重型載貨柴油車渦輪增壓器使用分析論文

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編者按：本文主要從廢氣渦輪增壓器的基本知識及工作原理；影響增壓器使用壽命的因素；廢氣渦輪增壓器使用注意事項；廢氣渦輪增壓器常見的故障及排除四個方面進行論述。其中，主要包括：渦輪增壓器是用來提高發(fā)動機功率和減少排放的重要部件、柴油機經(jīng)過增壓以后性能發(fā)生了變化、增壓器的損壞和磨損總是在柴油機及其附近出現(xiàn)故障之后發(fā)生、潤滑油用來潤滑冷卻增壓器、柴油機的起動、熄火的操作方法不正確也將嚴重影響增壓器的壽命、增壓器工作的好壞也依賴于進氣系統(tǒng)、廢氣中很小的顆粒進入渦輪機將導致增壓器的損壞、使用正確牌號的潤滑油，并定期更換、發(fā)動機發(fā)動以后應怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘、熄火前，發(fā)動機也應怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘、內(nèi)部機油容易有部分的結(jié)焦、禁止柴油機長時間急速運轉(zhuǎn)、壓氣機喘振、增壓器在運轉(zhuǎn)中發(fā)出雜音等，具體材料請詳見。

摘要：針對影響增壓器的使用壽命因素，故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護費用。

關(guān)鍵詞：廢氣渦輪；增壓器；故障診斷

近年來，隨著汽運公司車輛的更新?lián)Q代，一些重型載貨柴油車上普遍使用了渦輪增壓器，但在使用中常發(fā)生廢氣渦輪增壓器早期損壞的故障，分析其原因，主要是對增壓器的使用，維護不當造成的?，F(xiàn)對影響增壓器的使用壽命因素，故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護費用。

1廢氣渦輪增壓器的基本知識及工作原理

渦輪增壓器是用來提高發(fā)動機功率和減少排放的重要部件。渦輪增壓器本身不是一種動力源，它利用發(fā)動機排氣中的剩余能量來工作，其作用是向發(fā)動機提供更多的壓縮空氣。它利用發(fā)動機排出的廢氣能量，驅(qū)動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪高速旋轉(zhuǎn)，壓力機將空氣壓縮進入發(fā)動機氣缸，增加了發(fā)動機的充氣量，可供更多的燃油完全燃燒，從而提高了發(fā)動機的功率，降低了燃油的消耗，同時由于燃燒條件的改善，減少了廢氣中有害物質(zhì)的排放，還可降低噪音。

柴油機經(jīng)過增壓以后性能發(fā)生了變化，它使柴油機的功率大大得到提高，增壓后發(fā)動機的功率可提高20%～40%左右，以WD615機為例，使發(fā)動機的機械效率提高，增壓后發(fā)動機的輔助系統(tǒng)消耗的功增加很少，雖然因為爆發(fā)壓力大，各摩擦表面上的摩擦損失有所增加，但發(fā)動機功率增加較多，機械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增壓后進氣壓力增高，燃燒條件改善，機械效率提高，油耗降低，發(fā)動機單位功率質(zhì)量大大降低，但發(fā)動機經(jīng)增壓后也帶來了新的問題，如：使發(fā)動機的機械負荷增加，發(fā)動機的熱負荷增加等等。

2影響增壓器使用壽命的因素

使用中我們發(fā)現(xiàn)，增壓器的損壞和磨損總是在柴油機及其附近出現(xiàn)故障之后發(fā)生，柴油機的許多不正常工況都會引起增壓器的損壞。增壓器出現(xiàn)故障，40%是由于潤滑不良造成的，40%是由于外界雜物通過增壓器所造成的，20%是其它原因引起的。

2.1潤滑油。潤滑油用來潤滑冷卻增壓器，但當增壓器正常工作時，其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高達每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)，潤滑油被打成泡沫狀，其冷卻和潤滑性能下降，因此潤滑系統(tǒng)必須保證能提供充足的潤滑油。若當600℃左右的高溫廢氣通過渦輪室時，軸承座得不到足夠的潤滑和冷卻，潤滑油將在其環(huán)形油道壁上結(jié)焦，逐漸堵塞油道。

潤滑油如果不清潔，也會很快損壞增壓器內(nèi)部零件。如含有灰塵、泥狀沉淀物和金屬微粒的潤滑油會迅速破壞各零件的配合間隙，刮傷和磨損軸承表面。這些都將會引起渦輪軸轉(zhuǎn)動阻力增大和失掉平，使軸的轉(zhuǎn)速下降，導致柴油機的功率損失增大，且轉(zhuǎn)動不平衡將很快導致增壓器零件的損壞。

如果潤滑油的質(zhì)量等級老化，油中的各種添加劑不能滿足增壓柴油機大負荷工作的潤滑要求，潤滑油將會加速氧化變質(zhì)，也會加劇柴油機和增壓器零件的磨損。

柴油機的起動、熄火的操作方法不正確也將嚴重影響增壓器的壽命。如果柴油機起動后，就立即將轉(zhuǎn)速升得很高，潤滑油不能及時到達增壓器軸承而加速磨損。柴油機熄火后，若不首先使增壓器冷卻降溫，而且突然熄火，停止向增壓器供給機油，會導致增壓器內(nèi)部零件過熱，軸承油道中的機油炭化阻塞油道，將有軸承被咬死的危險。

密封環(huán)泄露引起的渦輪后部積炭，將使旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動發(fā)澀，而損失功率。旋轉(zhuǎn)零件的不平衡是引起密封環(huán)泄露的一個重要原因。曲軸通氣孔或增壓器回油管堵塞或阻力過大，也能引起密封環(huán)泄露。

