涡轮增压器系统及常见故障案例分析课件.ppt
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1、涡轮增压系统及常见故障案例分析涡轮增压系统及常见故障案例分析第 1 页区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 2涡轮增压系统及常见故障案例分析涡轮增压系统及常见故障案例分析目录目录技术背景 BMW废气涡轮增压器系统部件 涡轮增压系统控制部件工作原理 BMW各个车型涡轮增压系统案例分析(一)增压压力过高、过低故障分析案例分析(二)涡轮增压系统其它故障总结 总结区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 3技术背景技术背景BMWBMW涡轮增压器的种类涡轮增压器的种类双涡轮增压器单涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 4BMWBMW
2、涡轮增压器的种类涡轮增压器的种类双涡轮增压器双涡轮增压器 N54N63N74Page 5BMW涡轮增压器的种类单涡轮双涡管增压器N55N20N13区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 6BMWBMW涡轮增压器的种类涡轮增压器的种类双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器S63S63顶级发动机顶级发动机N63TU N63TU 发动机发动机区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 7双涡轮增压器双涡轮增压器系统概览系统概览1-发动机控制单元 MSD80 2-至真空泵的管路 3-电子气动压力转换器(EPDW)4-泄漏气体 PTC 加热装置5-增压运行模式的泄漏气体管路 6-气
3、缸列 2 增压空气进气管路7-气缸列 2 循环空气管路8-进气管压力传感器 9-气缸列 2 循环空气减压阀10-空气滤清器 12-节气门 11-增压空气压力和温度传感器13-气缸列 1 循环空气减压阀14-气缸列 1 循环空气管路15-增压空气压力管路16-增压空气冷却器17-增压空气集气管路18-气缸列 1 增压空气进气管路19-气缸列 1 废气旁通阀20-气缸列 1 废气旁通执行机构21-气缸列 2 废气旁通阀22-气缸列 2 废气旁通执行机构23-气缸列 1 废气涡轮增压器24-气缸列2 废气涡轮增压器25-至气缸列 2 的催化转换器26-至气缸列 1 的催化转换器N54涡轮增压系统区域
4、技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 8双涡轮增压器双涡轮增压器进气系统进气系统N54涡轮增压系统进气系统区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 9双涡轮增压器双涡轮增压器部件部件区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 10双涡轮增压器双涡轮增压器控制部件控制部件电气动压力变换器(电气动压力变换器(EPDWEPDW)()(2 2个)个)发动机控制系统通过减压装置阀门(旁通阀)调节增压压力,减压装置阀门由一个膜片箱气动调整,EPDW向膜片箱施加真空。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 11双涡轮增压器双涡轮增压器控制部件控制部件循环空气减
5、压阀(机械)循环空气减压阀(机械)用于降低节气门快速关闭时节气门前出现的增压压力峰值。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 12双涡轮增压器双涡轮增压器控制部件控制部件增压空气冷却器增压空气冷却器增压空气冷却系统用于提高功率和降低耗油量,最多可降低80 C。提高增压空气的密度,从而达到更好的燃烧室充气效果。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 13单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管增压器系统概览系统概览N55单涡轮双涡轮增压器区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 14单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管增压器进气系统进气系统区域技术会议,V5-CN-A,2
6、011年九月Page 15单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管增压器部件部件区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 16单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管增压器部件部件A-废气通道废气通道 1(气缸(气缸 1 3)B-废气通道废气通道 2(气缸(气缸 4 6)C-至催化转换器的接口至催化转换器的接口D-自进气消音器的入口自进气消音器的入口E-环形通道环形通道F-至增压空气冷却器的出口至增压空气冷却器的出口1-废气旁通阀废气旁通阀2-废气旁通阀杠杆臂废气旁通阀杠杆臂3-废气旁通阀真空罐废气旁通阀真空罐4-循环空气减压阀循环空气减压阀5-旁通通道旁通通道6-涡轮涡轮7-压缩机轮压缩机轮8 8-
