的最短喷油时间，并保证油束足够的雾化从而获得良好的混合汽形成，要求以6MPa的喷油压力喷射。而为了在全负荷条件下获得较低的排放和燃油耗，一方面喷油不能太早，以便保持喷到活塞顶上的油量尽可能少，另一方面又必须从喷油结束到燃烧开始为混合汽准备留有足够的时间，因而特别是在高转速工况下喷油持续期在时间上受到限制，因此通过将喷油压力提高到15MPa来达到。

由于采用了上述所介绍的这些措施，从而获得了图208所示的燃油耗特性曲线场，在宽广的范围内具有非常低的比油耗值，其中燃油耗的最佳点为235g／kWh处于相当突出的水平。图中示出的公路行驶部分负荷曲线表明，即使在汽车高速行驶工况下发动机仍工作在比油耗极低的运转工况点上。

15.7发动机控制

新的TSl增压直喷式汽油机所用的电子控制系统是由大众公司在批量生产中用于FSf自然吸气直喷式汽油机的电控单元进一步开发而成。这种发动机电控系统是一种传感器导向的控制系统，并借助于压力传感器来采集发动机充气的信息。同时，在这种复合增压直喷式汽油机上第一次应用了相位可调节的进气凸轮轴，并且进气空气需求量的变化幅度较大。这些都必须以精确的建模和充气模型的调节作为前提条件。

在MED9.5.10电控系统的扭矩控制结构中。司机所要求的扭矩值是由对应的空气质量换算成额定的进气管压力。在自然吸气运转情况下该额定值仅仅只由节气门和进气凸轮轴相位调节器来调节，而在增压运转情况下还取决于机械增压器及其电磁离合器和调节阀，以及废气涡轮增压器的废气放气阀的相互配合。

由于相对于机械增压而言废气涡轮增压在能量利用方面更为有利，因此在所要求的增压压力下，通常首先要检验废气涡轮增压器是否能够单独提供所要求的增压压力，如果废气涡轮增压器不能单独提供所要求的空气质量，就根据模型要求附加接入机械增压器。在发动机电控单元的增压压力模型中，借助于质量流量对涡轮增压器的冷端(压气机)热端(涡轮机)进行效率修正计算，例如考虑到通过废气放气阀的放气量。同时，借助于机械增压器效率，在考虑到机械增压器调节阀的情况下算出由机械增压器提供的增压份额。通过精确地识别这两种增压装置的增压度来确定需要参加工作的有关执行器的参数和发动机运转的基本参数。

(1)机械增压器离合器的控制

机械增压器是通过与冷却水泵组合成模块的电磁离合器来接合或脱开的。为了兼顾到用户舒适性的要求，非常重视电磁离合器瞬时无冲击的接合或脱开。此时，除了机械增压器消耗的扭矩之外，还必须考虑到离合器空气隙因摩擦片磨损而发生的变化。若要满足如此高的要求，这就取决于离台器内部电磁线圈在时间上的精确调节控制，这由电控单元发出的脉冲信号宽度调制来达到。电磁离合器空气隙大小的差异由附加的电流测量来识别，从而确定离合器接合的精确时刻。借助于自适应程序来考虑这些用于电磁离合器接合或脱开的修正量数据。由于必须要确保机械增压器的运转转速不能超过其允许的最高转速18000r／min，因此在控制电磁离合器的相应软件模块中集成有脱开和诊断策略程序。

机械增压器的工作能力及其后的增压压力是由其调节阀来调节的。当机械增压器工作运转时，调节阀关闭，空气滤清器后的进气空气就改为流向机械增压器。

在低转速范围内也要能迅速地提升增压压力是新的TSI直喷式汽油机的重要开发目标(图209)。增压压力的提升直接受到，调节阀关闭速度的影响。当需要机械增压器达到最大工作能力时，该调节阀能够在0.2s内关闭。此时。必须将调节阀的关闭和机械增压器的接合工作相互调整得在时间上精确地重合，从而在任何时刻都不会出现增压压力的跌落，以至于司机感觉不出有任何扭矩的损失。

(2)废气涡轮增压器的调节

废气涡轮增压器是通过改变进入涡轮机的废气质量流量来调节的，涡轮机的工作能力要匹配得适合于运转工况点的需要。所必需的涡轮机的工作能力直接取决于压气机的工作能力，而后者在电控单元内部的计算模型中是由所需的压气机压比和效率特性曲线场算出的。

当废气涡轮增压器必须要在最大工作能力下运转的时候，通过压力膜盒中的弹簧将废气放气阀关闭，此时由发动机提供的全部的废气质量流量流经涡轮机。同样。当废气涡轮增压器所需的工作能力降低的时候，通过电控单元中涡轮侧的计算模型借助于效率算出必需流经涡轮的废气质量流量、废气放气阀的额定位置及其行程阀的控制信号，再由行程阀将废气放气阀压力膜盒中调节到相应的压力，从而将废气放气阀调节到所希望的位置。为了控制倒拖旁通空气电磁阀，必须对废气涡轮增压器前后的压力进行分析。与普通的单级增压发动机的压气机进气侧差不多，接近环境压力不同，在TS]汽油机上，在机械增压器运转工作期间废气涡轮增压器较晚达到喘振极限，这种新的要求已经通过修改迄今为止现有的批量生产应用的软件功能来达到。

