車用柴油機廢氣渦輪增壓器損壞的原因及對策

黃安華

（大連市金州區(qū)65066部隊，遼寧 大連 116100）

廢氣渦輪增壓器是安裝在發(fā)動機上用來增加進氣壓力的裝置，它利用柴油機排出的廢氣能量驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，帶動同軸的壓氣機一起高速旋轉(zhuǎn)，將新鮮空氣加壓后進入汽缸，增加了汽缸充氣量，從而可以向汽缸內(nèi)噴入更多的柴油。柴油機采用廢氣渦輪增壓器后可提高功率 (20%～40%)，并增大扭矩、降低油耗、減少排氣污染。尤其在高原地區(qū)效果更為明顯。隨著車輛技術的不斷發(fā)展，廢氣渦輪增壓器已廣泛應用于各種型號柴油機（車） 上。

圖1

一、廢氣渦輪增壓器的基本結(jié)構及工作原理

廢氣渦輪增壓器的基本結(jié)構及工作原理如圖1所示。發(fā)動機工作時，排出的具有一定壓力的高溫廢氣沿著排氣管進入渦輪室內(nèi)的噴嘴環(huán)上，廢氣通過噴嘴噴射到渦輪上，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)速就越高，最高可達10萬r/min以上。廢氣通過渦輪中心部位流出，再經(jīng)過排氣管和消聲器排出機外。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時壓氣機葉輪也以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過濾的空氣吸入壓氣機室內(nèi)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將吸入的空氣甩向葉輪邊緣，增加空氣的速度和壓力后，使其進入擴壓室，使氣流降速增壓，再繼續(xù)通過環(huán)形壓氣機外殼，使壓力繼續(xù)升高到150～200kPa進入汽缸中，使發(fā)動機輸出更大的功率和扭矩。

二、廢氣渦輪增壓器早期損壞的主要原因

由于廢氣渦輪增壓器安裝在排氣管上，處在600～700℃高溫的工作環(huán)境下，極易造成增壓器故障或早期損壞。其原因主要有以下幾點。

1.潤滑不良

（1） 油壓調(diào)整不當

正常情況下，發(fā)動機怠速時機油的壓力應為196～392kPa。若機油壓力過低，使?jié)櫥瑮l件變差，易造成轉(zhuǎn)子軸頸和軸承的磨損燒蝕。若機油壓力過高，軸承兩端的密封環(huán)會失去作用，使機油竄入渦輪室或壓氣機室，造成發(fā)動機燒機油。

（2） 潤滑油路不暢

潤滑進油路不暢，會加速轉(zhuǎn)子軸及浮動軸承的磨損；增壓器機油回流不暢，機油會竄入渦輪室或壓氣機室發(fā)生漏油故障。回油不暢原因除了管路阻塞外，油底殼內(nèi)的潤滑油平面過高也是原因之一。

（3） 機油品質(zhì)差

機油含雜質(zhì)過多，將加速軸承磨損，當過度磨損時，葉片會與殼體發(fā)生摩擦。機油使用時間過長、使用環(huán)境惡化或是機油內(nèi)混有水分等，都會導致機油氧化變質(zhì)，失去潤滑和密封作用。機油黏度過大，其流動阻力增大，造成摩擦面供不上油或供油滯后。機油黏度過小會造成機件半干或干摩擦，發(fā)生軸承燒蝕故障。

2.進排氣系統(tǒng)有故障

（1） 進氣不清潔

空氣濾清器不清潔或發(fā)生故障，其過濾作用下降或失效。這樣，進入增壓器壓氣機室的空氣中夾雜灰塵等雜質(zhì)，易使壓氣機葉片彎曲或被削割，進而轉(zhuǎn)子失衡、振動及噪聲增長、軸承密封磨損、增壓器漏油、燒機油冒藍煙。

