涡轮增压器故障排除与分析

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：车辆严重超载或用户自行改变供油特性是影响增压器使用寿命的主要因素。④涡轮增压器通道中有积垢。应定期拆洗增压器。由于柴油机燃烧不良以及涡轮增压器密封装置失效而漏油，在涡轮机的叶片上，转轴与密封环之间形成积炭，使转子旋转阻力增加，转速下降，柴油机起动困难和加速不良。图7-6 涡轮增压器的排气旁通阀此时，应拆检增压器的涡轮叶片。此时，柴油机和涡轮增压器将因严重缺少机油而损坏，应及时修理。

涡轮增压器利用柴油机排出的废气能量，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，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高柴油机功率，降低燃油消耗。由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，还可以降低异响。

1.增压器的常见故障诊断

涡轮增压器是一种在高温环境中超高速旋转的动力机械，其工作转速可达80000～120000r/min，最高已达200000r/min。如此高速旋转的机械往往会因安装使用不当而造成损坏，使用户蒙受一定的经济损失。我国目前所使用的增压器无论是国产，还是进口的，使用寿命往往都达不到预期的使用年限，90%以上的原因是安装使用不当。车辆严重超载或用户自行改变供油特性是影响增压器使用寿命的主要因素。增压器在使用中常见的一些故障及原因如下：

（1）压气机喘振。涡轮增压器工作时，当压气机空气流量减少到一定程度，压气机的气流会出现强烈的振荡，引起叶片振动，并出现喘息的异响，进气压力明显下降，此现象称为压气机喘振，其原因如下：

①柴油机进气管内压力脉冲波动。柴油机进气管内压力波动对产生喘振有较大的影响，特别是6～8缸的柴油机，其压力波动较大。柴油机进气管压力脉冲的频率越低，振幅越大，越容易发生喘振。排除方法有：在压气机进口处加装空气稳压箱，减少压力脉动；适当加大进气管容积，使脉动振幅减小；V形8缸柴油机可把左右进气管用较粗管子连通。

②某缸不着火燃烧。当两组增压器（假定各接3个缸）公用一根进气管时，如果其中一组有一缸熄火，则这一组的增压器将发生喘振。这是因为一缸熄火后，废气能量减小，涡轮转速降低，而进气管的压力因另一组增压器仍在正常运转，此时压气机因吸收涡轮功率不足而引起喘振。

③运行负荷变化。如换档需要迅速抬起加速踏板，此时增压器的转子因惯性仍以较高的速度转动，压气机泵出的气体无路可走，进气阻力大而发生喘振。排除方法是，加装进气卸压阀，既可防止喘振，又可改善增压器的使用寿命。

④涡轮增压器通道中有积垢。压气机空气通道或涡轮机燃气通道内严重积垢，使通道阻力增加，会引起压气机喘振。应定期拆洗增压器。

（2）增压器压力下降。当增压器压力降低时，柴油机的充气量减少，功率下降，耗油量增加，排气温度升高。因此，发现压力降低10%时，应停机检查。

①空气滤清器滤芯粘满尘土而阻塞，使进气阻力增加，压气机吸气损失增大，导致压力下降，此时应清洁或更换空气滤芯。

②压气机通道脏污。由于空气滤清器除尘效果欠佳，灰尘和机油等粘附在增压器的叶轮和扩压器的通道上，使气流阻力增加，压气机效率及增压压力下降。为防止这种现象，除保持或提高空气滤清器的滤清效果外，还要定期拆洗压气机。

③涡轮机积炭。由于柴油机燃烧不良以及涡轮增压器密封装置失效而漏油，在涡轮机的叶片上，转轴与密封环之间形成积炭，使转子旋转阻力增加，转速下降，柴油机起动困难和加速不良。排除方法是防止烧机油，定期拆洗涡轮机。

④压气机的气封损坏或柴油机气缸密封性能下降，其结果是，一方面燃气泄漏使涡轮转速下降，另一方面进气泄漏使压气机流量减小，两者均能导致增压压力的降低。排除方法是，更换压气机气封和对柴油机进行三级保养，恢复气缸密封性能。

⑤增压压力调节阀中调节弹簧因温度过高而失效，放气阀因积炭而封闭不严等原因使调节阀失灵，在较低的增压压力值时就放掉了较多的燃气，致使增压压力降低。此时应对增压压力调节阀进行检修。

⑥涡轮机排气不畅，排气阻力增大，燃气在涡轮中的膨胀受到一定的抑制，致使涡轮功率降低，增压器转速下降、压力降低，其原因是，排气管变形或排气消声器阻塞等。

⑦喷嘴环因长期处于高温下工作，叶片变形，使喷嘴环截面积加大，转子的转速和增压压力下降。

⑧增压器与柴油机连接处漏气。

⑨由于增压器的轴承磨损，转子叶轮碰擦壳体，或有杂物阻滞，使增压压力随转子速度的下降而降低。

（3）增压压力上升。导致增压压力上升的主要因素如下

①由于燃料供给系故障，如喷油过迟、着火滞后期过长等造成严重的后燃，使废气能量增加，增压压力随涡轮转速升高而上升。这将引起排气温度过高，甚至排气管和涡轮壳发红，转子容易超速，对涡轮机的工作极为不利，应及时予以排除。

②排气门漏气或配气相失准，使涡轮转速和增压压力上升。此时应检修排气门，重新调整配气相。

③排气旁通阀（图7-6）失灵，不能把过剩的废气旁通，致使增压压力上升。应检修旁通阀。

④喷嘴环因变形或积炭，其通过截面积减小，使增压压力上升。积炭较多时应予以清除。

（4）涡轮增压器有异常响声。增压器叶轮损坏或转子叶轮与壳体的间隙过小，轴承与止推片磨损严重，转子游动量过大造成叶轮外缘与壳体碰擦，或轴承、密封环等运动件的干摩擦都会引起异常声响。叶片变形或转轴偏磨等原因造成转子平衡破坏，特别是压气机因异物进入或严重碰擦壳体而产生卷边变形，破坏了正常的通道，在高速气流的摩擦作用下会发出高频嘶叫声。