涡轮增压系统构造及工作原理- 大数跨境

广州陈田湛隆汽车配件二手拆车件

2020-10-27

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文章图片仅作为参考案例，非统一车系外观构造

废气涡轮增压器和排气歧管是安装在一起的。增压压力再循环阀（N249）和增压压力限制阀（N75）都是可以单独更换的。在研发阶段，重点放在了发动机低转速时涡轮增压器的反应速率上。因此，涡轮和叶轮设计得非常精密，直径分别是37mm和41mm，如下图所示。

▲ 废气涡轮增压器结构

因此，涡轮增压在比怠速稍高一点的转速上就会启动。旁通阀的直径是26mm，来卸掉多余的排气压力。这样设计的结果就是在1250r/min的时候，就可以达到最大输出转矩的80%，在1500r/min的时候就达到了最大输出转矩200N·m，最大输出功率在5000~5500r/min之间达到。最大有效增压压力达到1.8bar的绝对压力。

大众增压器工作原理

大众发动机怠速运行时，空气再循环阀控制管通过空气循环阀（N249）与进气歧管相通，由于怠速时进气歧管真空度大，真空作用力使机械式空气再循环阀打开，增压器被直接卸荷，不起增压作用。当发动机高速运行突然松油门，进气歧管真空吸力不足以打开机械式空气再循环阀，电脑控制空气循环阀（N249），使机械式空气再循环阀真空控制管与真空罐相通，强大的真空吸力打开机械式空气再循环阀，增压器被直接卸荷。

当发动机处于中低速、小负荷运行时，N75断电，使增压压力调节单元控制管路与增压后的高压空气相通，若增压压力增大，作用在增压压力调节单元上的力也增大，旁通阀开口大，于是增压压力下降，实现自动调节。

当发动机加速或高速、大负荷运行时，N75由发动机ECU以占空比的方式控制，使增压压力调节单元控制管路与低压空气相通，增压压力调节单元上的作用力小，旁通阀关闭，增压压力增大。

增压压力调整电磁阀结构及检测

（1）大众、奥迪增压压力限制电磁阀（N75）

增压压力限制电磁阀（N75）工作原理图如下图示。

▲ 增压压力限制电磁阀工作原理

作用：控制增压压力；将压力气体引到压力单元；开旁通阀，降低增压压力。

增压压力的调节主要由增压压力限制电磁阀（N75）来进行相应的控制，它通过废气旁通阀进行系统压力的调节。

N75增压压力限制电磁阀本身连接了三个空气管，一个连接在涡轮增压器前部（未增压，相当于大气压力），一个连接在涡轮增压器后部（经过涡轮增压后的增压压力），还有一个连接在废气泄放阀上，控制泄压阀的打开和关闭，如下图所示。

▲ N75的三个空气管

在无电流状态下，N75关闭，增压压力直接作用在压力罐上。增压压力调节阀在增压压力较低时打开，这样在增压压力调节失灵时便会限制在“基本增压压力”，以避免超出最大增压压力，结果是丧失一些功率。

“基本增压压力”是不用调节便可达到的增压压力，为300~400mbar。废气涡轮增压器增压的最大限度是1.6~1.8bar。

（2）检查废气涡轮增压器的压力罐

检测的前提条件：从废气涡轮增压器经过增压压力限制电磁阀（N75）到压力罐的软管必须导通和密封；增压压力限制电磁阀（N75）正常。

（3）工作步骤

① 如下图所示，拧出螺栓（箭头）并取下废气涡轮增压器的隔热板。

▲ 拆下隔热板

② 如下图所示，将软管（箭头）从压力罐上拔出。

③ 将手动真空泵的软管接到压力罐的管接头上。

④ 将手动真空泵上的开关环沿箭头方向推至极限位置，反复操作手动真空泵。

⑤ 如下图所示，观察废气涡轮增压器压力罐的传动杆1，从约300mbar起，传动杆必须移动；在约800mbar时，传动杆必须位于调节行程的末端。

▲ 增压器压力罐的传动杆动作

⑥ 如下图所示，沿箭头A移动开关环，给手动真空泵放气。传动杆必须沿相反的方向移动。提示：检查传动杆在整个调节范围里的运动过程。它必须是连续的和无振动的。安装顺序与拆卸时相反。废气涡轮增压器隔热板的拧紧力矩为8N·m。

▲ 移动开关环

■ 失效影响：压力单元常通增压气体，增压压力降低，功率下降。

■ 检测：端子1~2间阻值R=26.2.Ω，打开点火开关，端子1与搭铁间的电压为12V；端子2与搭铁间的电压为12V，其控制电路如下图所示。

本期内容来自图书

废气涡轮增压系统

一、涡轮增压传感器故障分析

故障现象：

◆ 发动机怠速不稳

◆ 发动机加速无力

◆ 发动机故障灯点亮

◆ 汽油油耗增加

故障原因：

◆ 涡轮增压传感器损坏

◆ 涡轮增压传感器线束插接器接触不良、断路或短路

◆ 发动机控制单元故障

故障诊断

◆ 分析：

增压传感器可测量涡轮增压器和节气门体之间的压力范围。此发动机使用的传感器是三级大气传感器。该部分进气系统的压力受发动机转速、节气门开度、涡轮增压器增压、进气温度（IAT）、大气压力（BARO）和增压空气冷却器效率影响。传感器向发动机控制模块（ECM）提供一个与压力变化相关的信号电压。在正常操作条件下，点火开关处于“ON（打开）”位置且发动机关闭时，该部分进气系统的最大压力等于大气压力。当发动机在节气门全开（WOT）的情况下操作时，涡轮增压器可将此压力增加到约240kPa（34.8lbf/in2）。发动机怠速运行或减速时，此压力等于大气压力。

