【摘要】 针对当前废气涡轮增压器容易出现一些问题，笔者首先分析了废气涡轮增压器的工作原理和基本结构，总结了涡轮增压发动机的正确操作技巧。最后分析了废气涡轮增压器使用过程中常见故障、原因及故障诊断，实践性地提出了若干建议，可供相关专业技术人员参考。
【关键词】 发动机；涡轮增压器；操作技巧；故障
废气涡轮增压技术在应用于工程机械中，该技术的采用能有效提高发动机功率、减小比质量（发动机质量与标定功率之比）、增大升功率（发动机标定功率与排量之比）、减少有害废气排放，并使高原地区功率得到恢复，降低燃油消耗率等。此外，与新技术相结合，废气涡轮增压器还具有辅助发动机制动、进行废气再循环（EGR）、降低发动机噪声等优点。
涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身不是一种动力源，它利用发动机排气中的剩余能量来工作，其作用是向发动机提供更多的压缩空气。它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，压力机将空气压缩进入发动机气缸，增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率，降低了燃油的消耗，同时由于燃烧条件的改善，也减少了废气中有害物质的排放，还可降低噪音。
一、涡轮增压器的工作原理
涡轮增压器是利用柴油机排气能量驱动涡轮，带动压气机来提高柴油机进气压力的装置。涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。若发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约 30%～40%，甚至更多。另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。
二、涡轮增压器的结构
废气涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成，当然还有其他一些控制元件。泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子。发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。涡轮增压器安装在发动机的排气一侧，所以涡轮增压器的工作温度很高，而且涡轮增压器在工作时转子的转速非常高，可达到10万r/min 以上，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作。因此，涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，一般由机油来进行润滑，还有用冷却液为涡轮增压器进行冷却的。涡轮增压器大都用在柴油发动机上，现在一些汽油发动机也采用涡轮增压器。由于汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此，发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。
涡轮增压器的关键零件是轴承。这种根据润滑形式命名的轴承被称为"全浮式轴承"，其工作转速极高，工作环境恶劣。因此，保证润滑是非常重要的事情。如果油压低会导致机油供给缓慢，就会损坏轴承，从而导致涡轮增压器失效。
三、涡轮增压发动机的操作技巧
正常的发动机启动是不会发生故障的，但如果发动机更换机油和机油过滤器后第 1 次启动，就会产生机油供给缓慢的现象，会使轴承缺乏机油润滑。在这种情况下，启动后要怠速运转3min左右，不可直接将发动机转速提升到涡轮增压器启动转速。同样，在高速及上坡后也不要使发动机立即停机，要使发动机继续怠速运行1min左右，使仍继续空转的涡轮增压器轴承不会缺油。因此，使用涡轮增压器拖拉机的驾驶员，一定要遵循厂家的指示操作，还要十分注意机油的质量，不宜将涡轮增压器拖拉机视同一般拖拉机进行操作。
（一）不要一启动车就行走
