摘要:现代商用汽车装用的潍柴系列和重汽WD6巧共轨系列以及玉柴系列的发动机都装有S300G等型号废气涡轮增压器。针对日前废气涡轮增压器在使用过程中出现的一系列问题,阐述废气涡轮增压器的工作原理和结构,对其在工作过程出现的常见故障原因进行分析。最后,结合工作的实际制作增压器润滑辅助装置,达到降低增压器故障的目的。
1 废气涡轮增压器的工作原理
涡轮增压器工作原理如图1所示。气缸排出的废气驱动增压器转子,将废气转化为能量。废气穿过增压器,依次通过涡轮喷嘴环、涡轮叶轮、气体出口扩压,到达气体出口箱后进入排气总管。涡轮高速旋转带动同轴上另一端的压气机叶轮同步旋转,使经过进气箱或消音器而进入气缸内的空气,被压缩机叶轮、扩压器、压缩机壳体压缩。压力增高的空气经过中央冷却器和进气管路,被压入主机气缸,使得喷入气缸内的柴油在这种条件下得到充分燃烧,使功率提高,降低了油耗率。气缸排出的尾气流过涡轮叶片,使涡轮旋转。流过叶片的尾气越多,涡轮旋转速度就越快。在连接涡轮的轴另一端,压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵,它在叶片的中心位置吸入空气,并在旋转时将空气甩到外面。
为了适应高达150 000 r/min的转速,必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸,所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上,这些油从轴四周恒定抽入。可以起到两个作用:一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度,另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。
2 增压器常见故障及原因
1)润滑滞后引起的故障:①浮动轴承外圆内孔有时端部擦亮或高温发蓝确;②止推轴承配合面擦亮和磨损;③涡轮部件高温变色;④止推轴承高温变色。如图2所示。
润滑滞后的原因:①进油管受阻(或流通截面过小)或真破裂;②机油等级不够,机油滤清器阻塞;③车辆频繁启动、停机时驾驶员未正规操作造成增压器润滑滞后,或增压器长时间没用,未予润滑;④机油污染;⑤发动机缺机油或机油压力低,中间壳进油口阻塞。
2)异物引起的故障:压叶轮打坏,涡轮部件深度划伤,可能咬死浮动轴承内孔和外圆划伤,中间壳内孔严重划伤,可能阻塞。如图3所示。
脏物进入的原因:机油滤清器没按要求更换,阻塞;维护保养时脏物进入;未使用发动机厂家指定规格的滤清器;制造过程中产生的毛刺。
3)过热引起的故障:涡轮部件积碳,中间壳油路积碳,浮动轴承内孔外圆积碳。如图4所示。
引起过热的主要原因:排温过高、机油温度过高、反复热停车、空滤器阻塞、劣质机油引起积碳。
4)转子不平衡引起的故障:转子部件处浮动轴承区域单边磨损,浮动轴承/止推轴承单边磨损,压叶轮叶片碰坏,定距止推套及轴封烧坏磨损。如图5所示。
转子不平衡的原因:压叶轮或涡轮叶轮损坏动平衡刻线未对准、更换转子前未做动平衡、安装零件不正确。