2.2進氣系統(tǒng)。增壓器工作的好壞也依賴于進氣系統(tǒng)，只有供給充足、干凈的空氣才能保證增壓器長期無故障工作，使壽命延長。所以應定期檢查所有進氣管接頭和軟管的密封性，防止漏氣。如果壓氣機到柴油機進氣管漏氣，充氣量減少，將導致柴油機冒黑煙。當有較大顆粒的灰塵或沙子進入壓氣機會立刻損壞增壓器。較小的顆粒也會使工作輪葉片彎曲或被割削，并使其失去平衡，引起軸承和密封環(huán)的磨損加劇。不平衡的旋轉(zhuǎn)件與軸承發(fā)生碰撞時，使軸承上的油道逐漸縮小，導致潤滑不良。隨著軸承的磨損，配合間隙增大，使壓氣機或渦輪機的工作輪葉片打擊殼體，這種故障的信號是噪音比平常增大很多。

進氣系統(tǒng)的進氣阻力應很小，如果空氣濾清器堵塞，進氣阻力增大，充氣量減少，增大功率損失，同時，壓氣機一側(cè)的密封環(huán)將會由于壓力差太大而泄露，引起潤滑油消耗量過大，這種故障的標志是在壓氣機工作輪葉片后面出現(xiàn)一層暗色的潤滑油膜。

2.3排放的廢氣。廢氣中很小的顆粒進入渦輪機，與顆粒進入壓氣機后果一樣，將導致增壓器的損壞。

柴油機燃油供油量過大，進氣阻力大，會使燃燒室內(nèi)可燃混合氣過濃而引起廢氣過熱，造成渦輪機殼體和油道過熱，廢氣從排氣管到渦輪室的通道泄露會降低渦輪機渦輪的轉(zhuǎn)速，增加冒煙，也會使渦輪機殼體過熱。這些都會導致渦輪室內(nèi)積炭及渦輪葉片的腐蝕。

潤滑油壓力過高，潤滑油將通過密封環(huán)滲入渦輪機也會造成渦輪室積炭。

3廢氣渦輪增壓器使用注意事項

廢氣渦輪增壓器經(jīng)常處于高溫下工作，進入廢氣渦輪端的溫度在600℃左右。增壓器轉(zhuǎn)子以每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，為了保證增壓器的正常工作，使用中應注意以下幾點：

（1）使用正確牌號的潤滑油，并定期更換。對渦輪增壓柴油機至少應使用CD級增壓機油。

（2）發(fā)動機發(fā)動以后，特別是在冬季，發(fā)動機點火后，應怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘，千萬不能轟油門，以防止損壞增壓器油封。

（3）熄火前，發(fā)動機也應怠速運轉(zhuǎn)幾分鐘，讓發(fā)動機、增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降下來以后再熄火，以防止猛轟油門，增壓器轉(zhuǎn)速很高，突然熄火，機油泵不打油，增壓器轉(zhuǎn)子仍在高速慣性運轉(zhuǎn)，干磨損壞軸承。

（4）由于經(jīng)常處于高溫下運轉(zhuǎn)，到增壓器的潤滑油管線由于高溫，內(nèi)部機油容易有部分的結(jié)焦，這樣會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞。

（5）檢修發(fā)動機時，應注意千萬不能讓雜物進入增壓器，以防損壞轉(zhuǎn)子。

（6）WD615機經(jīng)增壓后，空氣進入中冷器，有幾道橡膠管連線，要求在出車前、修車中檢查其連接情況，防止松動、脫落，以免造成增壓器失效和空氣短路進缸。

（7）禁止柴油機長時間急速運轉(zhuǎn)（一般不超過5min）因怠速時機油油壓較低，不利于增壓器的潤滑，容易使軸承過早磨損。

4廢氣渦輪增壓器常見的故障及排除

增壓器出現(xiàn)故障，不要匆忙的更換增壓器，應該尋找和判斷故障原因和部位，并盡可能地加以排除。這樣可以避免換上增壓器后同樣的故障重復出現(xiàn)。

4.1壓氣機喘振。如果增壓器在工作過程中向氣缸內(nèi)輸送空氣量不足，空氣壓力將產(chǎn)生極大的波動，在壓氣機端發(fā)出異響，如氣喘的響聲，這就是喘振。由于喘振，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，功率下降，排氣冒黑煙。

產(chǎn)生喘振的原因是進氣系統(tǒng)堵塞，如空氣濾清器濾芯嚴重阻塞，進氣管內(nèi)油污太多阻塞。增壓器的噴嘴環(huán)流通道發(fā)生變形也會造成喘振。最好是每次二級保養(yǎng)更換空氣濾芯，車運行十萬公里左右，清洗進氣通道。

4.2增壓器在運轉(zhuǎn)中發(fā)出雜音，發(fā)出金屬的撞擊，摩擦聲、或者產(chǎn)生振動，是增壓器轉(zhuǎn)子和渦殼之間發(fā)生了變化，應拆卸轉(zhuǎn)子檢修、調(diào)整。

4.3增壓器在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了強烈的震動。這是由于轉(zhuǎn)子組不平衡，軸承損壞造成的，應更換軸承及進行轉(zhuǎn)子組的動平衡校驗。

4.4增壓壓力下降。該故障的主要原因是進氣道堵塞，并進入中冷器的進氣道連接軟管松脫，破裂造成。

4.5增壓器突然停止運行，發(fā)動機功率下降。這是增壓器軸承損壞，轉(zhuǎn)子組燒死所致。應更換軸承，如損壞嚴重應更換增壓器總成。油封漏油也應及時檢修更換。