HXN5B机车VTG增压器原理和常见电气故障解析
摘要：VTG增压器是一种智能化增压系统，其工作原理基于可变几何涡轮技术。这种技术使得涡轮可以在不同的柴油机负载和转速下产生更高的增压压力，并在柴油机高速运行时减小增压压力，以达到最佳燃油效率。
关键词： VTG 可变截面涡轮 涡轮增压
VTG增压器的工作原理是基于控制涡轮的进气量和排气量，以增加或减少增压压力。当柴油机需要更多的空气来燃烧燃油时，VTG增压器会调整涡轮叶片的角度，以增加进气量并提高增压压力。当柴油机负载降低时，VTG增压器会减小涡轮叶片的角度，以减少进气量并降低增压压力。此外，VTG增压器还可以通过控制涡轮的调压阀来改变涡轮的工作状态。当柴油机转速较低时，调压阀会关闭，使得涡轮叶片的角度变小，以便更快地旋转。当柴油机转速提高时，调压阀会打开，使得涡轮叶片的角度变大，从而增加增压压力。本文着重介绍了HXN5B机车VTG增压器的原理和常见电气故障解析的分析思路。
1 传统增压器和VTG增压器对比
1.1 传统涡轮增压器面临的问题
在此之前，我们要简单了解一下涡轮增压柴油机的原理和特性。增压柴油机区别于普通自然吸气柴油机，它是通过增压器进行强制进气的，这样可以大大提升进入气缸内的空气密度，从而达到提高机车功率的目的。涡轮增压柴油机的增压器由排气能量驱动。当柴油机转速较低时，排气能量往往比较小，此时有可能无法驱动增压器，会产生所谓的涡轮迟滞现象。
涡轮迟滞与增压涡轮的尺寸有关。增压涡轮越大，涡轮就越难以被驱动，涡轮迟滞就越明显，反之如果增压涡轮很小，迟滞就会大幅度缓解。与此同时，涡轮尺寸又与增压能量相关，小尺寸的涡轮虽然可以缓解涡轮迟滞，但在需要增压器工作时它能提供的增压值不大，不利于提升柴油机的动力。
1.2VTG增压器的特点
VGT的核心在于它的增压器可以改变截面积，这就相当于改变了增压涡轮的大小。在转速较低时，增压涡轮会采用较小的截面积，即使转速很低的状态下涡轮也可以顺利启动，大大缓解了涡轮迟滞。在高转速状态下，增压涡轮会采用较大的截面积，这样可以大幅度提升增压值，从而提升发动机的最大功率和扭矩。
涡轮增压器是通过利用发动机 废气能量增加发动机进气供给量，进 而在不改变发动机主要机械结构的 情况下，提高发动机单位体积功率的 关键部件。涡轮增压发动机的最大优 点，是在不增加发动机排量的基础 上，能大幅增加发动机的功率和扭 矩。涡轮增压发动机若使用不当或故 障处理不及时，会使涡轮增压器的故 障率升高，功率下降，油耗和维修费 用增加。我国目前使用的增压器，无 论是国产的还是进口品牌产品，几－＇－Ｔ－ 都达不到预期的使用寿命，其中大都 是由于使用不当或故障处理不及ｔ￣，－ｊ－ 而造成的。 一、系统结构 废气涡轮增压系统如图１所示， 利用发动机排出的具有一定能量的 废气进入涡轮并膨胀作功，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，称为废 气涡轮增压器。其结构简单，工作可 靠。一般自吸式发动机，合理加装废 气涡轮增压系统后，功率可提高３０％ 一５０％，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。 二、使用要点分析
１一排气管２一涡轮壳体３一废气涡轮４～转子轴５一压气 机工作叶轮６一集气器７一进气管 图１废气涡轮增压系统 １．正确冷车起 动方法 增压发动机起 动时，特别是在冬 季低温环境下，涡 轮增压器应在８００～ １０００ ｒ／ｍｉｎ怠速状 况下运转３～５ ｍｉｎ， 以便在增压器涡轮 转子高速运转之前 充分润滑其轴承。 因增压器的润滑油 来自发动机的机油 泵，发动机起动后， 增压器和机油泵便同时工作，但是由 于增压器与机油泵之间的供油管路 较长，且大部分增压器的安装位置高 于发动机，润滑油供应必然会产生一 定的滞后现象。