涡轮增压器常见故障分析及排除方法

 涡轮增压器利用发动机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入发动机的汽缸，增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高发动机功率，降低燃油消耗。由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，还可以降低噪声。
       1.压气机喘振
       涡轮增压器工作时，当压气机空气流量减少到一定程度，压气机的气流会出现强烈的振荡，引起叶片振动，并出现喘息的噪声，进气压力明显下降，此现象称为压气机喘振，其原因如下：
       (1)柴油机进气管内压力脉冲波动。柴油机进气管内压力波动对产生喘振有较大的影响，特别是6-8缸的柴油机，其压力波动较大。柴油机进气管压力脉冲的频率愈低，振幅愈大，愈容易发生喘振。排除方法有：在压气机进口处加装空气稳压箱，减少压力脉动；适当加大进气管容积，使脉动振幅减小；V型8缸柴油机可把左右进气管用较粗管子连通。
       (2)某缸不着火燃烧。当两组增压器(假定各接三个缸)公用一根进气管时，如果其中一组有一缸熄火，则这一组的增压器将发生喘振。这是因为一缸熄火后，废气能量减小，涡轮转速降低，而进气管的压力因另一组增压器仍在正常运转，此时压气机因吸收涡轮功率不足而引起喘振。
       (3)运行负荷变化。如换挡需要迅速抬起油门，此时增压器的转子因惯性仍以较高的速度转动，压气机泵出的气体无路可走，进气阻力大而发生喘振。排除方法是，加装进气卸压阀，既可防止喘振，又可改善增压器的使用寿命。
       (4)涡轮增压器通道中有积垢。压气机空气通道或涡轮机燃气通道内严重积垢，使通道阻力增加，会引起压气机喘振。应定期拆洗增压器。
       2.增压器压力下降
      当增压器压力降低时，柴油机的充气量减少，功率下降，耗油量增加，排气温度升高。因此，发现压力降低10%时，应停机检查。
       (1)空气滤清器滤芯粘满尘土而阻塞，使进气阻力增加，压气机吸气损失增大，导致压力下降，此时应清洁或更换空气滤芯。
       (2)压气机通道沾污。由于空气滤清器除尘效果欠佳，灰尘和机油等粘附在增压器的叶轮和扩压器的通道上，使气流阻力增加，压气机效率及增压压力下降。为防止这种现象，除保持或提高空气滤清器的滤清效果外，还要定期拆洗压气机。
       (3)涡轮机积炭。由于柴油机燃烧不良以及涡轮增压器密封装置失效而漏油，在涡轮机的叶片上，转轴与密封环之间形成积炭，使转子旋转阻力增加，转速下降，柴油机启动困难和加速不良。排除方法是防止烧机油，定期拆洗涡轮机。
       (4)增压器压气机的气封损坏或柴油机气缸密封性能下降，其结果是，一方面燃气泄漏使涡轮转速下降，另一方面进气泄漏使压气机流量减小，两者均能导致增压压力的降低。排除方法是，更换压气机气封和对柴油机进行三级保养，恢复气缸密封性能。
       (5)增压压力调节阀中调节弹簧因温度过高而失效，放气阀因积炭而封闭不严等原因使调节阀失灵，在较低的增压压力值时就放掉了较多的燃气，致使增压压力降低。此时应对增压压力调节阀进行检修。
       (6)涡轮机排气不畅，排气阻力增大，燃气在涡轮中的膨胀受到一定的抑制，致使涡轮功率降低，增压器转速下降、压力降低，其原因是，排气管变形或排气消声器阻塞等。
       (7)喷嘴环因长期处于高温下工作，叶片变形，使喷嘴环截面积加大，转子的转速和增压压力下降。
       (8)增压器与柴油机连接处漏气。
       (9)由于增压器的轴承磨损，转子叶轮碰擦壳体，或有杂物阻滞，使增压压力随转子速度的下降而降低。
       3.增压压力上升
       (1)由于燃料供给系故障，如喷油过迟，着火滞后期过长等造成严重的后燃，使废气能量增加，增压压力随涡轮转速升高而上升。这将引起排气温度过高，甚至排气管和涡轮壳发红，转子容易超速，对涡轮机工作极为不利。应及时予以排除。
       (2)排气门漏气或配气相失准，使涡轮转速和增压压力上升。此时应检修排气门，重新调整配气相。
       (3)增压压力调节阀失灵，不能把过剩的废气旁通，致使增压压力上升，应检修压力调节阀。
       (4)喷嘴环因变形或积炭，其通过截面积减小，使增压压力上升。积炭较多时应予以清除。
       4. 涡轮增压器有异常响声
       增压器叶轮损坏或转子叶轮与壳体的间隙过小，轴承与止推片磨损严重，转子游动量过大造成叶轮外缘与壳体碰擦，或轴承、密封环等运动件的干摩擦都会引起异常声响。叶片变形或转轴偏磨等原因造成转子平衡破坏，特别是压气机因异物进入或严重碰擦壳体而产生卷边变形，破坏了正常的通道，在高速气流的摩擦作用下会发出高频嘶叫声。此时，应拆检增压器的叶片。
       5.泄漏
       (1)压缩空气和燃气的泄漏会使增压柴油机的功率降低，应及时检查各连接管路的密封状况，并使之恢复正常。
       (2)增压器润滑油路泄漏，主要是回油管路阻塞，使回油不畅，密封装置失效，向压气机壳内泄漏润滑油。此时，柴油机和涡轮增压器将因严重缺少润滑油而损坏。应及时修理。
       6.超温
涡轮增压器超温包括进气口的燃气温度、润滑油回油温度和冷却水温度过高等。
       (1)燃气温度过高。它会引起涡轮叶片损坏和涡壳、喷嘴环等零件的烧蚀。其原因有：喷油雾化不良，可燃混合气过稀，喷油提前角太小，着火滞后期过长等所引起的燃烧过程的延长(后燃现象严重)；排气阀失灵；排气背压太高；增压压力下降，进入燃烧室的充气量减少；润滑油泄漏等。
       (2)润滑油回油温度过高。润滑回油温度一般应低于90-120℃(因机而异)，温度过高的原因有：润滑油量减少，油压太低(＜200Kpa)；润滑系中有漏油现象，使轴承润滑油量减少；回油管路阻塞，使回油不畅通；润滑油散热不良，涡轮端密封装置失效，高温燃气进入润滑油腔，涡轮增压器温度过高等。
       (3)冷却水温度过高。正常水温应在90℃以下。散热装置的散热效果下降，或增压器水腔因水垢阻塞等均会造成冷却水温度过高。
       7.涡轮增压器转速降低
       (1)转子与静止件之间有积炭等污物，使旋转阻力增加。
       (2)喷嘴环由于超温变形，使喷嘴出口面积增大，转子转速降低。喷嘴叶片变形严重时与涡轮叶片相碰或咬死，将导致转子停止转动。
       (3)轴承损坏使转轴卡住。
       (4)柴油机排气系统漏气，进入涡轮机的气体减少。
       8.压气机壳、涡轮机壳的气窗向外喷机油
       (1)涡轮增压器如果是内部供油，应查看油池液面是否下降。若油面并未下降，则说明柴油机气缸内上窜的润滑油随排气进入涡轮机，冷凝后变成油雾从气窗喷出。如果油池液面下降，则说明油封损坏。
       (2)涡轮增压器如果是外部供油，应检查油封是否完好。若完好则是柴油机气缸窜油所致。
       9.主要故障现象、原因及排除方法见表1。

表1  涡轮增压器主要故障、排除一览表