（2） 進氣系統(tǒng)堵塞

如空氣濾清器堵塞和進氣膠管變形，使進氣量不足，造成壓氣機喘振、增壓壓力下降、發(fā)動機輸出功率下降、增壓器使用壽命降低。

（3） 排氣系統(tǒng)漏氣

排氣系統(tǒng)有漏氣，將不能很好地利用廢氣能量，渦輪失轉(zhuǎn)、發(fā)生嘯叫，柴油機功率下降。排氣系統(tǒng)不密封，還容易混入灰塵等雜質(zhì)，影響渦輪的正常運轉(zhuǎn)。

3.使用操作不當

（1） 發(fā)動機啟動后立即高速運轉(zhuǎn)

發(fā)動機啟動，尤其在環(huán)境溫度過低或車輛停駛時間較長時，啟動后立即加速，這時增壓器內(nèi)潤滑條件還沒有建立，軸承磨損加劇，甚至卡死。

（2） 發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時間過長

怠速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也很低，渦輪室和壓氣室的氣體壓力低于軸承體內(nèi)壓力，怠速時間過長，會出現(xiàn)機油向兩端的壓氣機室和渦輪室泄漏而引起燒機油現(xiàn)象，并且軸承也得不到相應的潤滑和冷卻。

（3） 高速大負荷運轉(zhuǎn)后立即熄火

發(fā)動機長時間高速大負荷運轉(zhuǎn)后，渦輪室進口的最高溫度可達900℃，如果立即停機，機油也會停止流動，滯留的機油會因過熱而氧化，甚至燒焦產(chǎn)生積炭。而增壓器的轉(zhuǎn)子軸會因慣性而繼續(xù)高速運轉(zhuǎn)，軸承可能磨損。

（4） 維修保養(yǎng)不當

補充機油時沒有注意，使灰塵、顆粒等雜質(zhì)混入油中，造成轉(zhuǎn)子軸承拉傷。此外，檢修裝配時機件間隙調(diào)整不合適，影響轉(zhuǎn)子的動平衡，加速機件磨損。

三、預防增壓器早期損壞的對策

1.保證增壓器潤滑可靠

發(fā)動機使用機油應符合使用說明書規(guī)定；定期檢查機油的數(shù)量、質(zhì)量，并及時更換變質(zhì)機油。加注機油時，應防止雜質(zhì)進入油中；定期清洗或更換機油濾清器；認真做好換季保養(yǎng)，保證機油黏度適宜；保持發(fā)動機技術狀況良好，確保機油工作壓力和溫度正常。

2．保證進氣清潔、系統(tǒng)密封

定期清洗和更換空氣濾清器，檢查螺母或螺栓是否松動、膠管夾箍是否夾緊；檢查進排氣系統(tǒng)是否存在漏氣現(xiàn)象，必要時更換密封墊片。

3．正確駕駛操作

對于新增壓器，在啟動前，必須卸下進油管接頭，加注50～60ml的機油，防止啟動瞬間因缺油而燒壞軸承。發(fā)動機啟動后，應在怠速或高怠速運轉(zhuǎn)3～5min，待發(fā)動機溫度達到30～40℃后方可加速起步。車輛運行中，嚴禁采用加速—熄火—空擋滑行的操作方法。長時間高速行駛停車后，不要立即關閉發(fā)動機，應怠速運行3～5min，使軸承停轉(zhuǎn)后，再關閉油路熄火。

4.保持正常的工作溫度

增壓器工作時，渦輪外殼正常溫度為400℃左右，壓氣機外殼的溫度以不燙手為合適。在使用中，柴油機供油量不宜過大，供油時間不宜過晚，也不能長時間超負荷運轉(zhuǎn)或經(jīng)常轟油門。

5.定期對增壓器進行維護

在使用中，應經(jīng)常檢查并緊固增壓器三殼體的緊固螺栓，消除漏油、漏氣現(xiàn)象。按使用說明書要求，增壓器每工作約1 000h，對壓氣機葉輪清洗一次，檢查葉輪有無損傷及裂紋、軸承間隙及轉(zhuǎn)子軸向竄動量、轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡等，必要時應修復或更換。