15.8废气排放控制措施

由于采用了铸钢排气歧管和为这个目的而专门开发的催化器涂层，TSI汽油机能够长期在废气涡轮增压器前高达1050℃的废气温度下运转，这样具有所选择的6挡速比的高尔夫轿车就能够应用λ=1的均质混合汽以高达200km／h的车速行驶。因此，这种TSI汽油机在高负荷工况下也能够采用以化学计量比均质混合汽运转的稳定耐用的燃烧过程，应用像前置催化器氧传感器那样简易的两点跃变式氧传感器。

像大众公司FSI自然吸气汽油机一样，新的1.4L-TSI增压直喷式汽油机也采用高压喷油起动。当燃油系统中的压力达到大约2.5MPa时，才开始进行第一次喷油，因此即使发动机尚处于冷态，但由于其已经具有良好的混合汽准备，只需要较少的油量就能顺利起动，从而获得了较低的原始排放。汽油直接喷射能够采用双次喷射使催化器迅速地热起来，并将废气涡轮增压器与催化器之间的排气连接管采用空气隙绝热的双层排气管，部分补偿了通过废气涡轮增压器的温度损失。

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关键词：胜利油田 钻井提速工具 钻柱减震增压装置渤南区块 机械钻速

随着油气勘探开发向着深部地层方向发展，由于地质构造复杂，造成钻井难度大，周期长，成本高，制约着勘探开发的步伐。胜利油田的渤南区块属济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷潜山带，目的层埋藏深度在3200～4100m左右。根据已钻井资料，在该区块钻井主要存地质构造复杂，地层倾角大易井斜、深部地层可钻性差造成机械钻速（ROP）低的难题。为解决地层易斜难题，进一步提高机械钻速，降低钻井成本，胜利油田开展了对钻井提速工具的研究。在破岩工具的优化上，主要通过两种手段达到提速目的：一是改良钻头结构、工艺性和材料，二是增加钻井时液流的压力[1]。随着研究和试验的进行，增压方式越来越被重视，超高压辅助机械破岩技术被认为是提高机械钻速的根本途径之一[2]。经过研究实验，设计了一种钻柱减震增压装置，并在在渤南区块的多口井进行了现场试验应用。结果表明，该工具性能可靠，使用寿命长，能起到明显降斜效果，并可在相同条件下把机械钻速提高80%-200%，取得了较理想的效果。

1 钻柱减震增压装置介绍

1.1 研究和设计思路

常规旋转钻井的破岩机理主要是依靠钻头破岩，井底水射流主要起清洗岩屑和钻头，随着井深的增加，机械钻速低已成为制约中深井和深井钻探的瓶颈之一。因此利用超高水射流辅助破岩是提高机械钻速的有效途径[3]。美国现场试验表明，当射流压力达到210MPa时，钻井速度可提高3.5倍[4] 。

随着研究和实验的进行，研究人员提出了新的设计思路：即用钻柱振动产生的能量代替以往用流体自身的能量来推动活塞运动[5]。这样不仅能减小钻柱的振动幅度，而且利用钻柱振动产生的能量来给流体加压，产生的高压流体可以起到辅助破岩作用。按照这种思路，研究和设计出一种新型钻井提速工具，即钻柱减震增压装置。该工具利用钻井过程中由于钻柱纵向振动所引起的井底钻压波动作为能量来源，通过钻柱的纵向振动带动井下柱塞泵的柱塞上下运动，并利用钻压波动压缩钻井液使之增压。实验表明该工具可使钻头喷嘴射流压力达到100MPa以上，有效地实现超高压射流钻井，最终达到钻井提速目的[6, 7]。

1.2 工作原理

1.2.1结构图

钻柱减振增压装置主要结构示意图如图1所示。

1、旁通孔2、增压液腔3、单流阀 4、碟簧组合 5、液流通道 6、外筒 7、活塞

8、吸入阀9、缸套10、高压流体通道11、高压流体喷嘴12、钻头

图1 减振增压装置主要结构示意图

1.2.2减振增压原理

由于钻柱的纵向振动，产生钻压的波动。当钻柱振动产生的作用力超过弹簧的预紧力后，在此作用力下，弹簧被压缩，钻柱带动活塞下行，吸入阀关闭，增压液腔内的流体被压缩，最终成为高压流体，当流体的压力超过一定值后，单向阀打开，高压流体从高压液流通道流向钻头，从钻头上的高压喷嘴喷出，辅助钻头破碎岩石，起到辅助破岩提高钻速的作用。当钻柱带动活塞继续下行，由于高压流体的喷出，增压液腔内的流体压力减小，当其压力小于一定值后，单向阀关闭，直到下一冲程增压腔内的流体压力高于一定值后，单向阀才再次打开。

