机涡轮增压器是一种在高温环境中超高速旋转的机械,其工作转速可达80000-120000r/min,最高可达200000r/min。如此高速旋转的机械往往会因安装使用不当而造成损坏。增压器使用寿命都达不到预期使用年限的主因90%以上是因安装或使用不当、车辆严重超载或用户自行改变供油特性等所致。增压器的常见故障如下所述。
(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,并出现喘息的异响,进气压力明显下降,此现象称为压气机喘振,其原因为
①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越低,振幅越大,越容易发生喘振。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;把左右进气管用较粗管子连通。
②某缸不着火燃烧。当两组增压器公用一根进气管时,如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。而进气压力因另一组增压器正常运转而保持,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。如换档需要迅速抬起加速踏板,此时增压器的转子因J惯性仍以较高的速度转动,压气机泵出的气体无路可走,使进气阻力增大而发生喘振。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清器滤芯。
②压气机通道脏污。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,使柴油机起动困难和加速不良。排除方法是防止烧机油,定期拆洗涡轮增压器。
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增压压力调节阀中的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,使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增压器与柴油机的进气管连接处或缸盖进气口漏气。
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。导致增压压力上升的原因主要有:
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位失准,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(或气门间隙)。
③增压压力调节阀失灵,不能把过剩的废气旁通,使增压压力上升,此时应检修增压压力调节阀。
④喷嘴环因变形或积炭,使其通过截面积减小,增压压力上升。积炭较多时,应予以彻底清除。
(4)涡轮增压器有异常响声。增压器叶轮损坏、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)增压器漏气:导致增压器漏气的主要原因有
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增压器机油路泄漏,主要是回油管路阻塞,使回油不畅,密封装置失效,向压气机壳内泄漏机油。此时,柴油机和涡轮增压器将因严重缺少机油而损坏。因此,增压器如有漏机油现象时,应及时修理。
(6)增压器超温。涡轮增压器超温包括进气口的燃气温度、机油回油温度和冷却液温度过高等。
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;机油泄漏等。
②机油回油温度过高。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:机油量减少,油压太低(小于0.20MPa );润滑系统中有漏油现象,使轴承机油量减少;回油管路阻塞,使回油不畅通;机油散热不良,涡轮端密封装置失效,高温燃气进入机油腔,涡轮增压器温度过高等。
③冷却液温度过高。正常冷却液温度应在90℃以下。散热器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液温度过高。
(7)涡轮增压器转速降低。导致增压器转速过低的原因主要有
①转子与静止件之间有积炭等污物,使旋转阻力增加或转子轴被卡死。
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。导致这种现象的主要原因有
①对于内部供油的增压器,应查看油池液面是否下降。若油面未下降,则说明柴油机气缸内上窜的机油随排气进入涡轮机,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,应检查增压器的油封是否完好,若完好,则说明是柴油机气缸窜油所致。