渦輪增壓柴油機在大功率拖拉機上的使用

許凱 吳寧

渦輪增壓柴油機在大功率拖拉機上的使用

許凱 吳寧

柴油機的進氣方式分為自然吸氣和增壓吸氣，增壓吸氣又分為機械式和渦輪增壓式。自然吸氣的柴油機一直占據主導地位，以其技術可靠、性能穩定、經久耐用和維修方便等原因深受使用者的喜愛。近年來，大功率的農機具不斷涌現，拖拉機配置如空調、電液控制系統、液壓輸出系統等在大馬力拖拉機上使用越來越多，渦輪增壓器在大功率柴油機上逐漸推廣使用。

一、渦輪增壓吸氣柴油機和自然吸氣柴油機的區別

1.自然吸氣是柴油機在不經過任何增壓裝置的前提下，通過大氣壓將空氣壓入柴油機燃燒室的一種吸氣方式；渦輪增壓吸氣是通過渦輪增壓器將來自空濾器的空氣加壓，增加進氣量，從而提高柴油燃燒效率的一種進氣方式。也就是說，如果相同的一臺發動機，加裝渦輪增壓器肯定要比自然吸氣的進氣量要大，柴油燃燒更充分，柴油機所發揮的功率也要更大，這就是自然吸氣柴油機和渦輪增壓吸氣柴油機的最本質的區別。

2.自吸式柴油機在低速尤其是怠速時的安靜平順性、油門線性度比渦輪增壓發動機要好，因為自吸式柴油機進氣量比較平緩，拖拉機在低速狀態下車速比較容易控制。而渦輪增壓柴油機由于輸出功率較大，在一些低速微調或者油門微調方面較自吸式柴油機略有不足。同時，在冷車啟動噪音和結合平穩度上，自吸式柴油機表現得更好一些。

3.渦輪增壓柴油機優勢在于加速方面。渦輪增壓器增加了柴油機的進氣量，提高了柴油機的“肺活量”，在增壓器葉片達到一定高轉速后，發動機比自吸式柴油機明顯有后勁。

4.相同排量的自吸式柴油機和渦輪增壓式柴油機，增壓柴油機油耗高，輸出功率也大。但是要達到同樣功率的話，增壓柴油機要比自吸式柴油機省油，例如，排量為2.5L的自吸式柴油機，能發揮30kW的功率，而增壓柴油機只需要2.0L的排量，就能達到相同的功率。油耗低、燃燒充分，在排放方面，增壓式發動機比自吸式優秀，尤其是單位二氧化碳排放量上，增壓式發動機要低得多。

5.自吸式柴油機性能穩定，故障率低；渦輪增壓式柴油機由于增壓器處在高溫、高轉速下工作，況且拖拉機本身工作環境惡劣，加之保養操作不當容易產生疲勞損壞，故障率較高。

二、渦輪增壓進氣柴油機在拖拉機上的使用情況

在100馬力以下的拖拉機上，渦輪增壓柴油機應用量不是很大，在100馬力以上，尤其是150馬力以上拖拉機，渦輪增壓柴油機應用比較廣泛，究其原因，有三個，一是100馬力以上拖拉機主要應用于大田地作業，用戶對其動力性能要求比較高，增壓柴油機能提高作業效率，“趕時趕點”；二是以生產傳統中小馬力的柴油機生產廠家紛紛轉向生產大馬力柴油機，以增加柴油機缸徑、行程和缸數來提高發動機排量的話，要么是企業自身技術條件、加工水平達不到，要么是成本比較高，故而通過加裝渦輪增壓器來實現大功率輸出；三是國家一直提倡節能環保，對于柴油機的排放要求比較嚴格，短短幾年時間從國Ⅰ到國Ⅱ再到國Ⅲ，以后要逐漸達到歐盟和北美地區的水平，所以渦輪增壓發動機在大馬力拖拉機上應用會越來越廣泛。

三、渦輪增壓器故障分析以及正確的使用維護保養

1.渦輪增壓器損壞的原因

（1）潤滑不良是主要原因。如果發動機剛一起動就猛加負荷，機油的壓力和溫度達不到增壓器的潤滑需要，機油嚴重不足，增壓器熱量無法散發而燒壞；如果柴油機運行時突然熄火，機油泵停止工作，但是增壓器由于高速慣性下仍然運轉，也造成潤滑油供應不足，渦輪葉片軸承因為過熱磨損或者“咬死”；如果柴油機長時間怠速運轉，增壓器轉速較低，各運動副難以形成油膜，從而導致渦輪端和壓氣機端漏油造成潤滑不良。

（2）雜質進入增壓器。由于拖拉機工作環境相當惡劣，空氣中灰塵、雜質很多，如果空濾器濾清效果差，空氣中的灰塵會進入增壓器中積累，加速軸承的磨損；或者機油中雜質較多，機油濾清器濾清效果也不好，雜質也會進入到增壓器油道中；或者柴油機進氣系統漏氣，灰塵和泥沙直接吸入壓氣機，造成軸承和葉片磨損。

（3）渦輪增壓器長期處于高溫、高轉速下工作，渦輪和葉片由于自身疲勞而損壞。

2.渦輪增壓柴油機正確使用維護保養

（1）嚴格執行渦輪增壓發動機操作規程。柴油機啟動后，先怠速運轉3～5分鐘方可加負荷；正常停機前，柴油機應逐漸減小負荷，并怠速運轉3～5分鐘方可停機。盡量減少緊急停機次數和突加或者突減油門情況，同時應注意避免發動機長時間怠速運轉。

（2）嚴格執行柴油機維護保養規程。發動機每工作100～150h清洗空濾器濾芯，更換空濾器油底殼機油；更換或者清洗機油濾清器濾芯；同時檢查發動機油底殼機油量和品質，必要時按照柴油機說明書更換機油。

（3）作業前后檢查空濾器、進氣管、增壓器上各連接螺栓、緊固扣環是否松動，消除漏氣、漏油現象。由于拖拉機工作環境惡劣，灰塵多，應及時清除發動機上灰塵和油污。

（4）加大對駕駛員和拖拉機使用者的培訓力度，要求駕駛員掌握過硬的操作技能，避免因為操作不當造成的故障和損失。

（5）因為渦輪增壓器故障需要更換時，盡量不要用戶自己安裝，需要由專業三包人員進行維修安裝，避免因為安裝過程中由于雜質進入造成的二次污染。