渦輪增壓器的故障診斷

王敏光　趙文晶

摘要：渦輪增壓器是高壓共軌電控柴油機進氣系統的主要工作部件，空氣經過空氣濾清器吸入渦輪增壓器的壓氣機側，然后通過中冷器管進入中冷器，經過進氣電加熱器和進氣歧管、進氣門通道后被吸入氣缸。介紹了柴油機渦輪增壓器的工作原理及其常見故障的維修，僅供維修人員參考。

關鍵詞：渦輪增壓器；工作原理；故障診斷

中圖分類號：TK428

文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.05.031

1.增壓器工作原理

渦輪增壓器是利用發動機的廢氣能量使渦輪機葉輪轉動，渦輪機葉輪驅動壓氣機葉輪，壓氣機葉輪將空氣壓縮后向發動機提供燃燒用的壓縮空氣。這些高溫、高壓空氣可以與發動機噴嘴噴入更多的燃油與之按比例混合，從而提高了發動機的輸出功率。工作原理見圖1。

渦輪機、壓氣機的葉輪和軸均由軸承座中的兩個軸承支撐，軸承座內的潤滑油道把經過過濾后的清潔機油導人軸承。這部分機油在潤滑和冷卻后，經回油管從軸承座流回發動機油底殼。

在車輛使用中，應注意防止回油管阻塞，因為受阻會使渦輪增壓器軸承負荷增加，造成機油從油封處泄漏。必須使用優質機油，并按規定保養里程定期更換機油和機油濾清器。

渦輪增壓器不能隨意改動，尤其是廢氣旁通閥部件，隨便改動會導致進氣和排氣歧管壓力不正確，從而引起氣缸壓力和熱負荷升高，降低耐久性。

ISLe發動機使用廢氣旁通閥式增壓器，它的優點是既可以快速升壓，又可以保證發動機在較高的轉速下運轉時，渦輪機不會超速。

廢氣旁通閥由一個執行器控制工作，這個執行器可以感受到壓氣機的壓力，并使這個壓力與一個預設彈簧負載平衡。廢氣旁通閥安裝在渦輪機進口通道中，當閥門打開時，廢氣旁通閥通過分流渦輪機葉輪周圍的一部分廢氣，從而控制軸的轉速和增加壓力。

2.故障診斷

2.1渦輪增壓器零件失效

渦輪增壓器零件失效會降低渦輪增壓器的增壓效率，使排氣增多、輸出功率降低。例如軸承磨損或燒蝕故障會產生摩擦，使轉子總成轉速減慢。同時，軸承損壞后還會使渦輪增壓器轉子總成的葉片摩擦機殼，從而導致轉子總成的轉速降低。

渦輪增壓器廢氣旁通閥故障或該閥門標定不正確，均會導致增壓壓力過高或過低。特別是增壓壓力過低會引起排煙過多和功率降低；增壓壓力過高又會造成機油泄漏，甚至損壞發動機。

2.2機油消耗與泄漏故障

發動機主油道壓力機油用來潤滑軸承，并冷卻渦輪增壓器。機油在發動機工作壓力下通過供油管供給渦輪增壓器軸承進行潤滑和冷卻，之后經過增壓器底部回油管流回油底殼。渦輪增壓器轉子總成的每一端都有密封油封，用于阻止廢氣和壓縮空氣進入渦輪增壓器殼中。

如果曲軸箱的壓力過大使機油無法從渦輪增壓器回油，就會增加轉子總成軸承的負荷，使機油從壓氣機密封處泄漏，進入發動機。對于帶催化轉化器的發動機發生渦輪機密封處泄漏，機油進入排氣系統，在維修時應檢查排氣阻力。

機油回油管阻塞或損壞，將會引起渦輪增壓器殼體壓力增加，導致機油從密封圈處溢出。如果發生上述泄漏，應清洗空一空中冷器、清洗掉進氣系統中的機油。

2.3渦輪增壓器增壓壓力下降，發動機動力不足

渦輪增壓器增壓壓力下降、增壓比降低，說明進入氣缸的充氣量減少，導致柴油機動力下降，燃油消耗量和排氣溫度將會提高。

造成渦輪增壓器增壓壓力下降，增壓比降低的原因是：

（1）空氣濾清器濾芯臟、灰塵多而造成堵塞，使進氣阻力增大，增壓壓力下降。

（2）壓氣機內部氣道粘附有油垢、中冷器內部氣道也粘附有油垢，使氣流流通時阻力增加，壓氣機壓力下降、效率降低。

（3）壓氣機軸密封圈損壞，氣流泄漏，壓力下降。

（4）渦輪轉子部件因柴油機燃燒不良、嚴重積碳以及浮動軸承損壞等原因使渦輪旋轉阻力增大，渦輪轉速下降，導致增壓壓力下降。

（5）排氣管消聲器堵塞，排氣不暢，使渦輪排氣背壓過高，也會導致增壓壓力降低。

（6）柴油機氣缸套、活塞、活塞環、氣閥和氣閥座圈等零部件磨損嚴重，增壓空氣進入氣缸后泄漏量增大，使增壓壓力及壓氣機效率降低。

根據上述分析得出的故障原因，應有針對性地清理堵塞的濾芯或進行更換；清理氣道內的油污垢，使氣流暢通；更換密封圈；清除轉子軸粘附的積碳，更換浮動軸承；疏通排氣管道，使之通暢；視情更換配合副，如氣缸套、活塞、活塞環和氣閥等；附著的油污需徹底清理，以減小空氣流通阻力，提高增壓壓力。

2.4渦輪增壓器噪聲

渦輪增壓器運轉時發出的嗡嗡聲是正常的，這種噪聲強度隨發動機的轉速和負荷變化而變化。產生噪聲的根源是由于轉子總成高速運轉（轉速達70000-100000r/min）和制造時用于平衡轉子總成的方式引起的。所以發動機在高速運轉時，噪聲最大。

發動機轉速較低時發出聲調較低的咔嗒聲，說明系統中有碎屑或轉子總成碰撞殼體。在檢查時，應拆下渦輪增壓器進氣管，檢查有無異物，檢查渦輪增壓器葉片是否損壞以及軸承間隙的大小。

2.5渦輪增壓器使用中的注意事項

為避免渦輪增壓器出故障，在使用中應注意的事項是：

（1）發動機啟動后，特別是在寒冷的冬天，應怠速運轉5 min以上，等待機油壓力達到0.25MPa以上，才可起步上路，同時冷卻液溫度應高于75℃、油溫高于50℃。否則，容易使增壓器浮動軸承、密封環因缺油而損壞。通過起動預熱運轉發動機，仔細檢查渦輪增壓器運轉是否正常。

（2）發動機熄火前，應使發動機怠速運轉5 min以上，直到增壓器轉速降低之后再熄火。嚴格禁止在熄火前猛踩加速踏板后熄火，因為這樣機油會停止循環，而增壓器轉子由于慣性仍在高速旋轉，此時的轉子軸與軸承處于半干摩擦狀態下運轉，使軸承、密封環發生早期損壞。

（3）長期停駛的增壓柴油機，在啟動前應對增壓器進行潤滑，可將增壓器進油口凸緣拆下，從進油口處倒入適量機油并用手轉動葉輪旋轉，防止缺油。

（4）潤滑油管路應在柴油機運行1500h時清洗檢查1次，以保持管路暢通。

（5）增壓器的進、出膠管和卡箍應無破損、松動，連接牢固有效。