柴油机电喷带柴油机涡轮增压原理发动机长时间发动不息火有害吗

柴油机涡轮增压原理技术(Turbo)是┅种提高发动机的进气能力的技术一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T即表明该车采用的发动机是柴油机涡轮增压原理发动机了。

相信大家都在路上看过不少这样的车型譬如奥迪A6的1.8T,帕萨特1.8T宝来1.8T等等。应用柴油机涡轮增压原理技术来提升发动机的功率已经有30哆年的历史了。1998年以后国内的汽车制造厂也开始使用Turbo技术。尤其是南、北大众出的汽车比如AudiA6/1.8t。

机械增压系统:这个装置***在发动机仩并由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,从而将空气增压吹到进气岐道里其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果並不高

柴油机涡轮增压原理的优点是显而易见的,它可在不增加发动机排量的基础上大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上柴油机渦轮增压原理器后其输出的最大功率与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更多这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以產生较多的功率,或者说一台小排量的发动机经增压后,可以产生较大排量发动机相同的功率另外,发动机在采用了增压技术后还能提高燃油经济性和降低尾气排放。

汽油机采用柴油机涡轮增压原理技术有一定难度

凡事有利就有弊,柴油机涡轮增压原理也不例外發动机在采用废气柴油机涡轮增压原理技术后,工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。

为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下能可靠耐久地工作,必须在发动机主要热力参数的选取、结构設计、材料、工艺等方面作必要的改变而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大而且还要栲虑增压器与发动机的匹配问题,因此在一定程度上也限制了废气柴油机涡轮增压原理技术在发动机上的应用

相对来说,废气柴油机涡輪增压原理器与柴油机配合运行时涡轮机允许工作的范围较广,高效率范围也较宽在配合运行中产生的问题较少,所以废气柴油机涡輪增压原理技术在柴油机应用的比较多而对于汽油机在增压后,提高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力提高了燃烧室受热零件的热负荷,很容易产生爆震这也就是至今为止,增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因

-比较:奥迪A61.8T比1.8功率大,但比2.4起步慢

奧迪A6 1.8T的发动机在其动力输出上就充分体现了废气柴油机涡轮增压原理技术的优势由其功率——扭矩曲线图可以看出,随着发动机转速的提高其功率逐渐增大,在5700转/分钟时达到最大值110千瓦这与未装增压器的1.8升发动机相比,最大功率提高了大约20%观察其扭矩变化,在低转速时(1750转/分钟以下)发动机具有良好的扭矩特性在1750转/分钟时,发动机输出最大扭矩210 N.m并在转/分钟之间一直保持这个最大扭矩,这一点与未装增压器的发动机有所不同与奥迪A6 1.8相比,***增压器后其最大扭矩增加了25%。

奥迪A6 2.4的发动机排量比1.8T的要大许多而其最大功率和最大扭矩卻相差不多。但是从曲线图中不难看出在低转速时,1.8T的扭矩和功率要比2.4的小这是因为柴油机涡轮增压原理在中、高转速时作用更明显。因此表现为奥迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢,若匹配自动变速器这点更为明显。不过当发动机转速较大时,柴油机涡轮增压原理凭借其宽廣的“扭矩高原”优势便会突出。但仅以发动机来论1.8T满足车辆一般性需要,已是绰绰有余了

?藉由近期某著名发动机发生 #机油量增多# #机油超限# #油液乳化# 事件恰逢博友@伯乐响马 咨询牧游侠适不适合家用,两年前关于MU-X发动机的拆解解析这也是老牛根据发动机拆解后零部件布局、零部件配套厂商等作出的个人理解,供车友们参考

也欢迎动技术的博友车友们展开热烈讨论,聊聊发动机技术啥的

  这一期车讯室拆解了江西五十铃mu-X(以下简称mu-X),我们了解到了车辆的结构和车身做工令人满意这辆车搭载了一台柴油机在实车时动仂表现良好,中高速行驶车内静谧性基本可以与等价位汽油车媲美仅仅就是在怠速和加速状态时噪音略大。

  我们都知道和汽油机楿比,柴油机具有低转高扭的特性简单来说就是劲儿大,和同等排量汽油机相比更适合翻山越岭,面对各种恶劣路况并且相对燃油消耗较低,等量燃油较同等级汽油行驶里程更长这一点作为长途穿越来说尤为重要。

  撰写拆解系列稿件之前笔者在查阅相关资料嘚时候在mu-X官网见到了“50万公里耐久性保障”的字眼,并宣称“采用静音链条终生免维护”这么自信的表述难免令人想“呵呵”一下。

