废气涡轮增压器的常见故障及预防.doc

废气涡轮增压器的常见故障及预防内容摘要气涡轮增压器是安装在发动机上用来增加进气压力的装置，它利用柴油机废排出的废气能量驱动涡轮转动，带动同轴的压气机一起高速旋转，将新鲜空气加压后进入气缸，增加了气缸充气量，从而可以向气缸内喷入更多的空气，使气缸内的混合气氧气含量增大，使装有废气涡轮增压器柴油机功率大大提高(2040)，增大扭矩、降低油耗并减少排气污染。尤其在高原地区效果更为明显。随着车辆技术的不断发展，废气涡轮增压器已广泛应用于各种型号的柴油机上。目前废气涡轮增压器在使用过程中的一系列问题。分析了柴油机废气涡轮增压器的工作原理和结构的工作过程。在常见的故障原因和故障诊断的介绍。最终检验工作。结合实际提出了在使用和维修保养方法。对机械操作人员和维修人员、检验人员提供一定的参考。关键词：废气涡轮增压器；故障成因；建议目录内容摘要I引言11 增压器的结构12 增压器的常见故障、损坏原因及预防措施32.1 涡轮增压器两端漏油32.1.1 发动机长期怠速运转32.1.2 回油不畅32.1.3 发动机曲轴箱压力过高32.1.4 空气滤清器阻塞或进气不畅32.1.5 密封环磨损或失效42.2 浮动轴承的磨损42.2.1 未按说明书使用增压器机油42.2.2 机油清洁度太差42.2.3 缺油干磨42.3 涡轮或压气机叶轮损坏42.3.1 发动机排气管中进入金属物42.3.2 未按要求使用空气滤清器或进气管道密封不严52.3.3 未及时清除油泥52.3.4 排气温度过高53 增压器的正确使用54 预防增压器早期损坏的措施64.1 保证增压器润滑可靠64.2 保证进气清洁、系统密封64.3 正确驾驶操作64.4 保持正常的工作温度64.5 定期对增压器进行保养7参考文献8II引言涡轮增压柴油发动机是在不增加柴油发动机排量和转速的情况下，增加功率，改善经济，有效的手段来减少排气污染，是当前柴油机发展趋势。废气涡轮增压器的增压发动机的关键部件。它实际上是一种空气压缩机的压缩空气，增加空气入口。它由涡轮压缩机，中间体，三部分组成。涡轮连接排气管的发动机，压缩机和发动机进气管连接，中间体和发动机的润滑系统。其工作原理为: 发动机排出的废气经过涡轮驱动转子的转动,从而带动同轴的压气机叶轮高速旋转 (30 000120000 r/min), 新鲜空气在压气机叶轮离心力的作用下,被压缩到 147392 k Pa 后进入发动机气缸, 由于空气密度增大, 使每个工作循环进入气缸的新鲜空气量增加, 从而可以向气缸内喷入更多的柴油提高柴油机的功率, 燃烧也获得改善(见图 1)。可增加发动机功率输出 20%40%, 降低燃油消耗 8%左右, 排气烟度降低 20%50%, 废气中的有害有毒气体含量如CO、SO2等也大幅度减少。另外在气缸总排量不变的前提下增加了功率的输出, 可节约金属材料, 降低制造成本, 因此涡轮增压器是集节能、环保、节材为一体的高技术产品, 目前在柴油机上被广泛采用。图1 工作原理由于增压器的技术状况直接影响发动机的动力性、经济性、可靠性及尾气排放, 因此, 正确使用增压器, 保持增压器良好的工作状况, 预防其早期损坏和及时准确地排除故障在柴油机使用中非常重要。1 增压器的结构常用的废气涡轮增压器分为普通涡轮增压器和旁通式涡轮增压器两种, 旁通式涡轮增压器比较常用。废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮和径流式压气机组成的, 它们分别被安装在轴的两头并有各自的铸造壳体。