怠速运转时，增压器 承载负荷较小，对油／ｉ，和油量影响不 大，如果发动机起动后便立即高速全 负荷投入工作，增压器势必会因长时 机控制器“＋”与超级电容输出端的 “＋”相通，“一”与超级电容输出端的 “一”相通，且“＋”、“一”之间没有短路， 检测完毕后断开高压开关。若检查到 短路，需检查相关接线，同时通知相 关技术人员进行故障排查。 三、车辆电池的内部结构要求 ２０１１年５月２８日，厦门公交８８ 路新能源公交车在运行途中，混合动 力系统故障报警。金旅售后服务检查 发现为锂电池内部故障，对锂电池拆 解发现电池组内部结构为串联连体 结构，车辆在行驶的过程中，各串联 体产生碰撞及中间环氧板移位导致 单串之间正负极接触，而产生短路。 基于此，锂电池厂家沃特玛迅速制定 如下改善措施： １．升级电池箱内部结构，采用最 新整体式螺筒结构设计： ２．电池组箱体内底部加垫硅胶 皮，电池模块中间环氧板从原２ｍｍ 增加至Ｕ ３ｍｍ： ３．电池组模块串联连体结构改 为螺筒紧固连接，增加各模块在箱体 内运行过程中的强度： ４．对所有车辆旧结构的锂电池 组全部更换。 四、车辆设备舱的降温 在夏季，各新能源车辆的设备舱 除需要装备应急灭火装置外，降温措 施也必不可少，这也是消除安全隐患 的一个重要途径。金旅客车的设备舱 采用以下两种通风降温措施： １．自然通风：靠近车辆两侧的两 个隔栅在隔断上直接开口，隔栅固定 用铆接埋板，并将原隔栅上的ｌｍｍ 厚的铁皮封板开孔： ２．强制通风：靠近电气舱门的２ 个隔栅在自然通风的基础上，增加２ 个排风扇。 新能源汽车是新兴事物，需要在 社会各界的耐心支持和指导下发展。 以上所介绍几点新能源车辆的自燃 隐患及处理措施，实属抛砖引玉。当 今世界，发展低碳经济、构筑绿色未 来已经成为全球的共识，支持和帮助 新能源车辆的发展，则是我们所有汽 车人的责任与时代使命。口 使用要点及落分析 邢世凯
1
摘 要
随着经济的高速发展，国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，通过对涡轮增压器的工作原理的了解，采取正确使用、安装及检测方法，可以增加其使用寿命。针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。只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器，不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长，提高了汽车的动力性，而且也提高了汽车使用的经济性。
关键词： 涡轮增压器 检查 故障排除
2 浅析汽车涡轮增压器原理及故障
前 言
随着汽车工业的飞速发展，汽车已逐渐走进到千家万户，在满足乘坐的舒适性、使用的经济性要求后，人们对于汽车的动力性的要求也逐步提高，在现有的技术条件下，给发动机加装涡轮增压器是最好的解决办法。一般情况下，加装增压器后，发动机的功率及扭矩要比加装前增大20％~30％。小排量，大功率，代表着当前发动机技术的最高水平。比普通发动机拥有更好的动力，也有更好的燃油经济性。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。
涡轮增压器它是安装在发动机排气管道上的一台精致的空气压缩机，利用发动机排出的废气推动涡轮室内的涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮旋转，这样，叶轮就把从空气滤清器进来的空气进行压缩，使之增压进入汽缸。由于进入气缸的空气密度增大，可使更多的燃油充分燃烧，因而大大提高了发动机的功率，降低了燃油消耗。
3
一、涡轮增压器的工作原理
