涡轮增压器的工作原理与使用技巧

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1、谈废气涡轮增压器的正确使用及故障诊断谈废气涡轮增压器的正确使用及故障诊断摘要：针对影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。关键词：废气涡轮;增压器;故障诊断近年来，随着汽运公司车辆的更新换代，一些重型载货柴油车上普遍使用了涡轮增压器，但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障，分析其原因，主要是对增压器的使用，维护不当造成的。现对影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。1 废气涡轮增压器的基本知识及工作原理涡轮增压器是用来提高发

2、动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身不是一种动力源，它利用发动机排气中的剩余能量来工作，其作用是向发动机提供更多的压缩空气。它利用发动机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压力机将空气压缩进入发动机气缸，增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率，降低了燃油的消耗，同时由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，还可降低噪音。柴油机经过增压以后性能发生了变化，它使柴油机的功率大大得到提高，增压后发动机的功率可提高 20%40%左右，以 WD615 机为例，使发动机的机械效率提高，增压后发动机的辅助系统消耗的功增加很少，虽然

3、因为爆发压力大，各摩擦表面上的摩擦损失有所增加，但发动机功率增加较多，机械效率提高了近 8%左右。燃油消耗降低，增压后进气压力增高，燃烧条件改善，机械效率提高，油耗降低，发动机单位功率质量大大降低，但发动机经增压后也带来了新的问题，如：使发动机的机械负荷增加，发动机的热负荷增加等等。2 影响增压器使用寿命的因素使用中我们发现，增压器的损坏和磨损总是在柴油机及其附近出现故障之后发生，柴油机的许多不正常工况都会引起增压器的损坏。增压器出现故障，40%是由于润滑不良造成的，40%是由于外界杂物通过增压器所造成的，20%是其它原因引起的。2.1 润滑油。润滑油用来润滑冷却增压器，但当增压器正常工作时，

4、其转轴转速高达每分钟几万转到十几万转，润滑油被打成泡沫状，其冷却和润滑性能下降，因此润滑系统必须保证能提供充足的润滑油。若当 600左右的高温废气通过涡轮室时，轴承座得不到足够的润滑和冷却，润滑油将在其环形油道壁上结焦，逐渐堵塞油道。润滑油如果不清洁，也会很快损坏增压器内部零件。如含有灰尘、泥状沉淀物和金属微粒的润滑油会迅速破坏各零件的配合间隙，刮伤和磨损轴承表面。这些都将会引起涡轮轴转动阻力增大和失掉平衡，使轴的转速下降，导致柴油机的功率损失增大，且转动不平衡将很快导致增压器零件的损坏。如果润滑油的质量等级老化，油中的各种添加剂不能满足增压柴油机大负荷工作的润滑要求，润滑油将会加速氧化变质，

5、也会加剧柴油机和增压器零件的磨损。柴油机的起动、熄火的操作方法不正确也将严重影响增压器的寿命。如果柴油机起动后，就立即将转速升得很高，润滑油不能及时到达增压器轴承而加速磨损。柴油机熄火后，若不首先使增压器冷却降温，而且突然熄火，停止向增压器供给机油，会导致增压器内部零件过热，轴承油道中的机油炭化阻塞油道，将有轴承被咬死的危险。密封环泄露引起的涡轮后部积炭，将使旋转零件转动发涩，而损失功率。旋转零件的不平衡是引起密封环泄露的一个重要原因。曲轴通气孔或增压器回油管堵塞或阻力过大，也能引起密封环泄露。2.2 进气系统。增压器工作的好坏也依赖于进气系统，只有供给充足、干净的空气才能保证增压器长期无故障

6、工作，使寿命延长。所以应定期检查所有进气管接头和软管的密封性，防止漏气。如果压气机到柴油机进气管漏气，充气量减少，将导致柴油机冒黑烟。当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏增压器。较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削，并使其失去平衡，引起轴承和密封环的磨损加剧。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时，使轴承上的油道逐渐缩小，导致润滑不良。随着轴承的磨损，配合间隙增大，使压气机或涡轮机的工作轮叶片打击壳体，这种故障的信号是噪音比平常增大很多。进气系统的进气阻力应很小，如果空气滤清器堵塞，进气阻力增大，充气量减少，增大功率损失，同时，压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露，引起润滑油消耗量过大

7、，这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗色的润滑油膜。2.3 排放的废气。废气中很小的颗粒进入涡轮机，与颗粒进入压气机后果一样，将导致增压器的损坏。柴油机燃油供油量过大，进气阻力大，会使燃烧室内可燃混合气过浓而引起废气过热，造成涡轮机壳体和油道过热，废气从排气管到涡轮室的通道泄露会降低涡轮机涡轮的转速，增加冒烟，也会使涡轮机壳体过热。这些都会导致涡轮室内积炭及涡轮叶片的腐蚀。润滑油压力过高，润滑油将通过密封环渗入涡轮机也会造成涡轮室积炭。3 废气涡轮增压器使用注意事项废气涡轮增压器经常处于高温下工作，进入废气涡轮端的温度在 600左右。增压器转子以每分钟几万转到十几万转的高速旋转，为