1.2.3钻井液流程

压力为12～15MPa常规钻井液从钻柱流入减振增压装置后，小部分的钻井液经过减振增压装置处理成压力高达95～120MPa左右的高压流体，高压流体从钻头上的高压喷嘴喷出后，平衡大约2MPa的反向钻压后，它在钻头上产生的压力降约为93～118MPa，而其它大部分流体从旁通孔流经外筒与缸套之间的环空直接进入钻头，从钻头上的普通喷嘴喷出，在钻头上产生大约10～13MPa的压力降[8]。

1.3 工作特点

1）利用钻柱的震动实现高压射流辅助破岩；

2）通过减震作用减少钻具事故的发生，保护钻头提高钻头的寿命和进尺；

3）使用合理的钻压、排量、钻头喷嘴组合等参数，可使该装置发挥最优性能[1]。

2 应用实例

2.1L69井

L69井为一口预探井，完钻井深3390m，目的层位于沙四段。

1）试验井段

使用一只Φ228.6mm钻柱减震增压装置自2200m下井，连续钻进至2910m起出。累计在井下工作时间96.5小时，进尺710m。在该井段共钻遇东营组（2200-2510m）、沙一段（ 2510-2750m）、沙二段（2750-2830m）、沙三段（2830-2850m）和沙四段（2850-2910m）等四套地层。

2）试验钻具组合及钻进参数

钻具组合为：Φ311.1mmPDC超高压钻头+Φ228.6mm井下钻柱减振增压装置+Φ203.3mm钻铤6根+Φ177.8mm钻铤9根+Φ127mm钻杆。钻头水眼采用Φ16mm水眼5个+Φ1.5mm水眼2个。钻进参数为：钻压6-10T，排量45-48L/min，泵压17-18Mpa，转盘转速110-120RPM。

3）钻井液

钻井液类型为水基钻井液，2200-2500m密度为1.10g/cm3,2500-2900m密度为1.20-1.30 g/cm3。

4）时效对比分析

L68井与L69井邻近，地层基本相同，采用的钻井参数基本一致，钻时参数有较好的可比性。

L69井在使用井下钻柱减振增压装置的井段内，全段平均钻时5.2min/m，其中东营组内平均钻时2.87min/m，沙一段平均钻时5.7min/m，沙二段平均钻时9.2min/m，沙三段平均钻时10min/m，沙四段平均钻时8.8min/m。

L68井未使用钻柱减振增压装置，在相同地层井段内，全段平均钻时9.7min/m，其中东营组内平均钻时6.8min/m，沙一段平均钻时6.7min/m，沙二段平均钻时12min/m，沙三段平均钻时17min/m，沙四段平均钻时31min/m。

通过钻时对比，L69井试验段平均ROP是L68井的1.86倍，东营组ROP是L68井的2.4倍，沙一段ROP是L68井的1.2倍，沙二段ROP是L68井的1.3倍，沙三段ROP是L68井的1.7倍，沙四段ROP是L68井的3.54倍。L68井和L69井钻时对比曲线见图2。

图2 L68井与L69井钻时对比曲线图

5）使用效果分析

采取合理的钻进参数钻进时，使用井下钻柱减震增压装置的ROP较不采用该装置的井有大幅度提高，约为1.8倍。

2.2 Y178井

Y178井为一口评价井，完钻井深4100m，目的层位于沙四段。

1）试验井段

使用同一只Φ228.6mm钻柱减震增压装置两次下井，第一次自2148m至2162m,层位为东营组；二次自2162m至2960m，钻遇层位为东营组（2162-2550m）、沙一段（2550-2716m）、沙二段（2716-2861m）和沙四段（2861-2960m）。两次下井累计工作时间为197小时，进尺812m。

2）试验钻具组合及钻进参数

在2148-2612m井段钻具结构为：Φ311.1mm超高压PDC钻头+Φ228.6mm井下钻柱减振增压装置+Φ203.3mm钻铤2根+Φ308螺旋扶正器+Φ203.3mm钻铤1根+Φ177.8mm钻铤9根+Φ127mm钻杆。钻头水眼采用Φ16mm水眼5个+Φ1.5mm水眼2个。钻进参数为：钻压4-6吨，排量45-48L/min，泵压14-15Mpa，转盘转速100-105RPM。

在2612-2960m钻具结构为：Φ311.1mm超高压PDC钻头+Φ228.6mm井下钻柱减振增压装置+Φ203.3mm钻铤3根+Φ177.8mm钻铤9根+Φ127mm钻杆。钻头水眼采用Φ16mm水眼1个+Φ12mm水眼4个Φ1.5mm水眼2个。钻进参数为：钻压6-8吨，排量45-48L/min，泵压14-15Mpa，转盘转速100-105RPM。