轴本身被安装在中间壳中并由中间壳来支撑。中间壳的两侧分别同压气机壳和涡轮壳相连接, 典型的涡轮增压器转速可以在 1×105r/min以上(见图 2)。图 2 结构组成涡轮机: 由涡轮、涡轮壳组成。它是驱动压气机叶轮装置的原动机, 废气进入涡轮, 并推动涡轮, 由涡轮轴输出带动压气机叶轮高速旋转。压气机: 主要由压气机叶轮、压气机壳等组成。叶轮转动就开始吸入空气, 随着叶片转动来压缩空气, 进入进气管道。转子总成: 涡轮增压器的转子总成由涡轮与轴总成、止推轴承、止推环、密封环支承、压气机叶轮、锁紧螺母组成。它是涡轮增压器中有动平衡要求的部件。轴承机构: 涡轮增压器转子轴上装有浮动轴承,它的内孔与轴、外圆与中间体内孔具有规定的间隙,浮动轴承承受转子的径向载荷。中间体上装有止推轴承, 它承载转子的轴向载荷。密封装置: 在转子轴和密封环支承的密封环槽上装有密封环, 它起油封和气封的双重作用。中间体: 中间壳是涡轮增压器的支承机构, 用螺栓分别把扩压器后板和涡轮壳固定在中间体上, 转子的径向载荷和轴向载荷分别经浮动轴承和止推轴承最终传递给中间体。中间体又是涡轮增压器的润滑冷却装置, 它的进油孔连接发动机润滑系主油道。润滑油除了对浮动轴承、止推轴承进行润滑外, 也将被废气传递过来的热量带走, 保证涡轮增压器可靠地运转。旁通阀: 旁通阀由旁通膜盒、联动杆、旁通阀阀门等组成。从膜盒到涡轮机壳体上的旁通阀用连动杆连接, 螺旋弹簧压住放气阀使其关闭, 进气管内的增压压力作用到放气膜片上。旁通阀是通过压气机出气口的压力来控制涡轮进气口处气阀的开启, 当进气管内的增压压力达到最大安全极限时, 增压压力推压放气膜片并打开放气阀, 使部分废气不经过涡轮机叶轮从旁路泄掉, 从而限制了涡轮增压器轴的转速及增压压力。它的目的是为了限制发动机在大负荷状态下的增压器转速, 同时它可以降低全负荷以及最高转速状态下的发动机爆发压力。带旁通阀的增压器可提高低速性能, 阀门关闭可以提高瞬态响应。2 增压器的常见故障、损坏原因及预防措施涡轮增压器是一种在高温环境中超高速旋转的机械, 其工作转速可达 30 000120 000r/min, 所以高速旋转机械的往往是由于不当使用安装损坏，用户遭受经济损失。增压器无论是国产的还是进口的，服务生活，经常达到预期使用寿命，其原因 90%以上是因安装使用不当。下面简述增压器在使用中常见的一些故障、原因及预防措施。2.1 涡轮增压器两端漏油涡轮增压器漏油两端或一端在使用，最常见的故障之一。从理论上讲，与正常压力为中介，通过轴承工作表面，石油已经成为零，只有重力自然向下流回发动机油底壳。在正常工作状态，增压器叶轮后端是一定的气体压力，因此油不从低压力区向高压力区流。与密封圈还起到密封作用气密封油。即便如此，如果使用不当，会导致涡轮增压器漏油的两端。2.1.1 发动机长期怠速运转发动机长时间怠速运转, 增压器涡轮及叶轮的轮背处会产生一定的负压, 而导致中间体内的机油向外泄漏, 因此应避免发动机长时间怠速运转。2.1.2 回油不畅在使用时，如果回油管道变形或阻塞，会使回油不畅，中间主体油压力过高，油压缩机转子轴两端沿流挤压密封环造成石油泄漏。因此，要经常检查返回线的畅通，保证发动机能正常流回油底壳。2.1.3 发动机曲轴箱压力过高曲轴箱排气压力超过设定值时，会使增压器回油管内压力升高，回油，造成漏油密封环。应经常检查曲轴箱通风条件，和下排气管路流动。