渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)故障診斷與保養(yǎng)

張赤軍,劉二豐

(秦港股份有限公司流機(jī)分公司機(jī)械三隊(duì),河北 秦皇島 066002)

帶渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)比自然吸氣式的發(fā)動(dòng)機(jī)多了個(gè)廢氣渦輪增壓.它利用排出廢氣的能量驅(qū)動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)與渦輪同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn),從而使空氣壓縮后才進(jìn)柴油機(jī)氣缸,增加了柴油機(jī)進(jìn)氣量,可供更多的燃油完全燃燒,進(jìn)一步提高柴油機(jī)的功率.該種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)往往車輛行走緩慢,尤其是在爬坡過程中發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯增大,排煙量大大增加,行走無力,大大降低了車輛的工作性.當(dāng)出現(xiàn)該現(xiàn)象時(shí),往往與渦輪增壓器有關(guān)聯(lián).

1 廢氣渦輪增壓器工作原理

廢氣渦輪增壓器的工作原理見圖1[1].渦輪增壓器渦輪3直接與排氣管1相連接,在排氣的同時(shí)通過轉(zhuǎn)子軸5帶動(dòng)壓氣機(jī)葉輪8高速旋轉(zhuǎn),從而將空氣吸入壓氣機(jī)殼9,壓氣機(jī)葉輪8將空氣速度和壓力增加,并進(jìn)入擴(kuò)壓器7,再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼9使空氣壓力進(jìn)一步升高,使得更多的空氣進(jìn)入汽缸,以和較多的燃油混合燃燒,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的大功率.

2 故障發(fā)生的起因分析

2.1 進(jìn)氣沖程中的阻力問題

送入汽缸的空氣必須保持清潔,這是保持發(fā)動(dòng)機(jī)良好性能所必需的.因?yàn)槲牖覊m和污垢后會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸,并且導(dǎo)致渦輪增壓器以及氣門桿和氣門導(dǎo)管的磨損和損壞,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,累積的碎屑還可能傷及渦輪增壓器的葉片,最終導(dǎo)致渦輪增壓器報(bào)廢.

圖1 廢氣渦輪增壓器工作原理示意圖

進(jìn)氣通道中的阻力會(huì)導(dǎo)致煙量過大和功率降低[2].所以判斷故障的第一步是正確保養(yǎng)空氣濾清器.這樣才能及時(shí)有效地過濾進(jìn)氣中的臟物.隨著濾清器的變臟,進(jìn)氣阻力將增加,因此一定要正確保養(yǎng)好空氣濾清器.在發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和轉(zhuǎn)速下,空氣阻力達(dá)到極限時(shí)應(yīng)當(dāng)更換空氣濾清器.對(duì)于渦輪增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)在渦輪增壓器前測(cè)量阻力,一般的工程機(jī)械的空氣阻力都應(yīng)當(dāng)在4 kPa以下.當(dāng)超出這個(gè)范圍時(shí),就應(yīng)當(dāng)更換空氣濾清器.

2.2 進(jìn)氣排氣泄漏

由于松動(dòng)的管接頭、跨接管或者進(jìn)氣歧管開裂而使得壓縮空氣泄漏,導(dǎo)致帶有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙量過多和功率下降,同時(shí)伴隨著噪聲.對(duì)裂紋和松動(dòng)接頭除了目測(cè)外,也可以用肥皂水涂在可能泄漏的部位,如各種接頭和密封表面上,以便檢查泄漏.

2.3 渦輪增壓器故障

1)渦輪增壓器功能失調(diào).渦輪增壓器內(nèi)部零部件出現(xiàn)故障會(huì)降低其效率,也會(huì)引起過量排煙并降低輸出功率.軸承故障會(huì)造成磨損而降低轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)速,另外,損壞的軸承也會(huì)使轉(zhuǎn)子總成葉片摩擦外殼,降低轉(zhuǎn)子總成的轉(zhuǎn)速.增壓器廢氣穩(wěn)壓功能故障或者廢氣穩(wěn)壓調(diào)整錯(cuò)誤,會(huì)造成增壓壓力過高或過低.過高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞,過低則造成排氣過多和輸出功率下降.

2)機(jī)油消耗和泄漏.機(jī)油用來潤(rùn)滑和冷卻渦輪增壓器軸承.機(jī)油通過發(fā)動(dòng)機(jī)操作壓力經(jīng)供油管道送到渦輪增壓器,并通過連接到渦輪增壓器底部的回油管流回油底殼.渦輪增壓器轉(zhuǎn)子兩端都使用了密封環(huán),該密封環(huán)可能在非正常使用條件下泄漏.此外,如果進(jìn)氣和排氣阻力過高會(huì)造成壓氣機(jī)和渦輪殼之間形成負(fù)壓,機(jī)油也會(huì)從密封處泄漏.