7、冷却通道冷却通道9-涡轮轴涡轮轴区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 17单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管增压器控制系统控制系统1-涡轮;2-轴承座;3-压缩机;4-循环空气减压阀;5-真空罐;6-废气旁通阀。循环空气减压阀是一个电动阀区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 18增压器增压器控制系统控制系统1-1-节气门后的进气管压力传感器;节气门后的进气管压力传感器;2-2-进气温度进气温度/增压压力传感器;增压压力传感器;3-3-数字式发动机电子伺控系统数字式发动机电子伺控系统(DME)(DME);4-4-热膜式空气质量测量仪;热膜式空气质量测量仪;5-5-电动
8、节气门调节器;电动节气门调节器;6-6-推力换气阀推力换气阀7-7-压力变换器压力变换器节气门后的进气管压力传感器的作用?区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 19增压器增压器控制系统控制系统进气温度进气温度/增压压力传感器增压压力传感器进气温度/增压压力传感器固定在增压空气管上。这个组合传感器向数字式发动机电子伺控系统(DME)提供下列信息:-增压空气温度-增压空气压力区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 20双涡轮增压系统双涡轮增压系统冷却系统冷却系统用于涡轮增压器冷却的电动辅助冷却液泵N63 发动机使用一个 20 W 功率的附加电动冷却液泵来实现这种功能。
9、它也可以在发动机运行期间辅助涡轮增压器冷却系统进行工作。系统根据以下因素接通电动辅助冷却液泵:发动机出口处的冷却液温度 发动机油温度 喷射的燃油量。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 21双涡轮增压系统双涡轮增压系统冷却系统冷却系统增压空气冷却系统在 N63 发动机中,BMW 首次使用了一个间接增压空气冷却系统。此系统通过一个空气/冷却液热交换器吸收增压空气的热量。它的运行与下列数值相关:车外温度 增压空气温度与车外温度的差值。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N20Page 221、增压空气冷却器2、循环空气减压阀3、进气消音
10、器4、热膜式空气质量流量计5、废气涡轮增压器6、废气旁通阀7、催化转换器前氧传感器8、催化转换器9、催化转换器后氧传感器10、数字式发动机电子系统11、进气管压力传感器12、节气门13、增压空气温度和增压 空气压力传感器区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 23单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N20区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 24单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N20Twin Scroll 废气涡轮增压器功能TwinScroll 表示带有一个双涡管涡轮壳体的废气涡轮增压器。这样可以分别将两个气缸的废气引导至涡轮处。N20 发动机与其它 4
11、缸发动机一样采用将气缸 1 和 4、气缸 2 和 3 集成在一起的设计。这样可以更高效地利用脉冲增压效果。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 25单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N20定压增压和脉冲增压通过废气涡轮增压器实现发动机增压有两种工作原理:定压增压脉冲增压。脉冲增压通过从燃烧室排出废气形成脉冲。压力增大时就会产生作用在涡轮上的压力波。此时利用废气动能使压力波以脉冲方式驱动废气涡轮增压器。脉冲增压可实现涡轮增压器的快速响应特性特别是在转速较低情况下,因为此时脉动最强而在定压增压模式下涡轮前后的压力差此时尚小。定压增压定压增压是指涡轮前的压力几乎恒定不变。用于驱动
12、废气涡轮增压器的能量通过涡轮前后的压力差获得区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 26单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N204 缸发动机废气涡轮增压器前废气通道压力曲线图,各自和叠加1、气缸 1 排气门打开4、气缸 4 排气门打开在 4 缸发动机上可通过 TwinScroll 废气涡轮增压器来防止出现压力脉动减少的情况情况。其方式是将四个气缸分为两个通道在每个通道内都实现一个 2 缸发动机的压力情况。单涡轮双涡增压器脉冲增压原理区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 27单涡轮双管增压器单涡轮双管增压器N20N201、气缸 1 和 4 的废气通道2、气缸 2
13、 和 3 的废气通道3、废气涡轮增压器N20 发动机的排气歧管结构与 N55 发动机相同。它采用无间隙设计并与废气涡轮增压器焊接在一起。N20 发动机针对 Twin Scroll 废气涡轮增压器特殊功能采用四合二式排气歧管。因此气缸 1 和4、气缸 2和 3 的排气通道分别集成在一个通道内。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 28双涡管增压器双涡管增压器N63N631-节气门 2-增压空气温度和压力传感器 3-增压空气冷却器4-循环空气减压阀 5-进气消音器6-热膜式空气质量流量计 7-废气涡轮增压器8-催化转换器9-电子气动压力转换器10-废气旁通阀11-进气管压力传感器1