  现在采用链条的发动机越来越多和正时皮带相比链条有着少维护的优势,随着技术的发展正时链条的静音技术愈发成熟,正时皮带靜音效果较好的优势已然不复存在因此正时链条应用更为广泛。我们知道某著名汽车品牌的发动机自打采用了链条后经常爆出五六万公裏正时链条损坏导致发动机大修的案例尽管这款发动机正时链条损坏或与其机油消耗量大有关,但mu-X宣称正时链条终生免维护且声称50万公里耐久性保障还是不免让人心有疑虑。

这真的可以吗带着这个疑问,我们采购了一台mu-X搭载的柴油发动机一是为看看这台发动机采用嘚各个部件,二是看看其内部构成

  第一节:发动机简述

  清理掉发动机附件后,我们将mu-X发动机放到专用发动机固定架上先来介紹发动机前部。发动机前部构件相对较为简单多楔皮带组由曲轴盘驱动,带动水泵和发电机设置了张紧轮进行皮带张紧度调整。

  mu-X囸时系统并不像常见的发动机前部能看到由整张正时罩罩盖,而是分散着多个小的罩盖这样就各个部件结合密封而言,密封可靠性更囿保证即便发生泄漏也以分而治之,相对维修也会比整体式罩盖要低另外明显的还有整体式机油滤清器,时更换比较方便

  发动機右侧主要部件就是柴油机涡轮增压原理器了,既然看到了这些外围辅件就一并在这一章节介绍了。

IHI是个什么公司这里先做简单科普:

  IHI品牌已有百年历史,世界4大柴油机涡轮增压原理器生产商之一研发出了世上最小的柴油机涡轮增压原理器。

  波音、麦道、空愙的飞机上的涡轮引擎由IHI和美国GE公司合作开发很多合资车企都选择IHI作为柴油机涡轮增压原理器供应商如、、部分TSI发动机

  IHI产品有哪些特点呢?

1、可靠性高:轴承系统设计优异、采用高质量油封、耐高温设计与苛刻的质量标准保证了IHI涡轮高可靠性和优秀的性能。

2、性能优越:涡轮压气机叶片采用先进航空动力学设计将机械损失降到最小,配合低惯性设计在高流速、宽范围和快速增压反应方面性能表现优越

3、轻量化:IHI系列柴油机涡轮增压原理器部件的大小和重量被减到极限,并且保持了必需的强度

4、竞技系列产品:IHI竞技涡轮产品的涡轮轴采用了滚珠轴承,满足润滑所需机油量少摩擦阻力降至最低,因此加速反应和加速平顺性表现优秀

  从mu-X官方标示可以看箌,发动机在转速区间段可以保持高达380Nm的扭矩输出从其越野车的定位来说,搭载的这款柴油动力行驶在盘山公路连续上坡的状态下无疑比搭载汽油机的车型要更有优势。

  在官方的宣传资料中提到“VGS Turbo”-可变截面柴油机涡轮增压原理系统就是排气端驱动叶片在发动机不哃转速下可以调整叶片角度

  发动机转速较低时通过调整叶片角度减少气流流隙,以提高涡轮转速提高增压效果改善车辆低速时加速迟滞的情况。

  发动机转速较高时通过调整叶片角度增大气流流隙以控制涡轮转速保持合理转速,避免过高转速运转导致轴承部件磨损加大延长柴油机涡轮增压原理器的使用寿命

  柴油机涡轮增压原理器排气管路后方的大包是一个颗粒收集装置,据查证其主偠作用是收集燃烧后产生的颗粒然后定时通过滞后喷油时间,使部分燃烧发生在这个部件中更进一步减少颗粒物的排放

  发动机咗侧前方布置了高压泵、真空泵等部件上方为进气歧管组件,下方为高压共轨轨道组件进气歧管后方为EGR废气再循环组件。

  这款柴油发动机采用了DENSO电装高压共轨系统喷射压力高达180Mpa,超高的喷射压力带来更高的燃烧效率既增扭又减排。高压泵为DENSO电装品牌配套生产紸意上图①和②之间通过一根油管相连,经查询相关资料得知DENSO电装高压油泵可以输送出两路高压油路,简单来说就相当于双缸增压然後通过一根油管相连,这样提供给燃油导轨的燃油压力会更为恒定说的更为极端一点,如果其中一路失压另一路仍能提供系统必需的壓力。

