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渦輪增壓器的常見(jiàn)故障以及正確使用

渦輪增壓器是一種在高溫環(huán)境中超高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，其工作轉(zhuǎn)速可達(dá)50 000~240 000 r/min，如此高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械往往會(huì)因安裝使用不當(dāng)而造成損壞，使用戶蒙受一定的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)目前所使用的增壓器無(wú)論是國(guó)產(chǎn)的，還是進(jìn)口的，使用壽命往往都達(dá)不到預(yù)期的使用年限，其原因90%以上是因安裝使用不當(dāng)。車輛嚴(yán)重超載或用戶自行改變供油特性是影響增壓器使用壽命的主要因素。本文列出了增壓器在使用中常見(jiàn)的一些故障及原因。

1渦輪增壓器兩端漏油

增壓器兩端或某一端漏油，是使用中最常見(jiàn)的故障之一。從理論上講，以正常壓力進(jìn)入中間體的機(jī)油，在通過(guò)軸承工作面后，油壓已變?yōu)榱?，只是靠重力自然向下流回發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼。而且在正常工作狀態(tài)下增壓器兩端葉輪的輪背處都有一定的氣體壓力，因此機(jī)油是不會(huì)從低壓力區(qū)向高壓力區(qū)流動(dòng)的。密封環(huán)的主要作用是封住壓氣機(jī)和渦輪殼內(nèi)的氣體向中間體油腔泄漏，只有在特殊情況下，才起密封機(jī)油的作用。雖然如此，如果使用不當(dāng)，在下列情況下仍可造成增壓器的兩端漏油。

1.1發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期怠速運(yùn)轉(zhuǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器渦輪及葉輪的輪背處會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，而導(dǎo)致中間體內(nèi)的機(jī)油向外泄漏，這一點(diǎn)是專家多次在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的專項(xiàng)試驗(yàn)得出的結(jié)果，因此應(yīng)避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2回油不暢

在使用中如因機(jī)油的回油管路發(fā)生變形或阻塞，致使機(jī)油回油不暢，中間體內(nèi)機(jī)油壓力過(guò)高，壓縮機(jī)油沿著轉(zhuǎn)子軸向兩端流動(dòng)擠出密封環(huán)造成漏油。因此要經(jīng)常檢查回油管路是否暢通，保證機(jī)油能夠正常地流回油底殼。

1.3發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱壓力過(guò)高

曲軸箱廢氣壓力超過(guò)規(guī)定值，會(huì)使增壓器回油管路內(nèi)壓力升高，回油不暢而造成密封環(huán)漏油。應(yīng)經(jīng)常檢查曲軸箱的通風(fēng)狀態(tài)，以及下排氣管路是否暢通。斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)額外注意油氣分離器是否正常工作，以防止曲軸箱內(nèi)的混合氣體順排氣管抽入壓氣機(jī)及氣缸內(nèi)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油現(xiàn)象。

1.4空氣濾清器阻塞

發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用后，空氣濾清器濾芯會(huì)因積塵過(guò)多而造成阻塞，從而導(dǎo)致壓氣機(jī)進(jìn)氣負(fù)壓太高，葉輪的輪背處會(huì)出現(xiàn)因負(fù)壓太高造成的密封環(huán)漏油，因此要定期檢查保養(yǎng)空氣濾清器，使濾芯不阻塞，不擊穿，保持正常的供氣狀態(tài)。

1.5密封環(huán)磨損或失效

長(zhǎng)期不更換機(jī)油，使機(jī)油中的雜質(zhì)太多起研磨料的作用，致使密封環(huán)加劇磨損、變薄，逐步失去封氣、封油作用而導(dǎo)致漏油。所謂雜質(zhì)是指機(jī)油中有大于0.02 mm的外來(lái)顆粒，這些雜質(zhì)顆粒可隨機(jī)油流入軸承與軸的油膜中及密封環(huán)處，嚴(yán)重研磨旋轉(zhuǎn)零件，加重零件的磨損失效。