8、了保证增压器的正常工作，使用中应注意以下几点： (1)使用正确牌号的润滑油，并定期更换。对涡轮增压柴油机至少应使用 CD 级增压机油。(2)发动机发动以后，特别是在冬季，发动机点火后，应怠速运转几分钟，千万不能轰油门，以防止损坏增压器油封。(3)熄火前，发动机也应怠速运转几分钟，让发动机、增压器转子的转速降下来以后再熄火，以防止猛轰油门，增压器转速很高，突然熄火，机油泵不打油，增压器转子仍在高速惯性运转，干磨损坏轴承。(4)由于经常处于高温下运转，到增压器的润滑油管线由于高温，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。(5)检修发动机时，应注意千万不能让杂物进入增压器，以

9、防损坏转子。(6)WD615 机经增压后，空气进入中冷器，有几道橡胶管连线，要求在出车前、修车中检查其连接情况，防止松动、脱落，以免造成增压器失效和空气短路进缸。(7)禁止柴油机长时间急速运转(一般不超过 5min)因怠速时机油油压较低，不利于增压器的润滑，容易使轴承过早磨损。4 废气涡轮增压器常见的故障及排除增压器出现故障，不要匆忙的更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样的故障重复出现。4.1 压气机喘振。如果增压器在工作过程中向气缸内输送空气量不足，空气压力将产生极大的波动，在压气机端发出异响，如气喘的响声，这就是喘振。由于喘振，发动机工

10、作不平稳，功率下降，排气冒黑烟。产生喘振的原因是进气系统堵塞，如空气滤清器滤芯严重阻塞，进气管内油污太多阻塞。增压器的喷嘴环流通道发生变形也会造成喘振。最好是每次二级保养更换空气滤芯，车运行十万公里左右，清洗进气通道。4.2 增压器在运转中发出杂音，发出金属的撞击，摩擦声、或者产生振动，是增压器转子和涡壳之间发生了变化，应拆卸转子检修、调整。4.3 增压器在运转中出现了强烈的震动。这是由于转子组不平衡，轴承损坏造成的，应更换轴承及进行转子组的动平衡校验。4.4 增压压力下降。该故障的主要原因是进气道堵塞，并进入中冷器的进气道连接软管松脱，破裂造成。4.5 增压器突然停止运行，发动机功率下降。这

12、洲最早把 Turbo 引入到汽车上来的就瑞典的审宝，后来沃尔沃也开始使用增压技术。德国也有两家车厂喜欢用涡轮增压，即奥迪和保时捷，代表车型是 RS6 和 911Turbo。随着国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，对于一般用户来讲，能够初步掌握涡轮增压器的原理及作用，从而采用正确的使用方法，对延长期使用寿命、节约成本是十分必要的。一、涡轮增压器的工作原理涡轮增压器的组成由涡轮，压气机，转子总成，轴承机构，中间体和密封装置等组成。工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转，废气涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转，压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气，使空气被压缩后增压进入发动机气

13、缸内，提高发动机进气量的装置，减少废气中 CO、HC、CL 粒等有害物的排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。二、涡轮增压器的作用涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。它们的作用分别如下： 1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率30%50%，降低比油耗 5%左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及

14、排放品质，因而得到广泛应用。 2.复合式废气涡轮增压器。废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样，废气涡轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量，使动力性能、经济性能大为改善，但结构复杂，成本高且技术难度大。 3.组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有

15、由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好，并对改善柴油机的低速转矩有利。三、涡轮增压器的使用我们正确使用汽车涡轮增压器，使其保持良好的工作性能，满足汽车发动机的正常工作需求。发动机在正常工作情况下，涡轮增压器的转速在 8-12 万/分钟（r/min），涡轮排气的温度可达 600-900 摄氏度。 1.正确使用发动机机油发动机的机油要按说明书规定使用，对于低增压柴油机，应选用不低于 CC 级的柴机油，对中增压柴油机，应选用不低于 CD 级的柴机油。对高增压柴油机一般采用 CH级的柴机油。发动机保养要按发动机工作小

16、时要求及时更换机油和机油滤清器，保证油质，使增压器得到良好的润滑和散热。 2.保持正常的润滑系统机油压力柴油机在运转中，当机油压力低于 0.15MPa 时，应停机检查，增压器转子轴与轴承润滑，以免机油压力过低造成烧损，机油压力过高也可造成机油窜入涡轮室或压气机室。严禁发动机怠速运转时间过长，以防机油压力过低使增压器润滑不良。 3.发动机的正确预热汽车发动机和发电机组的发动机启动后不能急加发动机油门，应使发动机怠速运转 3-5min，以保证增压器轴承得到充分的润滑，增压器的轴承是浮动轴承，如润滑不良可使轴承瞬间烧损。在冬季低温启动发动后急加油门可损坏增压器油封，要使发动机至少怠速预热 5min。 4.发动机的正确熄火发动机在熄火前应使发动机怠速运转 3-5min。如发动机在高转速下突然熄火停止工作，机油压力为零，而增压器的转子由于惯性继续高速运转，增压器在高转速下停止润滑，热量未被机油带走及时冷却，使增压器的局部温度可达 900-1000 摄氏度，产生轴承烧损和机油结焦产生积碳。所以在高转速下应怠速运转 3-5min，来降低增压器的转子转速和降低增压器的温度。四、涡

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