3）钻井液

钻井液类型为水基钻井液，2148-2600m密度为1.15-1.20g/cm3,2500-2900m密度为1.21-1.34 g/cm3。

4）井斜控制

测斜情况为：2300m 处1.3°,2400m处 2.53°,2565m处2.9°,2680m 处1.45°,2820m处 1.32°。总体上有降斜趋势。

5）时效对比分析

L681井距离该井较近，地层情况类似，由于未使用钻柱减震增压装置，钻时参数具有可比性。

在2148-2299m井段，Y178井采用4-6吨正常钻压钻进，平均钻时为7.6min/m，而L681的平均钻时为13.8min/m, Y178井的ROP为L681井的1.82倍。

在2199-2410m井段，Y178井平均钻时为5.6min/m，而L681井的平均钻时为9.97min/m，Y178井的ROP为L681井的1.78倍。

在2410-2801m井段，由于井斜增至2.53°，采用2-4吨吊打纠斜的方式，造成钻时增加，平均ROP仅为L681井的70%左右。

在2801-2944m井段，虽然将钻压加至8吨，但钻时未见明显加快，判断钻头磨损，但减震增压装置工作正常。在2949m处出现蹩跳钻，判断是减震增压装置失效。图3 是Y178井与L681井钻时对比情况。

图3Y178井与L681井钻时对比曲线

6）使用效果分析

采用4-6吨的钻压钻进时，采用井下减振增压装置的井可将ROP提高80%；当钻压小于4吨时，井底钻柱振动幅度达不到装置的要求，装置产生不了超高压射流，从而不会明显提速；超高压射流在钻进过程中起到的作用是辅助机械破岩，一旦钻头磨损严重，仅凭超高压射流也无法达到应有的效果。

2.3使用经验分析

1）该装置在使用过程中钻压不小于6T，推荐钻压8T，且注意连续跟压的情况下使用效果最好；

2）在易斜地层尽量不要使用本装置，防斜纠斜的小钻压吊打影响工具性能的发挥；

3）该装置使用的钻井泵推荐排量45L/min以上，泵压可以达到20Mpa左右。

3 结论与认识

1）通过对钻柱减振增压装置产生的超高压射流在不同地层的破岩机理进行了研究，结果表明了采用最优的喷嘴分布形式以及优化的水力参数将会使超高压射流的破岩效果更加明显。对钻柱减振增压装置在设计上改进使该装置具有了更优越的辅助破岩性能。

2）在胜利油田渤南区块的两口中深井的现场试验应用情况证明使用该装置在相同钻井参数下提高钻井速度的幅度为80%-200%，并且一次工作最长寿命为241小时，纯钻进时间197小时。目前已形成了一套适合于本地区的利用井下钻柱减振增压装置提速的技术。

3）钻柱减振增压装置是该装置结构简单，性能可靠，可有效抑制钻柱的震动，使用寿命较长，提速效果明显。使用该装置可以大幅度减小钻井时间，会大幅度提高中深井钻井效率，以适应深部地层油气资源开发的需要，具有良好的推广应用前景。

参 考 文 献

[1] 张玉英，徐依吉，李翔. 螺杆式井下增压钻井装置原理及设计[J]. 石油机械, 2010,38(12):34-37.

[2] 李根生，沈忠厚，徐依吉. 超高压射流辅助钻井技术研究进展[J]. 石油钻探技术，2005,(5):20-23.

[3] 秦红祥. 超高压射流辅助钻井技术[J].西部探矿工程，2002,75（2）:30-35.

[4] Veenhuize S.D, Goiffon. Development and testing of downhole pump for high pressure jet assist drilling [R]. SPE 38581,1997.

[5] 魏文忠. 底部钻柱振动特性及减振增压装置设计研究[D].中国石油大学，2007.

[6] 孙伟，孙峰，赵崇镇. 离心式井下增压装置的系统设计[J]. 石油机械，2006,34（3）：36-38.

篇5

关键词：废气涡轮；增压器；故障诊断

        近年来，随着汽运公司车辆的更新换代，一些重型载货柴油车上普遍使用了涡轮增压器，但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障，分析其原因，主要是对增压器的使用，维护不当造成的。现对影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。

        1 废气涡轮增压器的基本知识及工作原理

        涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身不是一种动力源，它利用发动机排气中的剩余能量来工作，其作用是向发动机提供更多的压缩空气。它利用发动机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压力机将空气压缩进入发动机气缸，增加了发动机的充气量，可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，还可降低噪音。

        柴油机经过增压以后性能发生了变化，它使柴油机的功率大大得到提高，增压后发动机的功率可提高20%～40%左右，以WD615机为例，使发动机的机械效率提高，增压后发动机的辅助系统消耗的功增加很少，虽然因为爆发压力大，各摩擦表面上的摩擦损失有所增加，但发动机功率增加较多，机械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增压后进气压力增高，燃烧条件改善，机械效率提高，油耗降低，发动机单位功率质量大大降低，但发动机经增压后也带来了新的问题，如：使发动机的机械负荷增加，发动机的热负荷增加等等。