2浮動(dòng)軸承的磨損

浮動(dòng)軸承磨損是造成增壓器漏油最常見(jiàn)的故障之一。發(fā)生此類故障后，軸承與軸之間間隙過(guò)大，油膜失穩(wěn)，承載能力下降，轉(zhuǎn)子軸系振動(dòng)加劇，破壞了動(dòng)平衡。過(guò)大的旋轉(zhuǎn)半徑使兩端密封破壞，嚴(yán)重時(shí)可能使整臺(tái)增壓器毀壞。出現(xiàn)這種故障主要有以下原因：

2.1未按說(shuō)明書使用增壓機(jī)油

發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后其熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷大幅度增加，工作狀態(tài)的溫度非常高，從而使機(jī)油的溫度升高，粘度下降，承載能力下降。而增壓器的轉(zhuǎn)速高于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速近20倍，因此增壓器軸承處的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸處的溫度。這就要求機(jī)油具有較高的粘度，能承受高速轉(zhuǎn)子的負(fù)荷和較高的溫度，還要具有較好的分散性、抗氧化性和耐磨性，而普通機(jī)油是很難達(dá)到這一使用要求的。

增壓機(jī)油是在普通機(jī)油的基礎(chǔ)上，加入了多種添加劑復(fù)合而成的一種多級(jí)油。具有優(yōu)良的分散性、抗氧化性、抗腐蝕及耐磨性能，因此必須按說(shuō)明書的指示正確使用增壓機(jī)油。

2.2機(jī)油清潔度太差

如前所述，機(jī)油中含有太多的雜質(zhì)會(huì)加速軸承和軸的磨損，在維修中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼中機(jī)油變黑、變稀，甚至成黑泥狀，這樣的機(jī)油如繼續(xù)使用毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)使軸承在短時(shí)間內(nèi)因磨損報(bào)廢。

2.3缺油干磨

增壓器的機(jī)油是來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵的，若機(jī)油泵工作不正常，造成供油不足或油壓過(guò)低，以及進(jìn)油管路變形、阻塞，出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象導(dǎo)致機(jī)油供應(yīng)量不足，均能使增壓器軸承和軸因潤(rùn)滑不良而損壞。在維修中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有的軸承及軸有明顯的干摩擦痕跡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)見(jiàn)到燒成藍(lán)色的現(xiàn)象。所以應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)油管路，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)排除。

增壓器機(jī)油進(jìn)口壓力應(yīng)大于0.2MPa才能保證機(jī)油的供油量及軸承等旋轉(zhuǎn)件的正常潤(rùn)滑。此外在檢查增壓器轉(zhuǎn)子時(shí)，若軸向間隙過(guò)大，則表明止推軸承磨損過(guò)大。若徑向間隙過(guò)大，則說(shuō)明浮動(dòng)軸承磨損過(guò)大。

3渦輪或壓氣機(jī)葉輪損壞

3.1發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中進(jìn)入金屬物

增壓器在正常高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，若發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出螺母、螺釘之類的金屬物，必然造成渦輪葉片的損壞，嚴(yán)重時(shí)還能將渦輪殼擊壞。同樣壓氣機(jī)葉輪片碰到這種情況也會(huì)損壞。如果葉輪片損壞了，那么轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡立即被破壞，增壓器轉(zhuǎn)子軸系振動(dòng)加劇，增壓器就不能繼續(xù)使用了，需立即送到維修部門或更換新的增壓器。在使用中如聽(tīng)到異響應(yīng)立即停車檢查，以防止掉下的壓氣機(jī)葉片碎塊進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中，造成嚴(yán)重事故。

3.2未按要求使用空氣濾清器

在沙漠地區(qū)或作業(yè)環(huán)境惡劣的地區(qū)使用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，細(xì)沙塵經(jīng)空氣濾清器或管路中的縫隙進(jìn)入增壓器，能導(dǎo)致增壓器葉輪進(jìn)氣口處的葉片均勻磨損，使增壓器的增壓效果降低，嚴(yán)重時(shí)能破壞轉(zhuǎn)子的平衡，因此應(yīng)經(jīng)常對(duì)空濾器進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，及時(shí)更換濾芯，以減少此類故障的發(fā)生。

