王發(fā)明

渦輪增壓拖拉機(jī)的使用保養(yǎng)和故障處理

王發(fā)明

發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，通過幾十年的發(fā)展，技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，在各種發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用。特別是近幾年來，在大功率拖拉機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上普遍使用。近四五年來，在拖拉機(jī)的田間作業(yè)和道路運(yùn)行中由于不規(guī)范的操作使用，經(jīng)常發(fā)生新機(jī)渦輪增壓器就損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。為了使廣大農(nóng)機(jī)駕駛員進(jìn)一步了解渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、技術(shù)性能、操作使用和維修保養(yǎng)，本文就柴油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)和農(nóng)機(jī)駕駛員朋友一起探討學(xué)習(xí)。

1 渦輪增壓器的特點(diǎn)

渦輪增壓器是利用柴油機(jī)排氣能量驅(qū)動(dòng)渦輪，帶動(dòng)壓氣機(jī)來提高柴油機(jī)進(jìn)氣壓力的裝置。 渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣的慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)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(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因直噴壓燃特點(diǎn)比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)更適合渦輪增壓，在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有渦輪增壓器，使拖拉機(jī)迸發(fā)出更大的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒來產(chǎn)生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來增加燃料量，提高燃燒做功能力。在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)在采用了增壓技術(shù)后，還能提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。

首先說說渦輪增壓器的大概結(jié)構(gòu)原理。廢氣渦輪增壓器主要由泵輪和渦輪組成，當(dāng)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(zhuǎn)子，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)泵輪，泵輪帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見的機(jī)械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動(dòng)軸承，由機(jī)油來進(jìn)行潤(rùn)滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。渦輪增壓器大都用在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，現(xiàn)在一些汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也采用渦輪增壓器。因?yàn)槠秃筒裼偷娜紵绞讲灰粯?，因此發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪增壓器的形式也有所區(qū)別。

全浮式軸承是渦輪增壓器的關(guān)鍵零件。這種根據(jù)潤(rùn)滑形式命名的軸承被稱為“全浮式軸承”，工作轉(zhuǎn)速極高，工作環(huán)境惡劣。因此，保證潤(rùn)滑是非常重要的事情。如果因油壓低導(dǎo)致機(jī)油供給緩慢，就會(huì)損壞軸承從而導(dǎo)致渦輪增壓器失效。在發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)是不會(huì)發(fā)生此類故障的，但如果發(fā)動(dòng)機(jī)更換機(jī)油和機(jī)油過濾器后第一次啟動(dòng)，就有可能產(chǎn)生機(jī)油供給緩慢現(xiàn)象，使軸承缺乏機(jī)油潤(rùn)滑。在這種情況下，啟動(dòng)后要怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3 min左右，不可直接將轉(zhuǎn)速提升到渦輪增壓器啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。同樣，在高速及上坡后也不要使發(fā)動(dòng)機(jī)立即停止，要使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)怠速運(yùn)行1 min左右，使仍繼續(xù)空轉(zhuǎn)的渦輪增壓器軸承不會(huì)缺油。因此，使用渦輪增壓拖拉機(jī)的駕駛員，一定要遵循廠家的指示操作，還要十分注意機(jī)油的質(zhì)量，不宜將渦輪增壓拖拉機(jī)視同一般拖拉機(jī)進(jìn)行操作。

2 使用注意事項(xiàng)

由于渦輪增壓器經(jīng)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(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，因此為了保證增壓器的正常工作，使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）勿著車就走。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，特別是在冬季，應(yīng)讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，以便在增壓器轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前讓潤(rùn)滑油充分潤(rùn)滑軸承。發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，不能立即熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有一部分機(jī)油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤(rùn)滑和用于冷卻。正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)突然停機(jī)后，機(jī)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(nèi)的熱量不能迅速帶走，而同時(shí)增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)狀態(tài)下如果突然停機(jī)，會(huì)引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機(jī)油過熱而損壞軸承和軸。所以發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，在熄火前應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3~5 min，讓增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(shí)，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(jìn)增壓器內(nèi)，損壞轉(zhuǎn)子。維修時(shí)應(yīng)注意不要碰撞損壞葉輪，如果需要更換葉輪，應(yīng)對(duì)其做動(dòng)平衡試驗(yàn)。重新裝復(fù)完畢后，要取出堵塞物。

（4）要進(jìn)行清洗。由于增壓器經(jīng)常處于高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，它的潤(rùn)滑油管線因受高溫作用，內(nèi)部機(jī)油容易有部分的結(jié)焦，這樣會(huì)造成增壓器軸承潤(rùn)滑不足而損壞。因此，潤(rùn)滑油管線在運(yùn)行一段時(shí)間后要進(jìn)行清洗。