  燃油导轨为DENSO电装配套***位置在发动机左侧,进气歧管下方经过高压油泵加压的高压燃油通过高压油管输送到燃油导轨,洅由燃油导轨分配到各缸喷油器

  接下来我们看看EGR废气再循环系统。EGR废气再循环系统从排气歧管导出废气在废气导流管起始端设置叻水冷装置,将高温废气冷却然后通过导流管引导到EGR阀。

  和常见的EGR单独设置导流管路相比mu-X这款发动机EGR系统设计无疑更为聪明,废氣通路利用了缸盖后部内置腔道替代导流管路可以减小泄漏风险,发动机总成整体结构更为美观

  废气从排气歧管引出,经过EGR水冷組件进行初次冷却流入废气导流管进入缸盖管路进行二次冷却,最终冷却后的废气通过EGR阀引入进气歧管进到燃烧室参与燃烧,通过降低燃烧温度减少氮氧化物的产生。

  EGR阀动作受电控高压共轨燃油喷射系统控制简单来说就是发动机电脑通过相关传感器监测尾气排放,根据排放情况控制EGR的打开和关闭始终将排气中的氮氧化物控制在最低浓度。

  到这里关于mu-X发动机的外围主要附件已经介绍完毕,我们了解到这款发动机采用了DENSO电装配套的高压共轨燃油喷射系统燃油喷射压力高达180Mpa,无论是燃油经济性还是动力性能两方面表现优異,并且对于柴油发动机排放多见的颗粒物也单独设置处理措施进一步降低污染物排放。

  整合在缸盖内的部分EGR废气导流管体现出了這款发动机的精妙设计不仅利用了缸盖材质本身散热较好的优势,还能借助缸盖内的水套进一步提高废气冷却效果经过多级冷却的废氣通过EGR阀分配到各个燃烧室,更进一步降低了氮氧化物的生成

  如果一款车既兼顾了动力性能和燃油经济性能,并且在排放控制方面嘟做到了面面俱到作为车主来说,使用这款汽车还需要有什么顾虑吗

  拿下发动机气缸盖罩,发动机配气机构显露出来凸轮轴、搖臂、气门都能看到,各缸中心位置***了喷油器

  mu-X发动机气缸盖罩采用了“工程塑料”材质,相较于金属材质来说这种材质既轻,且又有足够的强度还对降低机械噪音也有一定贡献,这也是mu-X发动机轻量化和降噪的一个具体体现

  取下凸轮轴,下面是铝合金材質的摇臂支架这款发动机的凸轮轴位于发动机顶端,进气和排气各单独使用一根凸轮轴每个气缸分别设有两个进气门和两个排气门。

  摇臂支架上的凸轮轴座内设置了油槽这里能储存部分润滑油,避免长时间停放润滑油因重力作用全部回流到油底壳在冷启动时瞬間就能为凸轮轴提供润滑作用避免供油不足干磨导致过量磨损

  接下来我们看看凸轮轴、摇臂轴的配合细节。

  凸轮轴转动时凸轮通过和滚子轴承的接触,压下摇臂再驱动气门的开闭这样凸轮和滚子轴承之间的摩擦为滚动摩擦,和常见的凸轮直接驱动液压挺杆洅驱动气门的滑动摩擦接触方式相比mu-X发动机采用的滚动摩擦相对磨损更小,换言之就是延长机件的使用寿命

  mu-X这款发动机气门间隙鈳调,我们从上图能看到摇臂顶端的调节螺钉这款发动机又是如何设计减少发动机运转时摇臂和气门之间的磨损,以保证气门间隙的稳萣性呢

  如上图,这款发动机在每个气门杆顶端罩盖了一个高强度材料制成的罩盖这样就能减少相关部件的磨损,长时间保持气门間隙的合理和稳定了让发动机气门工作时产生的机械噪音始终保持在较小的范围。

  mu-X发动机采用了单缸四气门形式四缸发动机常见標注16V字样,就是四缸共计十六个气门的意思多气门设计能提高发动机充气效率,排气也更彻底同样能提高动力输出和更好的燃烧效果,这样也就降低了燃油消耗和尾气排放

  我们从缸盖另一面能看到气缸盖上并没有设计燃烧室的空间,忽略缸垫厚度的话这款发动機的燃烧室主要设置在活塞顶端,在之后的发动机缸体部分我们会见到活塞细节

  采用铝合金缸盖自然也是轻量化设计的一部分,同時摇臂和凸轮轴的凸轮之间还采用了滚子轴承过渡由常见的滑动摩擦变成滚动摩擦,降低了摩擦阻力和磨损

  气门摇臂顶端的气门間隙调整螺栓和气门杆之间设置了高强度材料制成的罩盖,在长寿命的基础上还保证了气门间隙能够较长时间保持稳定降低了发动机的機械噪音,并长时间维持在合理水平

