渦輪增壓拖拉機的使用保養和故障處理

王發明

渦輪增壓拖拉機的使用保養和故障處理

王發明

發動機渦輪增壓是一項先進的技術，通過幾十年的發展，技術成熟、性能穩定，在各種發動機上廣泛采用。特別是近幾年來，在大功率拖拉機的柴油發動機上普遍使用。近四五年來，在拖拉機的田間作業和道路運行中由于不規范的操作使用，經常發生新機渦輪增壓器就損壞，造成經濟損失。為了使廣大農機駕駛員進一步了解渦輪增壓發動機的工作原理、技術性能、操作使用和維修保養，本文就柴油發動機渦輪增壓技術和農機駕駛員朋友一起探討學習。

1 渦輪增壓器的特點

渦輪增壓器是利用柴油機排氣能量驅動渦輪，帶動壓氣機來提高柴油機進氣壓力的裝置。 渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出廢氣的慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。

柴油發動機因直噴壓燃特點比汽油發動機更適合渦輪增壓，在發動機上裝有渦輪增壓器，使拖拉機迸發出更大的功率。發動機是靠燃料在氣缸內燃燒來產生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內空氣量的限制，所產生的功率也會受到限制，如果發動機的運行性能已處于最佳狀態，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入氣缸來增加燃料量，提高燃燒做功能力。在目前的技術條件下，渦輪增壓器是唯一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。

一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約30%～40%，甚至更多。另外，發動機在采用了增壓技術后，還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。

首先說說渦輪增壓器的大概結構原理。廢氣渦輪增壓器主要由泵輪和渦輪組成，當然還有其他一些控制元件。泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉子，發動機排出的廢氣驅動泵輪，泵輪帶動渦輪旋轉，渦輪轉動后給進氣系統增壓。增壓器安裝在發動機的排氣一側，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，還有冷卻液為增壓器進行冷卻。渦輪增壓器大都用在柴油發動機上，現在一些汽油發動機也采用渦輪增壓器。因為汽油和柴油的燃燒方式不一樣，因此發動機采用渦輪增壓器的形式也有所區別。

全浮式軸承是渦輪增壓器的關鍵零件。這種根據潤滑形式命名的軸承被稱為“全浮式軸承”，工作轉速極高，工作環境惡劣。因此，保證潤滑是非常重要的事情。如果因油壓低導致機油供給緩慢，就會損壞軸承從而導致渦輪增壓器失效。在發動機正常啟動時是不會發生此類故障的，但如果發動機更換機油和機油過濾器后第一次啟動，就有可能產生機油供給緩慢現象，使軸承缺乏機油潤滑。在這種情況下，啟動后要怠速運轉3 min左右，不可直接將轉速提升到渦輪增壓器啟動轉速。同樣，在高速及上坡后也不要使發動機立即停止，要使發動機繼續怠速運行1 min左右，使仍繼續空轉的渦輪增壓器軸承不會缺油。因此，使用渦輪增壓拖拉機的駕駛員，一定要遵循廠家的指示操作，還要十分注意機油的質量，不宜將渦輪增壓拖拉機視同一般拖拉機進行操作。

2 使用注意事項

由于渦輪增壓器經常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600℃左右，增壓器轉子高速旋轉，因此為了保證增壓器的正常工作，使用中應注意以下幾點。

（1）勿著車就走。發動機發動后，特別是在冬季，應讓其怠速運轉一段時間，以便在增壓器轉子高速運轉之前讓潤滑油充分潤滑軸承。發動機剛啟動后千萬不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。

（2）勿立即熄火。發動機長時間高速運轉后，不能立即熄火。發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承潤滑和用于冷卻。正在運行的發動機突然停機后，機油壓力迅速下降為零，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，軸承支承殼內的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉，因此，發動機熱機狀態下如果突然停機，會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。所以發動機大負荷、長時間運行后，在熄火前應怠速運轉3~5 min，讓增壓器轉子的轉速降下來以后再熄火。特別要防止猛轟幾腳油門后突然熄火。

（3）保持清潔。拆卸增壓器時，要保持清潔，各管接頭一定要用清潔的布堵塞好，防止雜物掉進增壓器內，損壞轉子。維修時應注意不要碰撞損壞葉輪，如果需要更換葉輪，應對其做動平衡試驗。重新裝復完畢后，要取出堵塞物。

（4）要進行清洗。由于增壓器經常處于高溫下運轉，它的潤滑油管線因受高溫作用，內部機油容易有部分的結焦，這樣會造成增壓器軸承潤滑不足而損壞。因此，潤滑油管線在運行一段時間后要進行清洗。