        2 影响增压器使用寿命的因素

        使用中我们发现，增压器的损坏和磨损总是在柴油机及其附近出现故障之后发生，柴油机的许多不正常工况都会引起增压器的损坏。增压器出现故障，40%是由于不良造成的，40%是由于外界杂物通过增压器所造成的，20%是其它原因引起的。

        2.1油。油用来冷却增压器，但当增压器正常工作时，其转轴转速高达每分钟几万转到十几万转，油被打成泡沫状，其冷却和性能下降，因此系统必须保证能提供充足的油。若当600℃左右的高温废气通过涡轮室时，轴承座得不到足够的和冷却，油将在其环形油道壁上结焦，逐渐堵塞油道。

        油如果不清洁，也会很快损坏增压器内部零件。如含有灰尘、泥状沉淀物和金属微粒的油会迅速破坏各零件的配合间隙，刮伤和磨损轴承表面。这些都将会引起涡轮轴转动阻力增大和失掉平衡，使轴的转速下降，导致柴油机的功率损失增大，且转动不平衡将很快导致增压器零件的损坏。

        如果油的质量等级老化，油中的各种添加剂不能满足增压柴油机大负荷工作的要求，油将会加速氧化变质，也会加剧柴油机和增压器零件的磨损。

        柴油机的起动、熄火的操作方法不正确也将严重影响增压器的寿命。如果柴油机起动后，就立即将转速升得很高，油不能及时到达增压器轴承而加速磨损。柴油机熄火后，若不首先使增压器冷却降温，而且突然熄火，停止向增压器供给机油，会导致增压器内部零件过热，轴承油道中的机油炭化阻塞油道，将有轴承被咬死的危险。

        密封环泄露引起的涡轮后部积炭，将使旋转零件转动发涩，而损失功率。旋转零件的不平衡是引起密封环泄露的一个重要原因。曲轴通气孔或增压器回油管堵塞或阻力过大，也能引起密封环泄露。

  2.2进气系统。增压器工作的好坏也依赖于进气系统，只有供给充足、干净的空气才能保证增压器长期无故障工作，使寿命延长。所以应定期检查所有进气管接头和软管的密封性，防止漏气。如果压气机到柴油机进气管漏气，充气量减少，将导致柴油机冒黑烟。当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏增压器。较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削，并使其失去平衡，引起轴承和密封环的磨损加剧。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时，使轴承上的油道逐渐缩小，导致不良。随着轴承的磨损，配合间隙增大，使压气机或涡轮机的工作轮叶片打击壳体，这种故障的信号是噪音比平常增大很多。

        进气系统的进气阻力应很小，如果空气滤清器堵塞，进气阻力增大，充气量减少，增大功率损失，同时，压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露，引起油消耗量过大，这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗色的油膜。

        2.3排放的废气。废气中很小的颗粒进入涡轮机，与颗粒进入压气机后果一样，将导致增压器的损坏。

        柴油机燃油供油量过大，进气阻力大，会使燃烧室内可燃混合气过浓而引起废气过热，造成涡轮机壳体和油道过热，废气从排气管到涡轮室的通道泄露会降低涡轮机涡轮的转速，增加冒烟，也会使涡轮机壳体过热。这些都会导致涡轮室内积炭及涡轮叶片的腐蚀。

        油压力过高，油将通过密封环渗入涡轮机也会造成涡轮室积炭。

        3 废气涡轮增压器使用注意事项

篇6

红旗hs7搭载的是一台红旗自主生产的发动机，这台发动机的型号为CA6GV30TD，在动力方面，这款车搭载了一台3.0T机械增压发动机，这台发动机的最大功率为338马力，最大扭矩为445牛米。

在传动系统方面，与发动机相匹配的是来自爱信的8速自动挡变速箱。

值得一提的是，这款车搭载的机械增压发动机采用的是可变滚流技术、离合水泵和水冷排气歧管技术及缸内直喷技术，发动机在工作的过程中，动力表现非常强劲。

这台发动机采用的可变滚流技术，使得混合气体的可控性更加强，提升了发动机的工作效率，另外，这台发动机还在排气系统上配备了水冷排气歧管，提升了汽车的排气效率。

篇7

超过一年的改装历程

对于车，很多人都会倾注心血。这心血可以是精力，可以是金钱，也可以是感情。深圳勇极驱的这辆宝马325i，则是所有因素兼而有之，并且非同一般。

对于普通玩家而言，改装升级是一项长期的乐趣，过程超过一年并非奇事。这台325i改装的内容是机械增压套件、轮圈、刹车、避震、排气、外观贴膜。如果都用套件来安装的话，则都是相对成熟的手工：拆旧件、装新件、调试、完成。可问题就在于，它没有用那些套件来重复简单的拆装工作，而是采取了自己开发的方法。本文所谓心血，正在于此。