2.1.4 空气滤清器阻塞或进气不畅发动机空气滤清器滤芯长期使用后，由于粉尘造成的过度拥挤，或入口软管软萎缩造成进气不畅，从而导致压缩机入口压力太高，叶轮后会出现由于负压力太高导致密封圈泄漏，因此定期保养在空气过滤器和进气软管，使滤芯无梗阻，软管通畅，维持正常的条件。2.1.5 密封环磨损或失效长期不更换机油, 使机油中的杂质太多起研磨料的作用, 致使密封环加剧磨损、变薄, 逐步失去封气、封油作用而导致漏油。2.2 浮动轴承的磨损浮动轴承磨损所造成的涡轮增压器漏油的最常见的故障之一。这种故障的发生，轴承和轴的间隙太大，油膜不稳定，承载力下降，转子轴系振动，破坏了动态平衡。大半径旋转使两端密封失效，严重时会使整个增压器损坏。这种失败的原因如下。2.2.1 未按说明书使用增压器机油发动机提升后的热负荷和机械负荷大幅度增加，工作温度很高，使油温度，粘度下降，承载力下降，而涡轮增压器转速高于发动机转速的近40倍，增压器轴承温度高得多的温度比发动机曲轴。因此，必须按照指示正确使用涡轮增压器油。2.2.2 机油清洁度太差如前所述, 机油中含有太多的杂质会加速轴承和轴的磨损, 在维修中经常发现发动机油底壳中机油变黑、变稀, 甚至成黑泥状, 这样的机油如继续使用毫无疑问会使轴承在短时间内因磨损报废。2.2.3 缺油干磨涡轮增压器油从发动机油泵，如果泵不能正常工作，造成供油不足或低油压力，与进油管道变形，阻塞，裂纹的现象，导致石油供应短缺，这可能会导致涡轮增压器的轴承和轴由于润滑不良和损坏。在维修中经常发现一些轴承和轴有明显的干摩擦痕迹，严重时可看到燃烧的蓝色现象。所以要经常检查油管，在时间的问题。增压器进油压力应大于0.2MPa可以确保石油供应和轴承的旋转部件的正常润滑。除了检查增压器转子，如果轴向间隙过大，表明，推力轴承磨损过大，如果径向间隙过大，那么浮动轴承过度磨损。2.3 涡轮或压气机叶轮损坏2.3.1 发动机排气管中进入金属物增压器在正常高速运行，如果发动机排气管螺母，螺丝，金属物体，将不可避免地导致损坏的涡轮叶片，严重时可涡轮壳破碎，相同的压缩机叶轮叶片遇到这种情况将被损坏，如果叶轮叶片损坏，则转子动平衡立即销毁，增压器的增压器转子轴系振动，不能继续使用。使用诸如听到不同的反应立即停车检查，以防止下降的压缩机叶片碎片进入发动机的气缸，造成严重事故。2.3.2 未按要求使用空气滤清器或进气管道密封不严在沙漠地区或作业环境恶劣的地区使用增压发动机, 细沙尘经空气滤清器或管路中的缝隙进入增压器, 能导致增压器叶轮进气口处的叶片均匀磨损,使增压器的增压效果降低, 严重时能破坏转子的平衡, 因此应经常对进气管路及空滤器进行检查和保养, 及时更换滤芯, 紧固管道接口, 以减少此类故障的发生。2.3.3 未及时清除油泥增压器长期使用后, 空气中的粉尘会与油雾结成油泥, 逐渐聚集在增压器壳进口的通道上, 使叶轮与壳体无间隙, 或叶片与增压器壳接触而产生摩擦,引起增压器转子轴系的振动, 加剧轴系的磨损, 故应经常检查及时清除油泥。2.3.4 排气温度过高由于增压器发动机燃油系统发生故障, 如供油延迟, 供油量过大或排气门漏气等现象, 都能导致排气温度过高, 进而使涡轮进口处的叶片烧损变形。排气温度过高还能使涡轮端密封处机油炭化,以及涡轮端轴承处局部过热, 造成密封和轴承过早失效。3 增压器的正确使用因为增压器安装在发动机的排气侧，使增压器的工作温度很高，与增压器工作时，转子的速度非常高，可以达到十转每分钟，如此高的速度和温度，使普通滚子或球轴承不能正常工作，因此涡轮增压器一般采用全浮动轴承的油，润滑，冷却。这样的结构原理，在使用这个引擎应该注意的一些问题：1)停机时间过长或在冬季, 以及更换增压器时,均须预先润滑增压器。