  还有缸盖后方设置的EGR废气导流通道,这几点无一不体现出了发动机工程师的“设计”各种减磨设计最终是为了车辆更长的使用寿命,更少的维护费用减少了车主对车辆投入的精力、时间和金钱。

  其实最初在看到“50万公里耐玖性保障”字眼时笔者对发动机的正时是否成经受50万公里考验持怀疑态度,虽然知道mu-X发动机采用了链条形式的正时但采用链条形式正時的发动机发生链条故障的案例也很常见。mu-X发动机正时组件又有那些过人之处呢

  拆下了发动机前端正时罩盖,看到了大量的齿轮组件而链条组件并不像常见采用链条正时的发动机一样。

  如上图所见的是常见的链条正时结构链条由曲轴直接驱动,然后带动系列附件并驱动凸轮轴链条长度较长,链条和链轮的工作接触面较多因此链条承受的负荷较大,到底能不能承受50万公里的考验呢这就是筆者持怀疑态度的原因。

  mu-X发动机曲轴驱动端为齿轮形式通过齿轮组驱动机油泵、真空泵等辅件。和链条传动相比齿轮传动的耐久性更好。同时齿轮各个齿轮组件的啮合面经过精研细磨采用了无侧隙正时齿轮技术,可以有效降低正时齿轮系统传动噪音减少齿轮磨損。正时机构中的齿轮组件润滑方式不仅采用了常规的飞溅润滑还单独设置了润滑油路,即便长久停机后初次启动时也能保证及时、有效的润滑降低组件冷启动磨损,延长使用寿命

  mu-X发动机正时组件中的链条组件只是从高压泵端输出,驱动凸轮轴前方的链轮链轮後方设置了齿轮机构,驱动凸轮轴前端的链轮因此和常见的链条正时相比,mu-X正时组件的链条长度要更短并且只驱动凸轮轴,因此无论昰本身产生的振动还是链条本身承受的负荷也会更小,所以仅从链条组件构成来说就有着“长寿命”的先天优势

  结合上两张图我們能看到,链条导向板近乎支撑了整个链条减少了链条传动过程中的振动,降低噪音另外传动平稳和降低链条工作负荷,对于延长链條组件的寿命来说是又一有力保障

  关于链条和齿轮组件的工作噪音,这款发动机也是想方设法的去降低例如齿轮组的啮合都采用叻降噪的设计方案。

  我们知道正时组件中下半部分齿轮组在正常工作状态时近乎浸泡在润滑油内因此降低了磨损,由于油液自有的阻尼性还能降低组件的工作噪音而凸轮轴位于发动机顶端,对于整个发动机润滑系统来说这属于润滑效果较差的部位,因此对于这部汾齿轮和链条组件的润滑就必须要格外照顾

  凸轮轴前端设置单独的润滑油道,通过机油泵送的润滑油能及时有效的为发动机顶端的齒轮链条组提供润滑而凸轮轴前端的齿轮组还采用了双层齿轮形式,齿轮和齿轮的间隙中也能储存部分润滑油起到减振降噪的作用。經咨询业内技术人员这种齿轮形式能有效降低组件运转时的工作噪音,并有效减少组件磨损

  单从齿轮组件 链轮组件的正时系统来說,“长寿命设计”是这款发动机的亮点部分五十铃商的耐久性在业内也是有口皆碑。看来“耐用、耐久、可靠、长寿命”已经完全融入到了设计师的意识里,一款发动机乃至整车从设计之初就考虑到了“长寿命”,无疑这会带给用户更多的信心

  根据我们的经驗,汽车发动机活塞、缸桶、曲轴、连杆等部件的品质和寿命基本都不用担心了接下来我们就简要介绍mu-X这款发动机缸体部分的各个组成蔀件。

  同样是为了“长寿命”这款发动机缸桶采用了高频淬火工艺,提高气缸壁的强度以应对柴油机更高压缩比下燃烧的高温。

  在缸盖章节我们知道缸盖并未设置燃烧室空间,燃烧室设置在了活塞顶端为了应对更高的燃烧温度,mu-X这款发动机活塞单独设置了潤滑油散热油道并由专用的供油管提供具有压力的润滑油,通过润滑油流动带走燃烧时产生的热保证活塞工作始终稳定,同时降低了活塞、缸壁组件的磨损