开发机械增压套件

此车最大的看点在于发动机舱内的机械增压套件。早在2011年上半年，勇极驱购入此宝马325i，开始实现其负责人周勇先生为宝马开发机械增压套件的想法。这属于试验性心脏手术，先不说开发周期，开发过程中涉及到的风险就决定了店家不可能像开发简单部件一样借客户车进行。这就已经成为了一项项目投资了。

增压器本体采用Rotrex，属于应用广泛的部件。第一个难点在于对管路的研究。增压器要与曲轴的旋转联动，空气从空滤进入进气管路、经过增压器再到气缸，过程比原装复杂得多。六个缸的管路如何搭配、长度如何控制都需要反复试验。在开发过程中，曾经就因为管路太长、曲线不合理而导致进气不顺。

现在打开车子的发动机盖，除了看到一个碳纤盖板，几乎找不到改装痕迹，整个发动机舱仍然十分整洁。在有过类似增压层面幅度改装的车里，这样的效果实不多见。而这也是店家反复试验想要达到的一个目的。揭开盖板后，才能看到里面的自制冬菇形空滤和增压器本体。仍然是十分简洁。由于不是使用废气涡轮，排气的问题就几乎不存在了。同时为了兼顾日常行车的舒适性（这也是机械增压的一大特点），它沿用了原车的排气系统，只是更换了宝马M3系列的尾鼓，让车排气声音和外观与普通3系有所区别。

安排空间、设计管路的工作虽然不简单，但从设计、制作、施工到调试完成，基本也可以在两个月内完成。真正的麻烦还是欧洲车的老问题──无处不在的传感器和车载电脑。相对来说，其实点火时机、喷油搭配map的调整已经是较为常规的了。主要看发动机工况及实际使用需要，适当搭配相应数值，再反复试验其动力及各项数据表现。而来自车辆各处传感器的故障码开始不断困扰技师。曾经就有一个麻烦的问题，是来自进气传感器的故障码不断出现。技师每次重新调整数据，消除它，又会在200公里之后出现。类似问题如此反复出现、反复解决，几乎贯穿了整辆车改装的全过程。好在经过长时间的测试、调整，现在这些问题都已经解决，勇极驱也已经将此套件安装在一些客户的车上，反响都不错。

舒适强劲

现在发动机的增压值被设置在0.8Bar，属于机械增压中比较正常的数值。从马力机显示的轮上马力测试数据来看，动力输出在整个转速段都较为线性。尤其在5100rpm左右之前，几乎与转速成正比关系；在此之后，功率以另一个斜率更快地上升，直到6300rpm达到223.3ps的轮上马力。换算成发动机功率约为319ps。相对原装218ps的数字提高了约100ps。相当可观。

在实际驾驶中并不需要每次把油门踩到底就能轻易地超车，在加速换挡的过程中，不会感到像涡轮增压那样沉淀一下压力再输出，而是感觉到一直有股无形的推动力使你前进，让驾驶者在驾驶过程中不觉得是一台改装过的车，更像是一台原装大马力机器的车，不管是加速过程还是在换挡过程中都是非常顺畅的。

配合

车辆的动力得到加强，保障也需要跟上。于是在这台车上，使用了倒置式避震器，将车身降低了约3cm；日本IWC 18寸轮圈配邓禄普DZ101 225/45R18轮胎；刹车系统选用的是YJK前6活塞后4活塞刹车套件，配上都是330mm的刹车碟；德国H&R防倾杆。值得一提的是，为了进一步提高车的操控反应，技师将避震器倒置安装，并根据实际情况对筒身进行了改造。遗憾的是店家不愿透露避震器品牌。是不是对YJK有点陌生？这是粤语“勇极驱”的发音缩写，即勇极驱自主品牌。顺带一提，改机械增压后使用的车载电脑也是YJK。这是除增压套件外，“民族”的又一处体现。

此外，为了满足车主偶尔参加赛道活动的需求，还将LSD装车，让车辆的弯道性能得到加强。这辆BMW325i使用的倒置避震，使车辆在过弯、快速变线等一系列操控时增加其反应速度，缓和车辆在行驶过程中因道路不平受到的冲击和震动，加上绞牙避震的效果，保证行车的平顺性与舒适性。虽然倒置避震对比普通避震驾驶起来会偏硬，但使用在宝马这种偏重的车辆上则不觉得会太硬。

M3范儿

篇8

倒梯形镀铬格栅曾是奥迪家族多年来不变的特征。设计师将倒梯形上方的两个角“削去”之后，这只“大嘴”顿时焕发出了青春的活力。时髦的LED日间行车灯镶嵌在波浪形前大灯当中，犹如黑夜里一对杀气腾腾的眼睛，令人不寒而栗。相比之下，现款A5的四边形前大灯就显得单调得多了。在国内市场上，奥迪品牌一直与公车有着密不可分的联系，而以新A5的前脸为代表的全新家族风格，可以说将多年来留存在人们心目中严肃刻板的公车印象一扫而空。

