论康明斯发动机涡轮增压器的正确使用和故障排除--中国期刊网

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论康明斯发动机涡轮增压器的正确使用和故障排除

发表时间：2020/7/28 来源：《论证与研究》2020年6期作者：焦辉樊文博

[导读] 摘要：针对发动机废气涡轮增加器的使用和维护，从基本构造和工作原理入手，提出了使用过程中的注意事项，并对常见的故障进行分析和排除。

焦辉樊文博 (包钢白云鄂博铁矿公路运输作业部内蒙古包头 014080) 摘要：针对发动机废气涡轮增加器的使用和维护，从基本构造和工作原理入手，提出了使用过程中的注意事项，并对常见的故障进行分析和排除。关键词：柴油发动机；涡轮增压；使用维护；故障排除我矿108t电动轮矿用汽车选用的是KTA-38型康明斯发动机，由于工作环境恶劣，通常处在500℃高温和每分钟3～16万转的高速下工作，且与发动机共用一套润滑系统，润滑条件差，如使用维护不当，很容易导致增压器损坏，使发动机无法正常工作。我们只有了解其结构、原理，掌握正确的使用与维护方法，才能有效提高使用寿命。一、废气涡轮增压器的工作原理涡轮增压器主要由涡轮机、中间体和压气机三大部分组成。涡轮机的主要作用是利用发动机排出的废气冲击涡轮作功，以驱动压气机叶轮高速旋转。压气机的作用是将涡轮旋转的动能转变为空气的压力能，使进入发动机的空气压力有效提高，增大空气进入量。中间体既是增压器的支承机构，又是增压器的润滑冷却装置。工作时，增压器转子轴一端的涡轮叶轮在气缸排出的废气驱动下，带动另一端的压气机叶轮高速旋转(30000～160000转/分钟)，同时，涡轮带动离心式压气机提高进气压力，并通过中冷器冷却，增大空气的密度后进入气缸，使每个工作循环进入气缸的新鲜空气量增加，从而喷入更多的燃油。高压空气流经进气管进入气缸与喷入气缸的更多柴油混合燃烧，显著改善了发动机的燃烧过程，可提高发动机功率30％～50％，降低油耗8％左右。二、废气涡轮增压器的使用注意事项在涡轮增压器的作用下，进入燃烧室的空气量大幅度的提高，在发动机燃烧室容积不变的情况下，相当于提高了压缩比，使发动机的工作强度大大高。涡轮增压发动机的高机械加工精度，严格的装配技术。这些都决定了涡轮增压发动机处于高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工况下。所以在选用涡轮增压发动机使用的机油时，要求所用的机油必须具有良好的抗磨、耐高温性，容易建立高强度油膜。目前使用美孚15W-40CE或美孚蓝至尊可以满足要求。 1 、选用润滑油要确保质量涡轮增压器普遍采用全浮式轴承，对机油的要求很高，应按规定加注，并定期清洗机油滤清器，保持机油清洁，严防泥砂和杂质掺入，如有脏物掺入润滑油将加速轴承磨损。当轴承过度磨损时，叶片甚至会与壳体发生摩擦使转子转速下降，增压器及柴油发动机的性能将迅速恶化，出现功率下降、黑烟过多、噪声增大以及转子轴两端漏油等现象。 2 、涡轮增压发动机冷启动注意事项汽车发动机冷启动后，不能急加油，应先怠速运转三到五分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能改善，从而使涡轮增压器轴承得到充分润滑，这一点在冬季尤为重要。否则易使增压器转子轴、轴承、密封环等部件因缺油而早期磨损。 3 、涡轮增压发动机熄火注意事项发动机在带有负荷或长时间高速运转后，不能马上熄火。因为发动机正常工作时，机油泵会向涡轮增压器输送机油，用于转子轴承的润滑和冷却，发动机突然熄火后，油泵停止工作，机油压力迅速降为零，机油润滑中断，涡轮增压器运转产生的热量就无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间的轴承支撑壳上，轴承支承壳内的热量不能迅速被带走散失掉，而增压器的转子仍在惯性作用下做着高速旋转。这样就可能造成涡轮增压器转轴与轴套之间“烧死”而损坏轴承和转轴。另外，发动机突然熄火后，排气歧管的高温会很快传递到涡轮增压器壳体上，增压器内部的机油也会因为过热而变质，甚至生成积碳。积炭积累过多就会阻塞进油口，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。正确的熄火方法是：发动机熄火前应怠速运转三到五分钟，待增压器转子转速降低和机油温度有所下降后，再熄火停车。