檢查機(jī)油是否從密封處泄漏應(yīng)當(dāng)拆下排氣管和空氣跨接管,并檢查渦輪機(jī)殼和跨接管中是否存有機(jī)油.

3)渦輪增壓器噪聲.渦輪增壓器高速運(yùn)轉(zhuǎn),會(huì)發(fā)出“變調(diào)”聲音.這種噪聲會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷略有不同,這種噪音由于轉(zhuǎn)子總成切割空氣造成的.因此,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高聲音越大.在拆卸渦輪增壓器前,檢查噪聲故障是否由進(jìn)排氣活塞泄漏引起.松開渦輪增壓器安裝支架,檢查排氣歧管密封墊是否泄漏以及排氣觀眾是否有裂縫.如果發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),噪聲降低或者出現(xiàn)咔噠聲,這可能表示系統(tǒng)中有碎屑或者轉(zhuǎn)子總成觸到殼體上.

密封裝置失效,特別是壓氣機(jī)端O形密封圈失去應(yīng)有的封油作用,直接導(dǎo)致向壓氣機(jī)殼內(nèi)泄漏潤(rùn)滑油而損壞,同時(shí),機(jī)油泄漏到渦殼內(nèi)形成積炭,影響轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn).

另外,活塞環(huán)斷裂或磨損造成燃?xì)庀赂Z到曲軸箱,曲軸箱通風(fēng)管阻塞也會(huì)使油底殼的壓力增高,兩端流動(dòng),最終造成漏油[3].

3 進(jìn)排氣系統(tǒng)的保養(yǎng)

3.1 空氣濾清器的保養(yǎng)與維護(hù)[4-5]

要保證進(jìn)排氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行首先要保證該系統(tǒng)的密封性,并且按規(guī)定定期清洗和更換空氣濾清器.

現(xiàn)代汽車多采用紙質(zhì)空氣濾清器,該種濾清器效率高,透過率低,能有效延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命.空氣濾清器一般包含內(nèi)芯和外芯兩層.空氣濾清器在車輛運(yùn)行5000 km左右要除塵一次.工程機(jī)械空氣濾清器要150個(gè)工作臺(tái)時(shí)左右除塵一次外芯.當(dāng)內(nèi)芯有較為明顯的塵土和雜質(zhì)時(shí)要連同內(nèi)芯一同更換.

3.2 渦輪增壓器的保養(yǎng)

1)渦輪增壓器的保養(yǎng)對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)尤為重要.要選用合適得發(fā)動(dòng)機(jī)油,機(jī)油必須具備防高溫、防腐蝕和抗氧化的功能.工程機(jī)械一般均采用 15W-40,CF-4級(jí)別以上的潤(rùn)滑油.按臺(tái)時(shí)或者里程數(shù)定期更換潤(rùn)滑油.

2)定期檢查渦輪增壓器殼體的固定螺絲、支架螺栓、連接管路是否緊固可靠,有無脫落和裂痕,如有異常立刻解決.

3)每次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)?shù)∷龠\(yùn)轉(zhuǎn)1～2 min,使?jié)櫥瓦_(dá)到一定的溫度和壓力,才能更好的避免軸承無油狀態(tài)導(dǎo)致的加速磨損.完工后不要突然停機(jī)要怠速空轉(zhuǎn)1～2 min再停機(jī).

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述乃筆者多年對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)維修經(jīng)歷總結(jié)出來的判斷分析和總結(jié).對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)有一定的借鑒作用.日常生活和工作中,要合理操作,正確保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備,準(zhǔn)確判斷、及時(shí)維修,控制故障的擴(kuò)大,提高維修效率,節(jié)約維修資金.

[1]宋 森,宋璟楊.初級(jí)汽車修理工自學(xué)讀本(第四版)[M].北京:金盾出版社,1995:486-498.

[2]孫麗慧.發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)控制技術(shù)[J].工程機(jī)械與維修,2010(9):178-179.

[3]劉慶軒.汽車修理基本技術(shù)指南(第二版)[M].北京:金盾出版社,1998:189-214.

[4]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社,1993:56-185.

[5]魏琬華,胡興烈.汽車柴油機(jī)結(jié)構(gòu)原理與維修[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1998:156-165.