（5）注意檢修。在出車前、收車后，應檢查氣道各管的連接情況，防止松動、脫落而造成增壓器失效和空氣短路進入氣缸。

由此可見，發動機經過增壓后，零部件的結構進行了強化，從使用、保養方面講，必須加強發動機的強制保養工作，注意采用正確的操作方法。

3 故障處理

渦輪增壓器是用來提高發動機功率和減少廢氣排放的重要機件。由于使用、維護和保養不當，易發生故障，導致發動機不能正常工作。渦輪增壓器常見的一些故障及處理方法。

3.1 漏油

現象一：機油消耗量大，但排氣煙色正常，動力不降低。

診斷：這種情況一般是由于機油滲漏造成的。

處置：

（1）先檢查發動機潤滑系外部油管（包括增壓器進、回油管）是否漏油。

（2）檢查增壓器廢氣排出口是否有機油，如有機油，可判定渦輪一端密封環損壞，應更換此密封環。

現象二：機油消耗量大，排氣冒藍煙，但動力不下降。

診斷：由于增壓器壓氣端漏油，機油通過發動機進氣管進入燃燒室被燒掉所造成的，有以下幾種可能：

（1）增壓器回油管不暢通，機油在轉子總成的中間支承處積留過多，沿轉子軸流入壓氣葉輪。

（2）靠近壓氣葉輪一端的密封環或甩油環損壞后，機油由此進入葉輪室，然后隨室內增壓后的空氣一同經進氣管進入燃燒室。

處置：打開壓氣機的出氣口或發動機進氣直管（橡膠軟管），看管口、管壁是否粘附機油。如有，請檢查增壓器回油管是否暢通。如不暢通則是由于中間支承處積油過多引起，應將回油管疏通后裝復；如暢通，則是由于葉輪一端密封環或甩油環損壞所造成，應解體增壓器進行修復。

現象三：機油消耗量大，排氣冒藍煙或黑煙，且動力下降。

診斷：空氣在被增壓器吸入的過程中，空氣流遇較大阻力。如空濾芯堵塞，進氣膠管被吸變形或壓扁等。壓氣機進氣口處的壓力較低，造成機油滲漏進入壓氣機內，隨壓縮空氣一起進入燃燒室內燒掉。

處置：檢查空濾芯有無堵塞，進氣直軟管是否被壓扁，壁內有無機油。如管口和管壁有機油，應清洗或更換空氣濾芯。

3.2 有異響

現象：排氣冒黑煙，功率下降，且增壓器有異響。

診斷：

（1）如有金屬摩擦聲，是增壓器轉子軸承或止推軸承磨損過多，葉輪與增壓器殼摩擦而產生。

（2）如不是金屬摩擦聲，而是氣流聲，則是由于增壓器轉子高速旋轉產生的聲音，或是進、排氣接口處由于連接不好產生的漏氣聲。

處置：

（1）前者應視磨損情況更換損壞的配件進行修復。

（2）后者應認真區分，有針對性地解決。

3.3 增壓器軸承損壞

現象：增壓器軸承損壞，發動機功率下降，機油消耗高，冒黑煙，嚴重時增壓器不能工作。

診斷：

（1）潤滑油壓力和流量不足：①增壓器軸頸和止推軸承的潤滑油供應不足；②使轉子軸頸和軸承間保持浮動的潤滑油不足；③增壓器已高速運轉，而潤滑油未及時供給。

（2）雜物或泥沙進入潤滑系統。

（3）機油氧化變質：①柴機油過熱，從活塞與缸壁間竄過的燃氣過多；② 冷卻水漏入機油中；③機油選用不當，以及沒有按規定定期更換機油。

處置：

（1）檢查潤滑油壓力是否正常，機油量是否符合要求。

（2）按規定要求定期更換潤滑油，并保證潤滑油清潔。

（3）嚴格按規定要求使用潤滑油，不得混用。

（4）應避免發動機在高溫情況下工作，保持發動機的正常工作溫度。

4 小結

渦輪增壓發動機在使用要求上最大的不同，就是要做到“延時熄火”。渦輪增壓器在正常工作狀態下能獲得充分冷卻，不會有問題，但是停車熄火斷電后，冷卻系統就不能對渦輪增壓器繼續進行冷卻，而此時渦輪葉片仍然因慣性高速轉動，這時候軸承就會受損。這種損壞可能是瞬間的，也可能是微小的，但會日積月累縮短渦輪的工作壽命。針對這個問題，日常駕駛渦輪增壓拖拉機，最好每次停車后做到延遲幾分鐘熄火，讓仍然處于高溫狀態的渦輪葉片和軸承獲得冷卻和潤滑，延長軸承壽命。這是渦輪增壓發動機在使用方式上跟自然吸氣最大、也差不多是唯一的區別。

作者信息：岐山縣農機技術推廣服務中心，722400，陜西