3.3未及時(shí)清除油泥

增壓器長(zhǎng)期使用后，空氣中的粉塵會(huì)與油霧結(jié)成油泥，逐漸聚集在增壓器殼進(jìn)口的通道上，使葉輪與殼體無(wú)間隙，或葉片與增壓器殼接觸而產(chǎn)生摩擦，引起增壓器轉(zhuǎn)子軸系的振動(dòng)，加劇軸系的磨損。故應(yīng)經(jīng)常檢查及時(shí)清除油泥。

3.4排氣溫度過(guò)高

由于增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)發(fā)生故障，如供油延遲，供油量過(guò)大，噴油嘴滴油或排氣門漏氣等現(xiàn)象，都能導(dǎo)致排氣溫度過(guò)高，進(jìn)而使渦輪進(jìn)口處的葉片燒損變形。排氣溫度過(guò)高還能使渦輪端密封處機(jī)油碳化，以及渦輪端軸承處局部過(guò)熱（檢查壓氣端軸承正常而渦輪端軸承處燒成藍(lán)色或變黑）造成密封和軸承過(guò)早失效。

3.5螺母脫落

運(yùn)轉(zhuǎn)中螺母脫落，壓氣機(jī)葉輪從軸上滑出，打碎，使增壓器損壞報(bào)廢。這種故障一是螺母的扭緊力矩不夠，二是螺母安裝時(shí)沒(méi)上螺紋膠所致。壓氣機(jī)葉輪與轉(zhuǎn)子軸是采用間隙配合，螺母按一定的扭矩將其固定在一起，其扭矩有嚴(yán)格的規(guī)定，扭矩過(guò)大會(huì)使軸彎曲，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸平衡精度降低，增壓器振動(dòng)過(guò)大，扭矩過(guò)小或不上螺紋膠，則會(huì)使螺母在工作中松動(dòng)甚至使葉輪滑脫損壞。

4渦輪增壓器的正確使用

4.1啟動(dòng)須知

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后必需怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3~5 min。因增壓器的機(jī)油供給來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油泵，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，增壓器和機(jī)油泵即開(kāi)始同時(shí)工作，但由于增壓器與機(jī)油泵之間的供油管路很長(zhǎng)，并且大部分增壓器的安裝位置都高于發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)油供應(yīng)會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器承載負(fù)荷小，油壓和油量影響不大，但若發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后立即大油門高速全負(fù)荷工作，增壓器勢(shì)必會(huì)因機(jī)油供應(yīng)滯后導(dǎo)致潤(rùn)滑不良而損壞。

4.2正確停機(jī)

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)前必須怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3~5 min再停機(jī)，因?yàn)橥蝗煌C(jī)，機(jī)油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，不再向增壓器供給機(jī)油，而增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，在慣性作用下要自轉(zhuǎn)一段時(shí)間才能停下，增壓器會(huì)處于短期無(wú)機(jī)油潤(rùn)滑狀態(tài)，極易使轉(zhuǎn)子軸和軸承磨損而損壞。同時(shí)由于渦輪增壓器熱負(fù)荷高，加之排氣管中高溫燃?xì)鈧鲗?dǎo)給渦輪和轉(zhuǎn)子軸，如果立即停車會(huì)使轉(zhuǎn)子軸形成較大的溫度梯度。在沒(méi)有機(jī)油循環(huán)的情況下突然停車，極易會(huì)因轉(zhuǎn)子軸過(guò)熱產(chǎn)生熱膨脹而使轉(zhuǎn)子軸與軸承咬死。

總之，用戶一定要嚴(yán)格地按照使用說(shuō)明書的要求進(jìn)行正確操作，盡可能地發(fā)揮潤(rùn)滑油的三大作用（潤(rùn)滑、去污、冷卻），盡量避免出現(xiàn)人為的、不必要的故障而使增壓器損壞與報(bào)廢，從而保證增壓器應(yīng)有的使用壽命。

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