師華鈞

（3）渦輪增壓系統(tǒng)

N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)與N54型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理非常相似，通過(guò)2個(gè)相對(duì)較小且并聯(lián)的廢氣渦輪增壓器（圖94）實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下的快速響應(yīng)。通過(guò)廢氣旁通閥控制增壓壓力，此外還使用了循環(huán)空氣減壓閥。

①工作原理

廢氣渦輪增壓器通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)，即帶壓力的廢氣通過(guò)廢氣渦輪增壓器的渦輪并以此方式為同軸上的壓縮機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力。壓縮機(jī)對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行提前壓縮，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的進(jìn)氣量。這樣可提高噴射和燃燒的燃油量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。渦輪和壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)17.5萬(wàn)r/min，廢氣入口溫度最高可達(dá)950℃。由于溫度很高，因此N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣渦輪增壓器不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)相連，而且還集成在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液循環(huán)回路中。利用N63型發(fā)動(dòng)機(jī)上的電動(dòng)輔助冷卻液泵，還可在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后排出廢氣渦輪增壓器內(nèi)的余熱，從而防止軸承殼體內(nèi)的潤(rùn)滑油過(guò)熱。利用電動(dòng)輔助冷卻液泵的繼續(xù)運(yùn)行功能可排出廢氣渦輪增壓器內(nèi)的積熱，從而防止軸頸處機(jī)油焦化，這是一項(xiàng)重要的部件保護(hù)功能。

④雙渦輪增壓系統(tǒng)

渦輪增壓器的響應(yīng)速度對(duì)于N63型發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)非常重要。不允許對(duì)駕駛員的要求

（即加速踏板位置）做出延遲反應(yīng)，即不能讓駕駛員感覺(jué)到所謂的“渦輪效應(yīng)滯后”。N63型發(fā)動(dòng)機(jī)利用2個(gè)相對(duì)較小且并聯(lián)的渦輪增壓器解決了這個(gè)問(wèn)題，每列氣缸各驅(qū)動(dòng)1個(gè)廢氣渦輪增壓器。

小型廢氣渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)在于，在渦輪增壓器加速過(guò)程中，由于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，因此加速質(zhì)量較小，壓縮機(jī)可以更快達(dá)到較高增壓壓力。

③增壓壓力調(diào)節(jié)裝置

廢氣渦輪增壓器的增壓壓力與到達(dá)廢氣渦輪增壓器渦輪處的廢氣氣流有直接關(guān)系，無(wú)論是廢氣氣流的速度還是質(zhì)量，都直接取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)廢氣旁通閥調(diào)節(jié)增壓壓力。廢氣旁通閥由真空罐操縱，真空罐由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)電子氣動(dòng)壓力轉(zhuǎn)換器（EPDW）來(lái)控制。持續(xù)運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)真空泵產(chǎn)生真空并將其存儲(chǔ)在一個(gè)蓄壓器內(nèi)，這樣可以確保這些真空控制部件不會(huì)對(duì)制動(dòng)助力功能產(chǎn)生不利影響。

通過(guò)廢氣旁通閥可影響輸送至渦輪的廢氣氣流流量，達(dá)到所需增壓壓力時(shí)，廢氣旁通閥就會(huì)打開(kāi)，并使部分廢氣氣流通過(guò)渦輪，這樣可防止通過(guò)渦輪繼續(xù)提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)這種控制方法可處理各種運(yùn)行狀況。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速階段時(shí)，2個(gè)渦輪增壓器的廢氣旁通閥均關(guān)閉，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速期間，即可使全部可用廢氣氣流用于壓縮機(jī)加速。需要提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，壓縮機(jī)便可立即提供所需增壓壓力（不會(huì)感覺(jué)到延遲）。

在滿負(fù)荷情況下，達(dá)到最大允許扭矩時(shí)，通過(guò)部分開(kāi)啟廢氣旁通閥保持較高的恒定增壓壓力。壓縮機(jī)始終根據(jù)運(yùn)行情況保持相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。打開(kāi)廢氣旁通閥可降低渦輪的驅(qū)動(dòng)能量，從而限制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。避免超轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外不會(huì)進(jìn)一步提高增壓壓力，從而有利于降低油耗。在滿負(fù)荷運(yùn)行模式下，N63型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的最高壓力為80kPa。

④循環(huán)空氣減壓控制

N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)空氣減壓閥用于降低節(jié)氣門(mén)快速關(guān)閉時(shí)不希望出現(xiàn)的增壓壓力峰值，因此這些閥門(mén)對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲起到了重要作用，且有助于保護(hù)渦輪增壓器部件。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)關(guān)閉節(jié)氣門(mén)，進(jìn)氣管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生真空壓力。由于至進(jìn)氣管的通道已阻斷，因此會(huì)在壓縮機(jī)后形成無(wú)法消除的較大背壓。這樣會(huì)造成增壓器“泵氣”，這意味著會(huì)出現(xiàn)明顯的干擾性泵噪聲。出現(xiàn)這種泵噪聲的同時(shí)，廢氣渦輪增壓器還會(huì)承受導(dǎo)致部件損壞的負(fù)荷，因?yàn)楦哳l壓力波會(huì)向廢氣渦輪增壓器軸承施加軸向負(fù)荷。