发动机启动后，特别是在冬季，应让其怠速运转一段时间，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。因此，刚启动后千万不能猛轰油门，以防损坏涡轮增压器油封。
（二）不要立即熄火
发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。发动机工作时，有一部分机油是供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，涡轮增压器的涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时涡轮增压器转子仍在惯性作用下高速旋转。因此，发动机热机状态下如果突然停机，就会引起涡轮增压器内滞留的机油过热，从而损坏轴承和轴。正确的做法是：发动机大负荷、长时间运行后，在熄火前应怠速运转3～5min，让涡轮增压器转子的转速降下来以后再熄火，更不要猛轰几脚油门后突然熄火。
（三）要保持清洁
拆卸涡轮增压器时，要保持清洁，各管接头一定要用清洁的布堵塞好，防止杂物掉进增压器内，损坏转子。维修时，应注意不要碰撞损坏叶轮。如果需要更换叶轮，就应对其做动平衡试验。重新装复完毕后，要取出堵塞物。
（四）要进行清洗
由于涡轮增压器经常处于高温下运转，它的润滑油管线因受高温作用，内部机油容易有部分的结焦，这样会由于涡轮增压器轴承的润滑不足而出现损坏。因此，在发动机工作一段时间后，要清洗润滑油管线。
（五）注意检修
涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少废气排放的重要机件。若使用、维护和保养不当，则很容易使涡轮增压器发生故障，导致发动机不能正常工作。在出车前和收车后，应检查气道各管的连接情况，防止松动、脱落而造成涡轮增压器失效和空气短路进入气缸。
由此可见，发动机经过增压后，零部件的结构进行了强化，必须加强发动机的强制保养工作，采用正确的操作方法。
四、常见故障及原因
由于涡轮增压器安装在柴油机的进排气歧管上，长期处在高温、高压和高速运转的工况下，工作环境非常恶劣，工作条件相当苛刻，在使用过程中容易发生故障。下面就其常见故障以及原因进行详细分析。
（一）涡轮增压器两端漏油
1.密封环磨损、失效造成漏油
常常会出现柴油机工作时烧机油，且排气管有明显蓝烟冒出的现象。这一般是由于没有定期更换机油，没有及时清洗机油滤清器，使增压器密封环磨损或失效造成漏油。
2.空气滤清器阻塞造成漏油
通常会出现柴油机工作时烧机油，烟度大、功率下降，在进气管壁处有机油等迹象。由于不及时更换空气滤清器，在空气被增压器吸入的过程中，因空气滤清器积尘过多而造成阻塞，从而导致进气管内真空度增大，压气机进气口处压力降低，叶轮的轮背处因真空度太高造成机油渗人压气机内。因此，要定期及时更换空气滤清器，保持正常的供气状态。
3.回油不畅造成漏油
在使用中因增压器的回油管路受阻，致使机油回流不畅，中间体内机油压力过高，机油沿着涡轮轴向两端流动挤出密封环而造成漏油。
4.长时间排气温度过高
柴油机空燃比不对、发动机正时有问题、废气受到节流、柴油机的其他控制系统有问题等都能导致排气温度过高，使涡轮端密封处机油碳化，以及涡轮端轴承处局部过热造成密封和轴承过早失效。
（二）浮动轴承、涡轮轴（主轴）磨损
浮动轴承与涡轮轴之间间隙过大、油膜失稳，使承载能力下降，涡轮轴振动加剧，破坏了动平衡，严重时可能使整台涡轮增压器损坏。
造成上述情况主要有以下几个原因：
1.未按使用说明书的要求使用机油。
2.在使用过程中操作不当。不严格按照规程操作，尤其是在冬季启动柴油机时猛加油门导致润滑不足，将会对涡轮增压器造成致命的损坏；长时间行驶后没有3～5min怠速运转，直接熄火，导致增压器散热不良，造成机油结焦，进而加速轴承磨损。
3.机油变质或太脏。
4.机油压力低或润滑油路堵塞造成的机油量不足。
5.长时间排气温度过高使涡轮端密封处机油碳化，以及涡轮端轴承处局部过热造成浮动轴承过早磨损。
（三）压气机叶轮磨损