涡轮增压器的组成由涡轮，压气机，转子总成，轴承机构，中间体和密封装置等组成。工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转，废气涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转，压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气，使空气被压缩后增压进入发动机气缸内，提高发动机进气量的装置，减少废气中CO、HC、CL粒等有害物的排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。
． ． 蹴 一脚 ．雇硅ｌｚｔ ， 奥迪２００ １．８Ｔ轿车 涡轮囊压蒹缩故障察碉 一汽一大众公司生产的奥迪２００ １．８Ｔ轿车，采用装有废气涡轮增压 器的ＡＮＺ发动机。采用废气涡轮增 压的目的是通过对吸入的空气进行 压缩，达到增大发动机扭矩、提高发 动机功率的效果。由于吸入的空气 密度增大，每一进气行程进入燃烧 室的空气量相应增多，从而增加了 氧含量，可达到提高燃烧效率的目 的。发动机废气中含有热能和动能， 利用这些能量来驱动涡轮增压器中 的涡轮，再由涡轮驱动压气机，将吸 入的新鲜空气压缩。在使空气增压 的同时，也使其升温，由于升温后的 空气密度减小，因而被压缩的空气 在进气冷却器（中冷器）中再次被 冷却，然后通过节气门体、进气道进 入气缸进行燃烧。 奥迪２００ １．８Ｔ轿车涡轮增压 进气压力控制系统如图１所示。 －＇Ｌ 流路径如下：空气滤清器一空气流 量计一进气软管一涡轮增压器一进 气软管一进气钢管一进气软管一中 冷器一进气软管一节气门一进气 道。由于国产轿车中装备涡轮增压 进气系统的汽油机较少，许多人比 较陌生，所以在排除涡轮增压进气 系统故障时往往会走不少弯路。本 文将结合几个故降实例进行具体分 析。 故障ｌ一辆奥迪２００ Ｉ．ＳＴ 轿车，怠速时基本正常，但加速不 畅，发动机转速随油门开度的加大 而下降甚至熄火。用Ｖ．Ａ．Ｇｌ５５１读 取故障码。仪器显示“空燃比调整 超限”。此时，若把进气软管从节气 口安徽／曾志斌 吕 伟 、］处取下来，并拔下 空气流量计插头，则 加速基本良好，这说 明故障在进气部分， 应检查涡轮增压部分 及进气管路。检查空ｌ９ 气滤清器滤芯，发现 滤芯已严重变形，加 速时变形的滤芯将进 气口堵住，进不了空 气，且空气滤清器壳 体上的滤网也被蚊虫 等杂物堵住了大部 分，严重影响了进气。 新的滤芯后，故障排 活差警羹 簋 ６ 譬 单 除。 曲轴箱通风管９一节气门控制单元（Ｊ３３８） １０、１２、１７－进气 故障２一辆奥鏊蒡调 冷１器５一 誊 篙 ：二妻室盖需 景蔷誊 迪２００ １．８Ｔ轿车，只（Ｎ７５） １８一曲轴箱通风压力调节阀 １９一ＡＣＦ电磁阀（Ｎ８０） 能怠速运转，加不上 圈１涡轮增压进气压力控制系统 速，且加速时“放炮”。用Ｖ．Ａ． 用Ｖ．Ａ．Ｇ１５５１检测，未发现故障，初 Ｇ１５５ｌ检测，未发现异常。用与上例 步判断为进气系统故障。检查进气 相同的方法检查，判断为涡轮增压 系统，没有发现堵塞和漏气的地方。 进气系统故障。检查空气滤清器，滤 当检查到空气再循环阀时，发现空 芯不脏不堵。顺着进气道检查，发现 气再循环阀由于脏污而被卡住，不 中冷器进气端的进气软管脱落。将 能被真空吸动。更换空气再循环阀 该进气软管装上后，发动机性能恢 后，故障排除。 复正常 由于此前空气未经过空气 空气再循环阀位于涡轮增压器 流量计的计量而直接进入发动机， 的上游，当发动机在全负荷、部分负 从而使发动机ＥＣＵ收到的空气流 荷及怠速运转工况时，通过不同大 量计信号与实际工况不符，造成混 小的真空度使该阀处于适当的开 合气过稀，使发动机产生加速不良 度，以不同程度地扩散节气门上游 和”放炮”的故障现象。 的压缩空气，从而使涡轮增压器以 故障３ 一辆奥迪２００ １．８Ｔ 较高转速运转。如果发动机功率不 轿车，发动机加速不良且油耗增加。 足，或开启及关闭节气门时出现跳 动现象，则应检查空气再循环阀。 謦舭