受限于中期改款的幅度，新A5并没有对内饰进行大刀阔斧的修改，因此我们在这里无法看到A7上那行云流水般的最新设计格调。令人欣慰的是，新A5依然启用了全新造型的方向盘和换挡杆。回过头来看看现款A5上那个商务味道十足的方向盘，实在是与运动型车的定位有些格格不入。

发动机全部采用直喷与增压技术，全系标配自动启/停与制动能量回收系统

1.8升TFSI四缸汽油机的最大功率提高到125千瓦，综合工况下每百公里油耗仅5.7升，很好地扮演了入门级产品的角色。新增的3.0升TFSI V6汽油机采用了独特的机械增压技术，最大功率达到200千瓦。而155千瓦的2.0升TFSI则维持原样。四款TDI柴油机虽然经济性出色，但引入国内的希望却不大。新A5的前驱版本可以选择6速手动或CVT无级变速器，7速DSG双离合变速器则是全驱版本的专属。

奥迪引以为豪的Quattro全轮驱动系统能够为新A5带来无与伦比的行驶稳定性，消费者还能够选装运动型差速器来进一步提高攻弯能力。前驱版本虽然在极限性能上稍逊一筹，不过标配的带有电子限滑差速器功能的ESP并不至于让它损失太多的驾驶乐趣。

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增压涡轮增压的英文名字为Turbo，一般来说，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。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30%。涡轮增压的确能够提升发动机的动力，不过它也有缺点，其中最明显的就是动力输出反应滞后。

一、涡轮增压器的原理

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，叶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。

一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%―30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行，还有冷却液为增压器进行冷却。

二、涡轮增压器的缺点

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。

随着技术的进步，虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进，但是由于设计原理问题，因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定诧异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车，在实际的行驶之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度过了那段等待期，1.8T的动力同样会窜上来，因此如果你追求驾驶的感觉的话，涡轮增压引擎并不适合你，如果你是跑高速之类的，涡轮增压才显得特别有用。

如果你的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2000-3000之间，5挡能够上到3500转估计速度都破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1.8动力的车而已，2.4的动力只能是你的心理作用了。

此外涡轮增压还有维护保养方面的问题，就拿宝来的1.8T来说，6万公里左右就要更换涡轮了，虽然次数不算多，毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费，这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。

三、涡轮增压器的使用

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：

1、汽车发动机启动之后，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，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。

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和用于冷却的，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作用，使涡轮增压器转子转速下降。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在10分钟之内。

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，建立油膜块，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质油。

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，如果机油能力下降，就会造成涡轮增压器的过早报废。

5、需要按时清洁空气滤清器，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和密封件加剧磨损。

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。

7、涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动，油管和接头有没有渗漏。

篇10

[关键词]单缸工作容积 燃烧压力 涡轮增压器 燃料消耗率

中图分类号：TK428 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0369-01

在柴油机单缸工作容积不变的情况下，气缸中能良好地进行燃烧的燃油越多，则其发出的动力就越大。但自然吸气的柴油机，由于受进入气缸中空气量的限制，虽然通过各种途径可适当提高其功率，但潜力仍不大。

如若通过提高发动机每分钟转速来提高发动机功率，则会出现随活塞平均速度的提高而充气效率将明显地下降，且随着活塞平均速度和最大燃烧压力的增高，发动机的平均有效背压（机械阻力）也会升高，机械效率降低，从而使发动机功率提高的潜力发挥也受到限制。

如果能增加每一循环进入气缸的空气量，并相应增加喷油量，就可以大幅度地提高发动机的功率，所以，如何增加进气充气量呢？一般来说，是在发动机上要设置增压器。柴油机增压后不仅动力性指标有显著地提高，而且燃料消耗率也有所降低。

目前车用四行程柴油机的增压多采用废气涡轮增压器。其目的是通过废气涡轮驱动压气机进行增压，尽可能地利用废气能量。从而减少了有效功率的损失。柴油机燃烧终了从排气中带走的能量相当于燃油所发生能量的35%～40%。如果使这种排气在涡轮中进一步膨胀并加以利用，约是燃料发出能量的10%可用以驱动涡轮带动压气机实现柴油机增压。

1、废气涡轮增压器的主要故障

废气涡轮增压器在使用过程中，会由于各种因素影响而出现异常现象。这些异常现象的出现必然使发动机性能恶化。但发动机性能发生变化，不见得原因来自增压器，所以一旦发动机性能变化，首先应判断产生的原因是来自发动机本身还是增压器。