1.空气滤清器长期不更换，细沙尘进入涡轮增压器，能导致压气机叶轮进气口处的叶片磨损，使涡轮增压器的增压效果降低，严重时破坏转子的动平衡，导致浮动轴承磨损。
2.进气管路破裂或有杂物进入压气机，导致叶轮磨损。
（四）涡轮磨损
1.排气有异物，打伤涡轮。
2.长时间排气温度过高，使涡轮叶片烧蚀变形。
五、故障诊断
涡轮增压器故障主要表现为柴油机功率不足、增压器工作噪声过大、漏油、柴油机机油消耗量过大或排气管有明显蓝烟或黑烟冒出等。遇到这些问题时，应诊断确定故障原因后，再决定是否更换涡轮增压器。其判断方法如下：
（一）柴油机功率不足
检查空气滤清器是否太脏，压气机至柴油机进气管间的管道是否漏气，柴油机进气管是否畅通，涡轮进口与柴油机排气管的连接处是否漏气，汽缸压力是否正常，柴油机的排气歧管是否漏气，中冷器是否损坏，涡轮增压器壳体是否损坏，转子总成是否有粘合或摩擦现象，压气机叶轮和涡轮是否磨损等。
（二）涡轮增压器工作噪声过大
检查空气滤清器是否太脏，柴油机进气或排气管是否松动，压气机进气口管道或压气机壳中是否有异物，柴油机排气系统中是否有异物，涡轮增压器转子总成是否有粘合或摩擦现象，压气叶轮和排气涡轮是否磨损等。
（三）涡轮增压器压气机侧漏油
检查空气滤清器是否太脏，涡轮增压器回油管路是否畅通，柴油机曲轴箱内的压力是否过高以及机油是否过多等。
（四）涡轮增压器涡轮侧漏油
检查柴油机曲轴箱内的压力是否过高，机油是否过多，涡轮增压器回油管路是否畅通等。
（五）机油消耗量过大或柴油机排气管冒蓝烟或黑烟
检查柴油机曲轴箱内压力是否过高，柴油机本身是否烧机油，涡轮增压器压气机侧油封是否漏油，涡轮侧油封是否漏油等。
六、建议
1.检测人员在进行挖掘机、推土机、装载机等工程机械的检验检测过程中，一定要提醒使用单位做好机械各方面的维修保养工作，尤其是要把废气涡轮增压器的保养工作放在首位，因为其工作性能的好坏直接关系到整机动力性以及燃油的经济性。如果确定是涡轮增压器故障导致柴油机不能正常工作时，必须立即进行维修。
2.在使用过程中遇到问题且怀疑是涡轮增压器出故障时，勿立即从柴油机拆下涡轮增压器，更不应该拆开涡轮增压器，而应首先进行故障诊断，查明原因并排除故障。经验表明，涡轮增压器的故障现象在一定程度上与柴油机的不正常使用有关，仅仅换掉涡轮增压器而不去查明故障原因，或简单地用换涡轮增压器来判断产生问题的原因，不仅不能解决问题，而且可能会导致新换的涡轮增压器出现问题或造成其它额外损失。
3.柴油发动机启动后，应先怠速运转3～5 min，然后再正常工作（在冬季特别注意这一点）。柴油发动机在高速运转后，不应突然熄火，而应在怠速运转3～5 min后再熄火，以使废气涡轮增压器有足够的润滑油进行冷却和足够的时间降速，防止增压器轴及浮动轴承烧损。如柴油发动机在高速运转时突然熄火，就会中断对废气涡轮增压器润滑油的供给，而在高速旋转的惯性作用下使废气涡轮增压器轴和浮动轴承在无润滑油供给的情况下高速运转，造成早期磨损（即瞬时的断润滑油现象）。柴油发动机怠速运转一般不应超过5 min，因为怠速状态下的润滑油压力很低，会造成废气涡轮增压器润滑不良。要保持排气管的畅通，不要长时间地使用排气制动，以防废气涡轮增压器温度过高而造成润滑油粘度稀薄，润滑油膜形成变差，使废气涡轮增压器轴和浮动轴承早期磨损。坚持使用合格的润滑油和机油滤清器，并视情予以清洁或更换。
4.检修人员必须在柴油机冷却下来后再进行检查，检查中不能开动柴油机，以免造成人员伤害。在安装和拆卸涡轮增压器时，必须防止异物进入涡轮增压器或柴油机的进、排气系统内。同时，鉴于涡轮增压器修复的困难，建议采用排除法进行故障诊断。
5.涡轮增压器是柴油机供给系的一部分，与输出功率密切相关。因此，在进行有关柴油机功率的故障诊断时，特别是遇到疑难故障的时候应考虑涡轮增压器。另外，涡轮增压器的正常工作依赖于柴油机的润滑系和冷却系（对水冷而言），因此，在进行润滑系和冷却系故障诊断时也应考虑涡轮增压器。
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