增压器通过利用排气管排出的废气驱动涡轮高速运转,同时通过转轴带动压气机叶轮同样高速旋转,其转速能够达到50000-230000r/min。这样的高速运转使得压气机叶轮吸入的空气被压缩,从而大大增加了进入汽缸的空气密度,相应地提升了柴油机的功率。
涡轮增压器作为提升发动机功率和降低废气排放的关键部件,其使用、维护和保养至关重要,不当的操作易引发故障,进而影响发动机的正常运作。今天,我们将深入讨论涡轮增压器常见的故障现象及其潜在的原因。
在涡轮增压器的核心部件中,轴承扮演着至关重要的角色。这类轴承,被称为“全浮式轴承”,需在高速且恶劣的工作环境中运行。因此,保证充足的润滑显得尤为重要。如若因油压低导致机油供应缓慢,将直接损害轴承,进而使涡轮增压器失效。在正常情况下,发动机启动是不会遇到这种问题的,但在更换机油和机油过滤器后的首次启动时,却可能会发生供油缓慢的现象,导致轴承缺乏必要的润滑。在这种情况下,应在启动后让发动机怠速运行约3分钟,避免立即提高转速至涡轮增压器的启动水平。同理,在高速行驶或爬坡后也应避免立即熄火,而应让发动机以怠速状态继续运行2至3分钟,以确保涡轮增压器的轴承得到充分的润滑。因此,驾驶员在使用涡轮增压汽车时,必须严格按照厂商的要求操作,特别是要高度重视机油的质量,不能将其视作普通自然吸气汽车来处理。
涡轮增压器的工作温度高达900~1000℃,这对冷却和润滑系统提出了更高的要求。若机油的热量无法及时散发,则可能在增压器叶轮轴的密封环和径向轴承处形成结焦或积碳(如图2所示,图3为正常状态)。这些结焦和积碳将破坏密封和润滑,加剧磨损,最终可能导致漏油或异响,甚至出现卡滞。因此对于装有涡轮增压器的车辆而言,在高速行驶后不应立即熄火,而应让发动机怠速运转一段时间。
除了高工作温度外,涡轮增压器的工作转速亦十分惊人,全负荷状态下可达1820万r/min。如此高的转速对动平衡有着极高的要求;若不定期按照车辆保养要求进行维护,或未及时更换空气滤清器,则会使空气中的尘埃颗粒侵入进气道,损伤叶片,打破动平衡,增加磨损,导致漏油和发出异响。此外,空气滤清器的堵塞还会导致进气端压力不足,引发进排气端压力失衡,进一步加剧磨损。在正常工况下,进排气端的空气压力高于密封腔内的机油压力,但当进气压力不足时,机油压力会超出进气压力,从而导致机油从密封腔中被抽出。因此,按照保养规范定期更换空气滤清器是极其重要的。
分析增压器失效的原因是修复的前提。否则,新替换的增压器可能很快再次遭受损害。以下是一些典型的增压器损坏方式以及可能的原因,旨在教导我们在使用车辆过程中如何预防增压器损坏。
机油不足:这将导致增压器缺少有效润滑,结果可能是轴承烧毁或涡轮转子锁定。
机油污染:含有金属碎片的机油可能阻塞细小的涡轮转子润滑油路,引起局部机油压力上升,超出油封的承受力,导致机油泄漏。
空气滤芯损坏:这将导致异物进入涡轮增压器,损伤压气机端的扇叶。
发动机动力下降以及其他类型的故障,部分原因可归咎于涡轮增压系统的异常。每种涡轮增压系统的故障都有其特定的诱因。以下是一些常见故障类型及其潜在的诱因对比。
故障类型
涡轮增压器转子工作异常:
主要诱因
润滑不足、轴承损坏
坚硬异物损伤压气机或废气涡轮
涡轮增压器壳体或扇叶变形
故障类型
动力不足/增压压力低
主要诱因
空滤堵塞
排气不畅
燃油供应不足
中冷器及管路堵塞
泄压阀无法关闭
故障类型
增压压力过高
主要诱因
燃油供给系统故障或调整错误
泄压阀无法打开
增压系统断路阀控制失效
故障类型
涡轮增压器异响
主要诱因
进/排气不通畅
涡轮增压器润滑不足
涡轮增压器转子或叶片损坏
故障类型
涡轮增压器机油泄漏
主要诱因
曲轴箱通风管路堵塞
压气机端壳体油封损坏或气流管路堵塞
增压器轴承润滑油路堵塞
总结
因此,定期检查涡轮增压器的涡轮叶片表面是非常有益的,它可以帮助我们尽早发现问题,防止问题进一步恶化。有时候,仅需一次简单的维修就能解决的问题,如果拖延到最后可能需要更换整个涡轮增压器!