渦輪增壓柴油機在大功率拖拉機上的使用

許凱 吳寧

渦輪增壓柴油機在大功率拖拉機上的使用

許凱 吳寧

柴油機的進氣方式分為自然吸氣和增壓吸氣，增壓吸氣又分為機械式和渦輪增壓式。自然吸氣的柴油機一直占據(jù)主導地位，以其技術(shù)可靠、性能穩(wěn)定、經(jīng)久耐用和維修方便等原因深受使用者的喜愛。近年來，大功率的農(nóng)機具不斷涌現(xiàn)，拖拉機配置如空調(diào)、電液控制系統(tǒng)、液壓輸出系統(tǒng)等在大馬力拖拉機上使用越來越多，渦輪增壓器在大功率柴油機上逐漸推廣使用。

一、渦輪增壓吸氣柴油機和自然吸氣柴油機的區(qū)別

1.自然吸氣是柴油機在不經(jīng)過任何增壓裝置的前提下，通過大氣壓將空氣壓入柴油機燃燒室的一種吸氣方式；渦輪增壓吸氣是通過渦輪增壓器將來自空濾器的空氣加壓，增加進氣量，從而提高柴油燃燒效率的一種進氣方式。也就是說，如果相同的一臺發(fā)動機，加裝渦輪增壓器肯定要比自然吸氣的進氣量要大，柴油燃燒更充分，柴油機所發(fā)揮的功率也要更大，這就是自然吸氣柴油機和渦輪增壓吸氣柴油機的最本質(zhì)的區(qū)別。

2.自吸式柴油機在低速尤其是怠速時的安靜平順性、油門線性度比渦輪增壓發(fā)動機要好，因為自吸式柴油機進氣量比較平緩，拖拉機在低速狀態(tài)下車速比較容易控制。而渦輪增壓柴油機由于輸出功率較大，在一些低速微調(diào)或者油門微調(diào)方面較自吸式柴油機略有不足。同時，在冷車啟動噪音和結(jié)合平穩(wěn)度上，自吸式柴油機表現(xiàn)得更好一些。

3.渦輪增壓柴油機優(yōu)勢在于加速方面。渦輪增壓器增加了柴油機的進氣量，提高了柴油機的“肺活量”，在增壓器葉片達到一定高轉(zhuǎn)速后，發(fā)動機比自吸式柴油機明顯有后勁。

4.相同排量的自吸式柴油機和渦輪增壓式柴油機，增壓柴油機油耗高，輸出功率也大。但是要達到同樣功率的話，增壓柴油機要比自吸式柴油機省油，例如，排量為2.5L的自吸式柴油機，能發(fā)揮30kW的功率，而增壓柴油機只需要2.0L的排量，就能達到相同的功率。油耗低、燃燒充分，在排放方面，增壓式發(fā)動機比自吸式優(yōu)秀，尤其是單位二氧化碳排放量上，增壓式發(fā)動機要低得多。

5.自吸式柴油機性能穩(wěn)定，故障率低；渦輪增壓式柴油機由于增壓器處在高溫、高轉(zhuǎn)速下工作，況且拖拉機本身工作環(huán)境惡劣，加之保養(yǎng)操作不當容易產(chǎn)生疲勞損壞，故障率較高。

二、渦輪增壓進氣柴油機在拖拉機上的使用情況

在100馬力以下的拖拉機上，渦輪增壓柴油機應用量不是很大，在100馬力以上，尤其是150馬力以上拖拉機，渦輪增壓柴油機應用比較廣泛，究其原因，有三個，一是100馬力以上拖拉機主要應用于大田地作業(yè)，用戶對其動力性能要求比較高，增壓柴油機能提高作業(yè)效率，“趕時趕點”；二是以生產(chǎn)傳統(tǒng)中小馬力的柴油機生產(chǎn)廠家紛紛轉(zhuǎn)向生產(chǎn)大馬力柴油機，以增加柴油機缸徑、行程和缸數(shù)來提高發(fā)動機排量的話，要么是企業(yè)自身技術(shù)條件、加工水平達不到，要么是成本比較高，故而通過加裝渦輪增壓器來實現(xiàn)大功率輸出；三是國家一直提倡節(jié)能環(huán)保，對于柴油機的排放要求比較嚴格，短短幾年時間從國Ⅰ到國Ⅱ再到國Ⅲ，以后要逐漸達到歐盟和北美地區(qū)的水平，所以渦輪增壓發(fā)動機在大馬力拖拉機上應用會越來越廣泛。

三、渦輪增壓器故障分析以及正確的使用維護保養(yǎng)

1.渦輪增壓器損壞的原因

（1）潤滑不良是主要原因。如果發(fā)動機剛一起動就猛加負荷，機油的壓力和溫度達不到增壓器的潤滑需要，機油嚴重不足，增壓器熱量無法散發(fā)而燒壞；如果柴油機運行時突然熄火，機油泵停止工作，但是增壓器由于高速慣性下仍然運轉(zhuǎn)，也造成潤滑油供應不足，渦輪葉片軸承因為過熱磨損或者“咬死”；如果柴油機長時間怠速運轉(zhuǎn)，增壓器轉(zhuǎn)速較低，各運動副難以形成油膜，從而導致渦輪端和壓氣機端漏油造成潤滑不良。

（2）雜質(zhì)進入增壓器。由于拖拉機工作環(huán)境相當惡劣，空氣中灰塵、雜質(zhì)很多，如果空濾器濾清效果差，空氣中的灰塵會進入增壓器中積累，加速軸承的磨損；或者機油中雜質(zhì)較多，機油濾清器濾清效果也不好，雜質(zhì)也會進入到增壓器油道中；或者柴油機進氣系統(tǒng)漏氣，灰塵和泥沙直接吸入壓氣機，造成軸承和葉片磨損。

（3）渦輪增壓器長期處于高溫、高轉(zhuǎn)速下工作，渦輪和葉片由于自身疲勞而損壞。

2.渦輪增壓柴油機正確使用維護保養(yǎng)

（1）嚴格執(zhí)行渦輪增壓發(fā)動機操作規(guī)程。柴油機啟動后，先怠速運轉(zhuǎn)3～5分鐘方可加負荷；正常停機前，柴油機應逐漸減小負荷，并怠速運轉(zhuǎn)3～5分鐘方可停機。盡量減少緊急停機次數(shù)和突加或者突減油門情況，同時應注意避免發(fā)動機長時間怠速運轉(zhuǎn)。

（2）嚴格執(zhí)行柴油機維護保養(yǎng)規(guī)程。發(fā)動機每工作100～150h清洗空濾器濾芯，更換空濾器油底殼機油；更換或者清洗機油濾清器濾芯；同時檢查發(fā)動機油底殼機油量和品質(zhì)，必要時按照柴油機說明書更換機油。

（3）作業(yè)前后檢查空濾器、進氣管、增壓器上各連接螺栓、緊固扣環(huán)是否松動，消除漏氣、漏油現(xiàn)象。由于拖拉機工作環(huán)境惡劣，灰塵多，應及時清除發(fā)動機上灰塵和油污。

（4）加大對駕駛員和拖拉機使用者的培訓力度，要求駕駛員掌握過硬的操作技能，避免因為操作不當造成的故障和損失。

（5）因為渦輪增壓器故障需要更換時，盡量不要用戶自己安裝，需要由專業(yè)三包人員進行維修安裝，避免因為安裝過程中由于雜質(zhì)進入造成的二次污染。