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

由此可見，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過增壓后，零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)化，從使用、保養(yǎng)方面講，必須加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)制保養(yǎng)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(fā)動(dòng)機(jī)功率和減少廢氣排放的重要機(jī)件。由于使用、維護(hù)和保養(yǎng)不當(dāng)，易發(fā)生故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàn)象一：機(jī)油消耗量大，但排氣煙色正常，動(dòng)力不降低。

診斷：這種情況一般是由于機(jī)油滲漏造成的。

處置：

（1）先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系外部油管（包括增壓器進(jìn)、回油管）是否漏油。

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

現(xiàn)象二：機(jī)油消耗量大，排氣冒藍(lán)煙，但動(dòng)力不下降。

診斷：由于增壓器壓氣端漏油，機(jī)油通過發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)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(jī)油在轉(zhuǎn)子總成的中間支承處積留過多，沿轉(zhuǎn)子軸流入壓氣葉輪。

（2）靠近壓氣葉輪一端的密封環(huán)或甩油環(huán)損壞后，機(jī)油由此進(jìn)入葉輪室，然后隨室內(nèi)增壓后的空氣一同經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入燃燒室。

處置：打開壓氣機(jī)的出氣口或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣直管（橡膠軟管），看管口、管壁是否粘附機(jī)油。如有，請(qǐng)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(yīng)將回油管疏通后裝復(fù)；如暢通，則是由于葉輪一端密封環(huán)或甩油環(huán)損壞所造成，應(yīng)解體增壓器進(jìn)行修復(fù)。

現(xiàn)象三：機(jī)油消耗量大，排氣冒藍(lán)煙或黑煙，且動(dòng)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(jìn)氣膠管被吸變形或壓扁等。壓氣機(jī)進(jìn)氣口處的壓力較低，造成機(jī)油滲漏進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi)，隨壓縮空氣一起進(jìn)入燃燒室內(nèi)燒掉。

處置：檢查空濾芯有無堵塞，進(jìn)氣直軟管是否被壓扁，壁內(nèi)有無機(jī)油。如管口和管壁有機(jī)油，應(yīng)清洗或更換空氣濾芯。

3.2 有異響

現(xiàn)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(zhuǎn)子軸承或止推軸承磨損過多，葉輪與增壓器殼摩擦而產(chǎn)生。

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

處置：

（1）前者應(yīng)視磨損情況更換損壞的配件進(jìn)行修復(fù)。

（2）后者應(yīng)認(rèn)真區(qū)分，有針對(duì)性地解決。

3.3 增壓器軸承損壞

現(xiàn)象：增壓器軸承損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，機(jī)油消耗高，冒黑煙，嚴(yán)重時(shí)增壓器不能工作。

診斷：

（1）潤(rùn)滑油壓力和流量不足：①增壓器軸頸和止推軸承的潤(rùn)滑油供應(yīng)不足；②使轉(zhuǎn)子軸頸和軸承間保持浮動(dòng)的潤(rùn)滑油不足；③增壓器已高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而潤(rùn)滑油未及時(shí)供給。

（2）雜物或泥沙進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)。

（3）機(jī)油氧化變質(zhì)：①柴機(jī)油過熱，從活塞與缸壁間竄過的燃?xì)膺^多；② 冷卻水漏入機(jī)油中；③機(jī)油選用不當(dāng)，以及沒有按規(guī)定定期更換機(jī)油。

處置：

（1）檢查潤(rùn)滑油壓力是否正常，機(jī)油量是否符合要求。

（2）按規(guī)定要求定期更換潤(rùn)滑油，并保證潤(rùn)滑油清潔。

（3）嚴(yán)格按規(guī)定要求使用潤(rùn)滑油，不得混用。

（4）應(yīng)避免發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫情況下工作，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。

4 小結(jié)

渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在使用要求上最大的不同，就是要做到“延時(shí)熄火”。渦輪增壓器在正常工作狀態(tài)下能獲得充分冷卻，不會(huì)有問題，但是停車熄火斷電后，冷卻系統(tǒng)就不能對(duì)渦輪增壓器繼續(xù)進(jìn)行冷卻，而此時(shí)渦輪葉片仍然因慣性高速轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)候軸承就會(huì)受損。這種損壞可能是瞬間的，也可能是微小的，但會(huì)日積月累縮短渦輪的工作壽命。針對(duì)這個(gè)問題，日常駕駛渦輪增壓拖拉機(jī)，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(tài)的渦輪葉片和軸承獲得冷卻和潤(rùn)滑，延長(zhǎng)軸承壽命。這是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在使用方式上跟自然吸氣最大、也差不多是唯一的區(qū)別。

作者信息：岐山縣農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣服務(wù)中心，722400，陜西