14、2-数字式发动机电子系统(DME)区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 29双涡管增压器双涡管增压器N63N631-进气消音器2-废气涡轮增压器 3-循环空气减压阀 4-热膜式空气质量流量计 5-用于增压运行模式的曲轴箱通风接头6-洁净空气管 7-增压空气管8-未过滤空气管9-增压空气冷却器10-增压空气温度和压力传感器11-节气门12-用于自吸式发动机运行模式的曲轴箱通风接头13-进气管压力传感器14-进气装置区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 30双涡管增压器双涡管增压器N63N63区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 31双涡管增压器双涡
15、管增压器N63N63循环空气减压阀关闭循环空气减压阀打开区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 32双涡管增压器双涡管增压器N74N741-未过滤空气进气2-未过滤空气管3-未过滤空气消音器4-接口,曲轴箱通风,增压运行模式5-进气消音器6-进气装置7-增压空气冷却器8-增压压力传感器9-节气门10-增压空气管11-热模式空气质量流量计(仅限美规和韩国规格)12-废气涡轮增压器13-增压空气温度传感器14-洁净空气管区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 33双涡管增压器双涡管增压器N74N741-位于催化转换器后的氧传感器(监控传感器)2-催化转换器3-位于催化转
16、换器前的氧传感器(控制传感器)4-用于控制废气旁通的真空罐5-废气涡轮增压器6-循环空气减压阀7-排气歧管区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 34双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器S63S63顶级发动机顶级发动机1、节气门2、增压空气温度传感器和压力传感器3、增压空气冷却器4、进气消音器5、热膜式空气质量流量计6、废气涡轮增压器7、废气旁通阀8、电控气动压力转换器9、催化转换器前氧传感器10、催化转换器后氧传感器11、催化转换器12、数字式发动机电子系统 13、进气管压力传感器区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 35双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器S6
17、3S63顶级发动机顶级发动机A、进气B、压缩后的热增压空气C、冷却后的增压空气1、进气管2、进气消音器3、热膜式空气质量流量计4、曲轴箱通风装置至洁净空气管接口5、废气涡轮增压器6、增压空气冷却器7、增压压力传感器8、节气门9、进气装置10、增压空气温度和进气管压力传感器区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 36双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器S63S63顶级发动机顶级发动机S63 顶级发动机装有两个采用 TwinScroll 技术的废气涡轮增压器。废气涡轮增压器在涡轮入口处有两个独立通道,可分别将两个气缸的废气引至涡轮叶片处。涡轮和压缩机轮经过稍稍改进后,废气涡轮增压器不
18、易受到泵的影响。因此取消了循环空气减压阀。由此产生的声响会在换档过程中单个气缸关闭时听到。区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 37双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器S63S63顶级发动机顶级发动机TwinScroll 表示带有一个双涡管涡轮壳体的废气涡轮增压器。这样可以分别将两个气缸的废气引导至涡轮处。在 S63 顶级发动机上的气缸组合方式为 1 和 6、4 和 7、2 和 8、3 和 5。这样可以更高效地利用脉冲增压效果。1、气缸 2 和 8 组合的排气歧管 12、气缸 4 和 7 组合的排气歧管 23、气缸 3 和 5 组合的排气歧管 14、气缸 1 和 6 组合的排气
19、歧管 25、隔离元件区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 38双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器N63TUN63TUF01/F02LCI-N63TU-涡轮增压系统区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 39双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器N63TUN63TUF01/F02LCI-N63TU-涡轮增压系统区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 40双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器N63TUN63TUN63TU 发动机有两个废气涡轮增压器。压缩机轮略有改进,现在装备了均匀大叶片。以前使用带五个大叶片和五个小叶片的双叶片。F01/F02LCI-N
20、63TU-涡轮增压系统区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 41双涡轮双涡管增压器双涡轮双涡管增压器N63TUN63TU取消取消发动机方面采取的措施是,通过发动机管理系统提高标准质量流量,从而降低泵送极限且可以消除增压压力。通过控制节气门和气门行程调节所需的质量流量。随后以即时控制方式减小过高的气缸充气和由此产生的过高扭矩,例如通过点火提前角向延迟方向调节。因此得到中性行驶特性。F01/F02LCI-N63TU-涡轮增压系统区域技术会议,V5-CN-A,2011年九月Page 42增压压力过高故障案例分析增压压力过高故障案例分析故障现象故障现象车型车型:X5 E70 N55:X
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