◆ 诊断

（1）增压空气冷却器由需要使用专用高扭矩固定卡箍的柔性管道系统连接至涡轮增压器和节气门体上。这些卡箍不可替代。在进行管道维修作业时，为了防止任何类型的空气泄漏，必须严格遵守紧固规格和正确的卡箍位置，这至关重要；

（2）使用烟雾发生装置或喷雾瓶中的洗洁精水查明进气系统和增压空气冷却器总成中的所有可疑空气泄漏；

（3）使用电脑诊断仪读取定格数据。存储DTC时，ECM将车辆和驾驶条件信息记录为定格数据。进行故障排除时，定格数据有助于确定故障出现时车辆是运行还是停止、发动机是暖机还是冷机、空燃比是稀还是浓，以及其他数据。

二、涡轮增压传感器电路

三、涡轮增压传感器维修检查操作步骤

1. 检查增压压力传感器的电源电压

拆下增压压力传感器插接器；根据下图以及表格中的值测量信号电压。

安装插接器。如果电压异常，则根据以下流程检查线束和插接器G31/T4bb/3端子—J623/T60a/9端子。如果正常，则检查增压压力传感器。

2. 检查增压压力传感器

拆下增压压力传感器插接器；根据下图测量增压压力传感器。将测量引线连接至增压压力传感器1、2号脚；将万用表旋至电阻挡；红、黑表笔分别连接两根引线；测量值为1.7kΩ；正常范围为1.0～2.0kΩ。

拆卸测量引线；连接增压压力传感器线束插接器。此步骤如果异常，则更换增压压力传感器；如果正常，检查线束和连接器（增压压力传感器-发动机控制单元）。

3. 检查线束和连接器（增压压力传感器-发动机控制单元）

断路检查：检查增压压力传感器T4bb/1端子与搭铁线；检查增压压力传感器T4bb/2端子与发动机控制单元J623/T60a/58端子；检查增压压力传感器T4bb/3端子与发动机控制单元J623/T60a/9端子；检查增压压力传感器T4bb/4端子与发动机控制单元J623/T60a/43端子；正常电阻应小于1Ω。

短路检查：检查增压压力传感器T4bb/1端子与搭铁线；检查增压压力传感器T4bb/2端子或发动机控制单元J623/T60a/58端子与车身搭铁；检查增压压力传感器T4bb/3端子或发动机控制单元J623/T60a/9端子与车身搭铁；检查增压压力传感器T4bb/4端子或发动机控制单元J623/T60a/43端子与车身搭铁。正常电阻应为10kΩ或更大。

如有断路或短路，则维修或更换线束和连接器（增压压力传感器-发动机控制单元）；如果正常，则更换发动机控制单元J623。

废气涡轮增压系统利用发动机排气的动力使进气增压，提高发动机充气效率。涡轮增压系统对吸入的空气进行压缩，增大气体密度，增加每个进气行程进入燃烧室的空气量，增加供油量，达到提高燃烧效率和燃油经济性的目的。

废气涡轮增压系统示意 ▲

废气涡轮增压器一般安装在进气歧管上。

废气涡轮增压器安装位置 ▲

涡轮增压器主要由蜗壳、涡轮、压缩机叶片、增压压力调节器等组成。

蜗壳入口与发动机排气口相连，出口与排气总管连接。压缩机入口与空气滤清器后方的进气管连接，出口与进气歧管或进气中冷装置连接。发动机排出的废气驱动涡轮旋转，带动压缩机叶片旋转，将进气增压后压入发动机。

涡轮增压器外观 ▲

涡轮增压器剖面 ▲

01

机械增压系统

机械增压器采用皮带与发动机曲轴皮带轮连接，利用发动机转速来带动机械增压器内部叶片，以产生增压空气送入发动机进气歧管内，工作温度界于70~100℃。

机械增压系统 ▲

机械增压器驱动 ▲

机械增压器是一种旋转转子式结构装置。增压器壳体内有两个转子同步转动，但方向相反，于是两个转子工作起来就像在“彼此啮合”。

机械增压器结构 ▲

在工作时（转子转动），叶片和外壁之间的空气就被从空气入口（吸入侧）输送到空气出口（压力侧）。

机械增压器工作原理 ▲

增压器通过电磁离合器与发动机曲轴连接或断开。部分发动机还带有增压空气冷却器，增压后的空气流经增压冷却器，冷却后被吸入气缸。

电磁离合器 ▲

增压空气冷却器 ▲

01

双增压系统

双增压系统是指把机械增压和涡轮增压结合在一起的增压系统，目的是为了更好地解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。

双增压系统 ▲

增压空气冷却 ▲
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