汽車渦輪增壓器的正確使用及常見故障分析

楊月春/牡丹江市交通職業中等專業學校

汽車渦輪增壓器的正確使用及常見故障分析

楊月春/牡丹江市交通職業中等專業學校

闡述了汽車渦輪增壓器的結構、工作原理和技術特點，詳細介紹了渦輪增壓器的正確使用和注意事項，分析了渦輪增壓器的常見故障，主要包括喘振、雜音、震動、增壓壓力下降等，并分析了產生故障的主要原因。

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一、引言

近年來，轎車中帶“T”標志的產品越來越多，“T”代表TURBO，即該車采用的發動機是渦輪增壓發動機，常見的渦輪增壓為廢氣渦輪增壓，它是利用排氣管排出的廢氣壓力推動渦輪，渦輪帶動壓氣機，從而提高進氣壓力，增加氣缸的充氣量，使燃油燃燒充分，增加發動機的動力和降低排放。

二、渦輪增壓器的結構及原理

1.渦輪增壓器的結構。

渦輪增壓器實際上是一種利用發動機排氣中的剩余能量來工作的空氣泵，從結構上主要分為渦輪、壓氣機和中間體三個部分：渦輪部分由渦輪和渦輪殼組成，廢氣進入渦輪室推動渦輪高速轉動；壓氣機部分由葉輪和壓氣機殼組成，由于葉輪與渦輪同軸連接，葉輪隨渦輪轉動壓縮空氣進入進氣管道；中間體是承載渦輪增壓器的機構，也是提供潤滑冷卻的裝置，其內部由密封環、油封等構成一個密封體統，其作用是防止空氣或廢氣竄入中間體，防止中間體潤滑油進入壓氣殼和渦輪殼。

渦輪增壓器的渦輪殼進口與發動機機排氣管連接，渦輪殼出口則接在排氣總管上；而壓氣機進口與空氣濾清器連接，壓氣機出口則接在發動機進氣歧管上，二者由中間體同軸聯接。

2.渦輪增壓原理及技術特點。

當發動機運轉時，氣缸排出的廢氣在慣性沖力作用下推動增壓器渦輪轉動，由于渦輪與壓氣機葉輪同軸相連，渦輪帶動葉輪轉動，通過葉輪的高速轉動，將空氣濾清器送來的空氣壓縮至常規大氣壓的2～3倍，使進入氣缸的空氣量加倍增加，燃料得到更多更充分的燃燒，從而提高發動機功率，減少有害排放。

由于發動機排放的廢氣慣性沖力很大，通常情況下，壓氣輪和渦輪在工作中的轉速可達到10萬rpm，而且工作溫度也可達到500℃～700℃。為保證在高轉速情況下轉子的有效工作，現時渦輪增壓器多采用浮動軸承系統。利用從發動機主油道流出帶有壓力的潤滑油，經進油孔進入增壓器的油道，浮動軸承在潤滑油的壓力和轉子軸的旋轉作用下，在它的內外表面形成了承載油膜，使轉子軸以及軸承座在非接觸狀態下工作，而且由于浮動軸承的轉動，降低了軸、浮動軸承、軸承座之間的相對轉速，這樣既保證了在高轉速下的正常工作，又延長了使用壽命。同時，為防止高溫損壞增壓器的其它零件，潤滑油還向增壓器的渦輪端提供有效冷卻，帶走大量的熱能，最后潤滑油由冷卻部位和潤滑部位流出并從回油孔返回發動機曲軸箱。另外，為防止柴油發動機全負荷運轉時增壓壓力過高，使發動機汽缸爆發壓力超過限值，影響發動機、增壓器的可靠性，因此，目前渦輪增壓器普遍都帶有旁通閥，它是當增壓器壓力超過設定值時，通過壓氣集儲器推動調節桿打開旁通閥門將部分壓力廢氣放掉，以控制渦輪轉速，從而控制增壓壓力，保證發動機正常運轉。

三、.渦輪增壓器的正確使用

1.發動機啟動后，特別是在冬季，應怠速運轉一段時間，使增壓器轉子在高速運轉之前得到充分潤滑。因此啟動發動機后切不可突然提高發動機轉速，以免損壞增壓器。

2.發動機長時間高速運轉后，不能立即熄火。發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承，用于潤滑和冷卻。正在運行的發動機突然熄火后，機油壓力迅速下降為零，而增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉，這會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。所以發動機大負荷、長時間運行后，在熄火前應怠速運轉3～5分鐘，讓渦輪增壓器轉子的轉速降下來以后再停機，特別要避免急加速后突然熄火。

3.注意保持渦輪的清潔。渦輪增壓器轉軸與軸套之間的配合間隙很小，所以如果使用的機油不干凈或者由于機油濾清器不干凈導致有雜質進入，那樣就會造成渦輪增壓器的過度磨損。另外，如果吸入的空氣中含有大量雜質，這些灰塵顆粒一旦進入高速運轉的增壓器葉輪，就會使灰塵顆粒撞擊增壓器葉輪，從而造成渦輪運轉不穩、軸套和密封件磨損，因此使用渦輪的車型要特別注意及時更換機油濾清器和空氣濾清器，保持渦輪的清潔。

4.渦輪增壓發動機要選擇耐高溫、抗氧化好的優質機油，并且還要注意適當縮短機油的更換周期。渦輪增壓器屬于高溫部件，因為驅動它運行的氣體直接來自氣缸內排出的廢氣溫度很高，如在全負荷狀態下，渦輪的轉速也很高，渦輪在高溫、高速運轉的條件下，需要高效穩定的潤滑條件。而且在高溫高壓環境下工作，增壓器的各個部件以及潤滑油就必須具備良好的耐高溫性和密封性。

5.要對渦輪增壓器進行定期檢查，檢查各個密封環是否有損壞、機油進油管和回油管接頭是否有松動和滲油的跡象、增壓器廢氣排出口是否殘留有機油、壓縮機進氣直管壁內是否有機油、以及渦輪增壓器是否有異響或者不正常的震動。如果在您平時使用過程中發現有以上不正常現象，則須盡早檢修，以避免發生更嚴重的部件損傷。

四、渦輪增壓器的常見故障及分析

1.喘振。

如果增壓器在工作過程中向氣缸內輸送空氣量不足，空氣壓力將產生極大的波動，在壓氣機端發出異響，如氣喘的響聲，這就是喘振。由于喘振，發動機工作不平穩，功率下降，排氣冒黑煙。產生喘振的原因是進氣系統堵塞，如空氣濾清器濾芯嚴重阻塞，進氣管內油污太多阻塞；增壓器的噴嘴環流通道發生變形也會造成喘振。最好是每次保養時更換空氣濾芯，汽車運行10萬km左右，清洗進氣通道。

2.雜音。

增壓器在運轉中發出雜音，發出金屬的撞擊，摩擦聲、或者產生振動，是增壓器轉子和渦殼之間發生了變化，應拆卸轉子檢修、調整。

3.震動。

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

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。

5.增壓器突然停止運行。

增壓器突然停止運行，發動機功率下降，這是增壓器軸承損壞，轉子組燒死所致。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。

五、渦輪增壓器使用展望

隨著汽車技術的發展，渦輪增壓器正在被廣泛地使用，裝備了渦輪增壓發動機的汽車，不僅在動力性方面遠超于同排量的汽車產品，而且，在節能減排方面也是渦輪增壓器的一個顯著優點，所以，渦輪增壓技術具有較大的發展空間。能夠初步掌握渦輪增壓器的原理及作用，從而正確的使用與維護，對延長渦輪增壓器的使用壽命、節約成本是十分必要的。

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