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4 、经常检查涡轮增压器的密封环是否失效如果涡轮端油封失效，废气会通过密封环进入发动机润滑系统，时间久了就会使机油过早失效，此外，在发动机低速运转时机油也会通过密封环进入排气管，从排气管排出，造成排气管冒蓝烟现象；如果压气机端油封失效，增压器内的机油便会窜入压气机壳，随着进气一起被吸入气缸内燃烧，造成机油过度消耗，产生“烧机油”的现象，严重时还会造成气缸内积炭增多。 5 、定期更换机油涡轮增压器的转子轴与其轴承的配合非常精密，如果机油过脏或变质，会将杂质或磨粒等带入增压器内，轻则加速轴承磨损，重则使转子轴与轴承咬死。因此，一定要定期更换机油，在每次换机油时，必须将机油滤清器一并更换。 6、维修保养要专业涡轮增压器转子轴承配合精度很高，对维修及安装时的工作环境要求很严格，因此，当涡轮增压器出现故障或损坏时，必须严格按工艺标准去操作。 7 、使用中要定期保养定期清洁空气滤清器并检查进气系统是否漏气。若滤清器堵塞，会使进气阻力增大，使压气机入口的空气压力和流量减少，造成增压器工作效率降低。若进气系统漏气，灰尘将被吸入压气机壳内并进入气缸，造成叶片和柴油发动机零件早期磨损，致使增压机和柴油发动机性能变坏。综上所述，对于涡轮增压器发动机来说，只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器，不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长，提高了汽车的动力性，而且也提高了汽车使用的经济性。三、废气涡轮增压器的常见故障及排除方法 1、涡轮转速下降或发动机冒黑烟主要原因：空气滤清器堵塞；压气机吸气通道和内腔因油垢过多而阻塞；气缸内积碳与废气中的烟尘积聚在涡轮轴套内，使转子轴阻力增大；排气管阻塞或变形，导致排气不畅；涡轮密封环磨损失效，引起废气泄漏，对涡轮叶轮的驱动力减小；进气管或接头卡箍未拧紧造成进气泄漏；涡轮叶轮经废气长期冲刷而变形。排除方法：清除空气通道内阻塞物，消除进、排气管的泄漏。 2、压力机端或涡轮端漏油主要原因：一是压气机端油封磨损失效。当增压器润滑系统内的机油窜入压气机室，被吸入气缸内燃烧，会造成机油过度消耗和气缸内积碳。二是涡轮端密封环损坏。当柴油机高速运转时，废气会窜入增压器的润滑系统，污染机油；且当柴油机低速运转时，增压器内的机油则漏过密封环从排气管排出，造成机油的过度消耗。三是密封环损坏，机油随进气道进入中冷器，将中冷器污染堵塞，造成进气不足同时机油得不到及时冷却导致机油温度升高。排除方法：检查回油管、柴油机通风管和各连接管路的密封，需要时更换密封圈。 3 、增压器温度过高主要原因：由于增压器和发动机共用润滑系，若柴油机自身温度过高，增压器温度也随之上升；涡轮端油封磨损失效，机油窜入涡轮室内燃烧，涡轮一端的温度将大幅度升高。涡轮端温度应在500℃左右，压气机端温度不应烫手，若超出该温度范围则易烧坏增压器。排除方法：先检查发动机温度是否正常，再检查润滑系统和冷却系统，按规定调整柴油机燃油系统，不得任意改变供油量。 4、异常振动和噪声主要原因：增压器支架刚度不够或连接螺钉松动；转子轴承或止推轴承磨损过多所致；轴承磨损后，叶轮转速下降，增压效率降低，致使发动机进气量不足，燃烧不完全，排气冒黑烟，动力下降。同时涡轮转子总成的径向和轴向摆差增大，使涡轮和叶轮的叶片与涡轮壳和叶轮壳产生摩擦。叶轮外缘与壳体发生摩擦；增压器连接处局部漏气，致使涡轮增压器异响。排除方法：检查各连接管道，紧固有关部件，清洁或更换转子总成。 5 、转子轴咬死主要原因：机油过脏或变质，使转子轴润滑不良而造成转子轴与轴套烧结而咬死。当转子轴上的轴套咬死，增压器停止工作，将导致发动机功率急剧下降。排除方法：清洗机油滤清器及润滑系统，更换机油和轴承。四、结束语涡轮增压器是在高温、高速条件下工作的，给日常的维护保养工作提出了更高的要求。只要掌握造成涡轮增压器损坏的原因，采取正确的操作方法和措施，保证涡轮增压器的正常油压、润滑条件、冷却条件，及时排除异物，就能延长涡轮增压器的使用寿命。