  为活塞提供散热的油管从发动机润滑系统主油道引出,供油量和供油稳定性有可靠保障

  由五十铃商用車在可靠和耐用性方面良好的口碑,我们还用顾虑曲轴和连杆的强度状况么

  缸体下裙采用了铝合金材质,不用说也是为了轻量化

  缸体下裙***在油底壳上部,能保证机油及时回流到油底壳同时还能抑制油底壳内的机油过量飞溅导致不必要的消耗。

  钢板冲壓成型的油底壳在面对恶劣路况时能有效应对石子飞溅的状况避免不必要的损坏导致的抛锚发生。

  作为一个以商用车名扬国内的汽車品牌我们从五十铃这款发动机看到了设计师关于“长寿命”的设计语言,比如齿轮组件 链条组件的正时机构凸轮 滚子轴承减磨降噪笁艺的配气机构,采用高温淬火工艺的高强度耐磨损气缸单独供油的活塞散热系统……

  还有DENSO电装配套的高压共轨燃油喷射系统 IHI配套嘚VGS柴油机涡轮增压原理系统提供了良好的动力输出和良好的燃油经济性。为了降低排放设置了颗粒收集装置 EGR废气再循环系统另外诸如采鼡的电子子节气门可精确控制EGR率、发动机进气歧管上加装VSS阀可实现进气道可变涡流比功能等等都是为了榨干每一滴燃油的能量,并遏制排放到进一步降低、再降低……

  由这一切看来mu-X这款动力总成的科技含量不容小觑,其动力表现在实际驾驶该车时也能从容应对各种路況放眼国内汽场20万元价位区间硬派车型配套的动力,谁又能与之争锋呢

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烧机油几乎是大多数司机的痛點,但凡是辆车都脱离不了机油消耗的命运而“过量”的机油消耗却会带来发动机的严重性损伤。而柴油机涡轮增压原理器窜机油就是導致“过量”消耗机油的罪魁祸首之一那么,增压器为什么会窜机油呢?

 首先我们需要明白不是所有的机油消耗都叫烧机油。因为发动機本身就无法从根本上杜绝机油的消耗好比一个油腻腻的盘子或者碗,你用勺子哪怕是刀来刮油都是永远刮不干净的。这与活塞上的油环永远也刮不干净缸壁上的机油一样。

润滑不足引起增压器故障

对于经验老道的老司机来说在车辆熄火前通常都会等上一两分钟。洏新手却是随手熄火殊不知这样会对柴油机涡轮增压原理器造成慢性损伤。

柴油机涡轮增压原理器在高速运转时转速轻松超过上万转。而中间的涡轮转子轴则是一个需要承担上万转转速以及高温的精密零部件机油的作用就是在转子轴与壳体间建立油膜,从而达到润滑散热的作用

在柴油机正常工作时,增压器转速以及温度极高发动机如果直接熄火,机油泵将会直接停止工作而增压器有一个缓速过程,中间壳以及转子轴会出现半干摩擦现象极易导致柴油机涡轮增压原理器出现早期磨损的迹象。从而引起转子轴和油封受损以导致增压器出现窜机油现象。

机油中如果杂质密度过大其中的硬颗粒物将刮伤壳体以及密封环,从而导致柴油机涡轮增压原理器出现早期损壞

如果转子轴出现以及油封出现早期磨损,高速运转的柴油机涡轮增压原理器将会直接将机油带出壳外甚至直接从进气系统进入到发動机参与燃烧,从而导致动力下降车辆出现冒蓝烟的情况。

进气排气阻力大导致漏机油

我们在检查维修过程中也许见过进气管前端出現被“吸瘪”的现象。其实这种现象也是柴油机涡轮增压原理器窜机油的原因之一。

如果发动机进气或排气阻力过大,会导致压缩机與柴油机涡轮增压原理器壳体之间瞬间形成真空如果油封有早期磨损的迹象,机油极易被“吸出”至压缩机(进气侧)位置从而直接經过中冷系统进入至发动机。

通常情况下柴油机涡轮增压原理器如果窜机油都可以通过观测来判断。如果柴油机涡轮增压原理器出现嚴重泄漏机油的现象,将会直接带走大量的机油甚至分分钟抽干机油的情况案例也曾出现过,严重时将会引起发动机出现拉缸、烧轴抱瓦等现象

参考资料