2) 发动机启动后应怠速运转 35 min, 使润滑油达到一定的工作温度和压力, 以免突然增加负荷时因轴承无油而加速磨损, 甚至卡死。3) 车辆停车时不要立即熄火, 应怠速运转 35min, 以使增压器转子的温度和转速逐渐下降。立即熄火会使机油丧失压力, 转子靠惯性转动且得不到润滑而损坏。4) 经常检查机油油量, 避免因缺少机油而导致轴承失效及转动件卡死。5) 定期更换机油及机滤, 因全浮动轴承对润滑油的要求很高, 应使用厂家规定牌号机油。6) 定期清洗更换空气滤芯, 空滤过脏会造成进气阻力增加, 使发动机功率下降。7) 经常检查进气系统的密闭性, 漏气会使灰尘吸入增压器及发动机, 损坏增压器和发动机。8)旁通阀执行器总成压力设定和校验是在专门设定/检验机构上进行的, 客户和其他人员不能随意变动。9) 由于涡轮增压器转子轴承精密度很高, 维修及安装时的工作环境要求很严格, 所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修。总之, 用户一定要严格地按照使用说明书的要求进行正确操作, 尽可能地发挥润滑油的三大作用( 润滑、去污、冷却), 尽量避免出现人为的、不必要的故障而使增压器损坏与报废, 从而保证增压器应有的使用寿命。4 预防增压器早期损坏的措施4.1 保证增压器润滑可靠机油应符合使用规格；定期检查油的数量，质量，及时更换变质油。填充，应防止杂质进入油；定期清洗或更换滤油器；做季节性维护，确保油黏度适宜；保持发动机技术状况良好，确保工作压力和温度是正常的。4.2 保证进气清洁、系统密封定期清洁和更换空气滤清器，检查螺母或螺栓是否松胶管夹箍是否夹紧;检查进排气系统是否存在漏气现必要时更换密封垫片。动象4.3 正确驾驶操作 对于新增压器，在启动前，必须卸下进油管接头，加注50-60mL的机油，防止启动瞬间因缺油而烧坏轴承。发动机启动后，应在怠速或高怠速运转3-5min，待发动机温度达到30-40后方可加速起步。车辆运行中，严禁采用加速一熄火一空挡滑行的操作方法。长时间高速行驶停车后，不要立即关闭发动机，应怠速运行3-5 min，再关闭油路熄火。4.4 保持正常的工作温度增压器工作时，涡轮外壳正常温度为400左右，压气机外壳的温度以不烫手为合适。在使用中，柴油机供油量不宜过大，供油时间不宜过晚，也不能长时间超负荷运转或经常轰油门。4.5 定期对增压器进行保养在使用时，应定期检查和紧固涡轮增压器的三壳体紧固螺栓，消除油泄漏，泄漏现象。根据规范要求，增压器每工作1000个小时，在压缩机叶轮的清洗时间，检查叶轮的无损伤，裂纹，轴承和转子的轴向动量，转子静平衡和动平衡，必要时，修理或更换。参考文献1 黄安华. 柴油机废气涡轮增压器的常见故障及原因J. 汽车工程师. 2009(08) 2 徐斌. 涡轮增压型发动机的使用与维护J. 建筑机械化. 2008(12) 3 齐国立. 柴油机涡轮增压器的使用与维护J. 设备管理与维修实践和探索. 2005(S1) 4 陈一永. 柴油机废气涡轮增压器的正确使用J. 农业机械. 2008(28) 5 陈伯强,李兆斌,李喜振. 涡轮增压器漏油的防治措施J. 工程机械与维修. 2005(21) 6 刁云鹏,熊国庆,左华山,樊少军. 浅谈废气涡轮增压器的正确使用与保养J. 轻型汽车技术. 2010(04) 7 林国荣. 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