涡轮增压技术在汽车发动机中的应用

【摘要】 本文以北京40越野车采用的型号为G4CA2.4L的发动机为例，简述了涡轮增压器的结构和工作原理，分析了车用涡轮增压技术的应用现状，探讨了车用涡轮增压器的改进与革新，研究了涡轮增压器的使用与养护。

【关键词】 涡轮增压；汽车发动机；发动机功率

引言

在汽车中最早采用自然吸气式发动机，后来采用增压发动机。涡轮增压技术从提出至今已有相当长的时间，在结构和形式上得到了很大的改进，目前已经在航海、航天、汽车等领域得到广泛应用。目前，在车用发动机中涡轮增压技术的发展较为迅速，本文以北京40越野车采用的型号为G4CA2.4L的发动机为例进行探究。我国汽车市场竞争激烈，如何在汽车发动机的动力性能、经济性、废气排放和噪声降低等方面进行提高是未来涡轮增压技术在车用发动机上应用的关键。

一、涡轮增压器的结构和工作原理

（一）涡轮增压器的结构

柴油发动机和汽油发动机都有应用涡轮增压技术，本文所涉及的北京40越野车采用的型号为G4CA2.4L的发动机采用了汽油机涡轮增压器。汽油机涡轮增压系统一般是由涡轮增压器和中冷器两部分组成，涡轮增压器用于压缩空气，中冷器将压缩后的空气冷却。

（二）涡轮增压器的工作原理

目前G4CA2.4L的发动机使用的是废气涡轮增压器，废气涡轮安装在轴的一端，轴的另一端是压气机，将吸入的空气进行压缩，压缩后的气体压强可以达到大气压的两倍，压缩后的气体进入到冷却器进行冷却，最后输出到发动机气缸中。

二、车用涡轮增压技术的应用现状

（一）车用涡轮增压技术的特征

目前，车用涡轮增压技术主要有五个特征：小型化、节能、环保、原功率补偿较高、涡轮增压器和发动的匹配方式多样化。采用车用涡轮增压技术后，发动机在质量和体积基本不变的情况下，经过微小改进便可以使功率提高20%-50%，高增压情况下，功率可以提高100%以上。使用涡轮增压技术可以大大减小发动机的尺寸，使车辆向轻型化和小型化发展。通过排放废气来实现涡轮机驱动，转动的涡轮机带动压气机工作面对发动机的气体进行压缩，可以提高发动机的功率和效率，采用涡轮增压器的发动机可以降低耗油率，实现发动机的节能。在发动机节能的同时，也会减少二氧化碳和有害气体的排放。

（二）车用涡轮增压器的改进与革新

研发发动机的首要关注点已经不再是改进排放，因为发动机已经尽可能的实现清洁，未来研究的关键是如何减少二氧化碳的排放和提高发动机燃油的经济性，其中燃油的经济性是最为主要的关注点。未来市场和新技术的发展，会使增压器的效率提高，燃油经济性也会得到提高。随着汽车发动机使用性能的提高，涡轮增压的零部件也需要相应的改进和提高。

三、涡轮增压器的使用与养护

（一）涡轮增压器的使用

国内越野车的发动机多采用"电喷"汽油机，该发动机应用废气式涡轮增压技术。由于我国幅员辽阔，地域差异大，海拔高度跨度大，采用涡轮增压技术有利于提高发动机的功率。现在，汽油机增压装置遇到的难点是降低爆震发生的概率。可以采取降低增压比、减小压缩比、使用标号较高的汽油、推迟点火提前角等措施来消除爆震现象。要使压缩比降低，需要改变发动机的结构，当然这会影响发动机的性能，使用时需要慎重。点火提前角的改变会对发动机管理系统产生改变，一般也不采用。因此，降低增压比是最常见的消除爆震的方法。

在设定发动机的增压方案时，需要明确具体指标，如功率、油耗和耐久度等指标。北京40越野车采用沈阳新光华翔生产的发动机，型号为G4CA24L，功率为105kW，最大转矩为217Nm。该发动机在宽转速范围内可以实现较大的扭矩输出，例如，在1500转时可以输出190Nm。其次，需要检验发动机的结构强度是否满足要求，还需要对各项指标进行计算机仿真试验研究。在发生爆震事件时推迟点火提前角，降低增压度，最后进行验证，确保发动机正常运行。

（二）涡轮增压器的养护

在使用涡轮增压器过程中需要注意一些工作事项，首先，在发动机启动后，不能立即起步需要怠速运转3分钟，冬季较冷时需要提前热车，使机油温度升高，提高润滑油的润滑性能。当发动机处于热机状态下，使增压器转子在惯性作用下继续旋转，防止涡轮增压器转子轴与轴承咬死，使轴承和旋转轴受损。在出车和收车前后需要检查涡轮增压器的运转情况，避免发生漏油、漏气现象。需要定期对空气过滤器进行清洁，避免因为灰尘等杂物对压气机叶片造成损伤，导致转速不稳定等问题。当涡轮增压器发出异常的声响时，需要及时检查，尽快排除故障，防止意外事故的发生。

结束语

目前，随着科技的发展，涡轮增压器的发展越来越成熟，使用的部件越来越少，体积越来越小，转速也越来越高，已经成为汽车发动机增压器的主流方向。对涡轮增压技术的研究将不断改善汽车发动机的性能，为我国的节能环保事业打下坚定的基础。

参考文献

[1] 唐大学，龚金科，刘金武，张柄庚，周永洪. SUV车用"电喷"发动机废气涡轮增压技术初探[J]. 内燃机. 2007（01）.

[2] 魏炜，李明海. 涡轮增压技术在汽油发动机上的应用[J]. 中国高新技术企业. 2010（25）.

[3] 王树青. 基于涡轮增压技术的车用汽油机性能提升及试验评价[D]. 湖南大学 2012.

推荐访问:汽车发动机 涡轮增压 技术