循環(huán)空氣減壓閥是1個(gè)電動(dòng)閥。節(jié)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)將增壓壓力（節(jié)氣門(mén)前）及其提高值與存儲(chǔ)的規(guī)定值進(jìn)行比較。如果實(shí)際值超出規(guī)定值達(dá)到一定程度，循環(huán)空氣減壓閥就會(huì)打開(kāi)（圖95、圖96），從而使增壓壓力轉(zhuǎn)至壓縮機(jī)的進(jìn)氣側(cè)。這樣可防止出現(xiàn)造成部件損壞的干擾性泵動(dòng)作用。

⑤負(fù)荷控制

N63型發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)節(jié)氣門(mén)和廢氣旁通閥實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制。在此節(jié)氣門(mén)是主要執(zhí)行元件，通過(guò)控制廢氣旁通閥對(duì)增壓壓力進(jìn)行微調(diào)。滿負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門(mén)完全打開(kāi)，負(fù)荷由廢氣旁通閥進(jìn)行控制。由負(fù)荷控制圖（圖97）可以看出，在N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的所有運(yùn)行狀況下，廢氣旁通閥都根據(jù)特性曲線參與負(fù)荷控制過(guò)程。

N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓壓力控制受進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)位置、大氣壓力、進(jìn)氣管壓力及節(jié)氣門(mén)前的壓力等控制參數(shù)的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)這些參數(shù)控制電子氣動(dòng)壓力轉(zhuǎn)換器（EPDW）。通過(guò)所達(dá)到的增壓壓力（測(cè)量節(jié)氣門(mén)前的壓力）可檢查該控制結(jié)果。隨后將達(dá)到的增壓壓力與特性曲線的規(guī)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，必要時(shí)可根據(jù)比較結(jié)果校正控制參數(shù)。因此，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可對(duì)自身進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

⑥應(yīng)急運(yùn)行模式

如果運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)功能故障、不可信數(shù)值或與廢氣渦輪增壓調(diào)節(jié)相關(guān)的傳感器失靈，控制單元就會(huì)切斷廢氣旁通閥的控制，閥門(mén)完全打開(kāi)，不再進(jìn)行增壓。如高壓燃油系統(tǒng)、進(jìn)氣VANOS、排氣VANOS、曲軸傳感器、凸輪軸傳感器、增壓壓力傳感器、爆震傳感器及進(jìn)氣溫度傳感器損壞。

對(duì)相關(guān)增壓部件進(jìn)行診斷和修理時(shí)，要利用現(xiàn)有診斷技術(shù)判定這些部件是否確實(shí)是損傷部件。必須始終確保找到故障原因并排除故障。

a.不要草率地認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失和故障是廢氣渦輪增壓器的問(wèn)題。不要經(jīng)常隨意拆卸和更換運(yùn)轉(zhuǎn)正常的廢氣渦輪增壓器。如果排氣裝置排出藍(lán)煙，則要先檢查空氣濾清器內(nèi)是否有污物，或是否因磨損造成發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油消耗過(guò)高。此后才能檢查廢氣渦輪增壓器。如果廢氣渦輪增壓器運(yùn)行噪聲過(guò)大。則要檢查廢氣渦輪增壓器壓力側(cè)的所有連接部位。如果排出黑煙或功率下降，也要先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)和連接管路。

b.廢氣渦輪增壓器損壞的主要原因如下。

Ⅰ.潤(rùn)滑不足造成軸承失靈。因此使壓縮機(jī)輪和渦輪磨入殼體，密封墊損壞，此外連接軸也可能折斷。

Ⅱ.異物導(dǎo)致渦輪和壓縮機(jī)損壞。由此產(chǎn)生的不平衡會(huì)降低效率，且可能導(dǎo)致葉片斷裂。

Ⅲ.潤(rùn)滑油內(nèi)有污物導(dǎo)致軸頸和軸承上產(chǎn)生劃痕。潤(rùn)滑油孔和密封墊阻塞，且造成潤(rùn)滑油泄漏損失較大。通過(guò)一個(gè)安裝在壓縮機(jī)前的過(guò)濾器阻止來(lái)自外部的沙子、污物、螺栓和類(lèi)似物體進(jìn)入。該過(guò)濾器需定期（保養(yǎng)周期）進(jìn)行保養(yǎng)。要確保空氣濾清器至壓縮機(jī)空氣導(dǎo)管的凈空氣區(qū)域保持潔凈、沒(méi)有任何顆粒物。

c.不要對(duì)廢氣渦輪增壓器進(jìn)行任何更改。切勿嘗試更改增壓壓力調(diào)節(jié)控制桿。出廠前已對(duì)廢氣渦輪增壓器進(jìn)行最佳配置。如果廢氣渦輪增壓器運(yùn)行時(shí)的增壓壓力高于發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的允許限值，可能會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度過(guò)高，活塞、氣缸蓋或發(fā)動(dòng)機(jī)支架失靈，或觸發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)的安全功能和發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)急模式。

（待續(xù)）