无论故障出自哪方面，都必须及早查明原因，采取必要的措施，以免造成重大机械事故。现将其主要故障分析如下：

1.1 柴油机进气压力降低

在发动机工作正常的情况下，柴油机进气压力降低的主要原因有：

（1）压气机进气滤清器堵或沾污 叶轮与叶片扩压器沾污。尤其对小型增压器来说影响最大，必须定期保养，彻底清洗，加强滤清。

（2）增压器内存有较多积炭 使旋转阻力增加，进气压力下降，有时会停止转动。应保证发动机良好的燃烧，减少积炭产生。

（3）柴油机进气管漏气或各接头漏气，造成增压压力下降。

（4）柴油机漏气 气缸磨损严重，窜气量大，因此减少进入涡轮废气量，而使增压压力下降。

（5）中冷器沾污，增加气体流动阻力 使柴油机进气压力下降。以上措施是通过测量中冷器前后的压力差来判定，当压力差超过200毫米汞柱时，就必须拆下来进行清洗。

（6）涡轮排气背压高 排气不畅通（排气管变形，大箱斗排烟道堵塞等），排气涡轮转速升不高，因而增压压力降低。

（7）增压器与中冷器连接胶套开或增压器轴承损坏而造成压力突然下降 发动机冒黑烟，必须停车进行检查处理。

1.2 柴油机进气压力上升

一般来说，进气压力上升的可能性较小，下述原因大多数不是增压器本身所造成的。

（1）排气门关闭不严或吃一洞而造成漏气。

（2）由于发动机喷油正时不当或其它原因造成的补燃期过长 使涡轮热能增加，转速上升，进气压力提高。

（3）燃油系调整不当 柴油机超负荷工作，也会使涡轮增压器超速，引起进气压力上升。

1.3 涡轮增压器产生异常振动

有时涡轮增压器会产生振动现象，其根本原因是由于转子不平衡引起的。不平衡量若超过一定值，还会使轴承上产生过大的交变载荷，缩短其使用寿命。在运转中发生异常振动的原因有：

（1）涡轮动叶片损坏往往由于振动使其产生反复弯曲应力 从而造成疲劳破坏，损坏部位往往在叶根处。

当一片叶片损坏后，将产生很大不平衡量，使增压器产生异常振动。另外，若混入夹杂物，使叶片发生弯曲，断裂，由此产生应力集中，也会发展到疲劳断裂。

急救措施是：将与断裂叶片相对称的那一个叶片切去，暂时获得新的平衡，这样可以继续低速运转。

（2）转子轮上附有部分积炭，引起转子不平衡。

（3）支承零件，如轴承等损坏。

1.4 涡轮增压器发生连续不正常噪音

连续不断发生不正常噪音，大多数是由于转子与壳体相碰撞而造成的。由于各部装配间隙较小，如果安装调整不当或由于轴承磨损而产生碰撞，对此必须拆检和排除。

2、涡轮增压器的使用与维修

2.1 废气涡轮增压器的使用注意事项

废气涡轮增压器的工作特点是在高温和高转速条件下工作。为保证其正常工作，使用时必须注意以下事项：

（1）新启用的或刚维修好的增压器 在使用前先加注油，用手拨转转子，检查有无呆滞现象和不正常声音。

（2）必须保证压气机进气洁净 为此必须加强对空气滤清器的清洗。要保证柴油机正常燃烧，不得让异物进入压气机和涡轮中去。否则，会因异物进入而发生故障。

（3）必须保证涡轮增压器可靠地 油要洁净，油压要正常，油温不过高或不过低。 若不能保证这些条件，轴承磨损加剧很快损坏。

（4）严格控制涡轮进气温度 为此必须按规定调整柴油机燃油系，不得任意改变供油量。

（5）经常听检增压器运转情况 杜绝柴油机大油门运转过程中突然停机，应怠速运转3～5分钟后停机。起动时应保证增压器得到良好的。

（6）各连接管应装配正确 拆检时不得任意变动，并应切实保证连接处可靠地密封。按技术保养规定要求，定期进行拆检和清洗。

2.2 废气涡轮增压器的维修

在发现涡轮增压器出现前述故障时，须拆检的应进行及时拆检，根据损坏情况，进行修理或更换新件，重新装配。既便涡轮增压器是正常运行，在使用2000～2500小时也应进行不解体而在发动机上进行转子轴轴向窜量和径向间隙检测。首先，将进、排气管从增压器上拆下，用千分表触头顶在转子轴上，然后前后推动叶轮。测出其轴向窜动量，该值一般为0.1.～0.30mm，径向间隙是用塞尺检测，径向间隙一般为0.08～0.20mm。若测定值超过上述范围，则应将涡轮增压器从柴油机拆下来，进行维修，或更换新涡轮增压器。

在拆装涡轮增压器前必须掌握所拆增压器的构造，所以应尽量使用专用工具，不得乱敲乱打，凡经整体平衡过的件，拆散时应做记号，以免装配时破坏其平衡性，拆散的零件应妥善存放，以免丢失。

在正常维修中，易损件多为油封坏，密封垫片、止推轴承和浮动轴承等。装配时要保证各部正确的配合间隙，绝不允许漏件或缺件。装配后应检查轴向窜动量，径向间隙等，并用转动转子轴是否运转灵活。有条件的情况下，应对修复的增压器进行性能试验，或装在柴油机上进行试验（检查压气机出口压力，中冷器前后压力差等），这样既可保证修配质量，又能作到心中有数，避免返工。

参考文献