許凱 吳寧

渦輪增壓柴油機(jī)在大功率拖拉機(jī)上的使用

許凱 吳寧

柴油機(jī)的進(jìn)氣方式分為自然吸氣和增壓吸氣，增壓吸氣又分為機(jī)械式和渦輪增壓式。自然吸氣的柴油機(jī)一直占據(jù)主導(dǎo)地位，以其技術(shù)可靠、性能穩(wěn)定、經(jīng)久耐用和維修方便等原因深受使用者的喜愛。近年來(lái)，大功率的農(nóng)機(jī)具不斷涌現(xiàn)，拖拉機(jī)配置如空調(diào)、電液控制系統(tǒng)、液壓輸出系統(tǒng)等在大馬力拖拉機(jī)上使用越來(lái)越多，渦輪增壓器在大功率柴油機(jī)上逐漸推廣使用。

一、渦輪增壓吸氣柴油機(jī)和自然吸氣柴油機(jī)的區(qū)別

1.自然吸氣是柴油機(jī)在不經(jīng)過任何增壓裝置的前提下，通過大氣壓將空氣壓入柴油機(jī)燃燒室的一種吸氣方式；渦輪增壓吸氣是通過渦輪增壓器將來(lái)自空濾器的空氣加壓，增加進(jìn)氣量，從而提高柴油燃燒效率的一種進(jìn)氣方式。也就是說(shuō)，如果相同的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，加裝渦輪增壓器肯定要比自然吸氣的進(jìn)氣量要大，柴油燃燒更充分，柴油機(jī)所發(fā)揮的功率也要更大，這就是自然吸氣柴油機(jī)和渦輪增壓吸氣柴油機(jī)的最本質(zhì)的區(qū)別。

2.自吸式柴油機(jī)在低速尤其是怠速時(shí)的安靜平順性、油門線性度比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)要好，因?yàn)樽晕讲裼蜋C(jī)進(jìn)氣量比較平緩，拖拉機(jī)在低速狀態(tài)下車速比較容易控制。而渦輪增壓柴油機(jī)由于輸出功率較大，在一些低速微調(diào)或者油門微調(diào)方面較自吸式柴油機(jī)略有不足。同時(shí)，在冷車啟動(dòng)噪音和結(jié)合平穩(wěn)度上，自吸式柴油機(jī)表現(xiàn)得更好一些。

3.渦輪增壓柴油機(jī)優(yōu)勢(shì)在于加速方面。渦輪增壓器增加了柴油機(jī)的進(jìn)氣量，提高了柴油機(jī)的“肺活量”，在增壓器葉片達(dá)到一定高轉(zhuǎn)速后，發(fā)動(dòng)機(jī)比自吸式柴油機(jī)明顯有后勁。

4.相同排量的自吸式柴油機(jī)和渦輪增壓式柴油機(jī)，增壓柴油機(jī)油耗高，輸出功率也大。但是要達(dá)到同樣功率的話，增壓柴油機(jī)要比自吸式柴油機(jī)省油，例如，排量為2.5L的自吸式柴油機(jī)，能發(fā)揮30kW的功率，而增壓柴油機(jī)只需要2.0L的排量，就能達(dá)到相同的功率。油耗低、燃燒充分，在排放方面，增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)比自吸式優(yōu)秀，尤其是單位二氧化碳排放量上，增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)要低得多。

5.自吸式柴油機(jī)性能穩(wěn)定，故障率低；渦輪增壓式柴油機(jī)由于增壓器處在高溫、高轉(zhuǎn)速下工作，況且拖拉機(jī)本身工作環(huán)境惡劣，加之保養(yǎng)操作不當(dāng)容易產(chǎn)生疲勞損壞，故障率較高。

二、渦輪增壓進(jìn)氣柴油機(jī)在拖拉機(jī)上的使用情況

在100馬力以下的拖拉機(jī)上，渦輪增壓柴油機(jī)應(yīng)用量不是很大，在100馬力以上，尤其是150馬力以上拖拉機(jī)，渦輪增壓柴油機(jī)應(yīng)用比較廣泛，究其原因，有三個(gè)，一是100馬力以上拖拉機(jī)主要應(yīng)用于大田地作業(yè)，用戶對(duì)其動(dòng)力性能要求比較高，增壓柴油機(jī)能提高作業(yè)效率，“趕時(shí)趕點(diǎn)”；二是以生產(chǎn)傳統(tǒng)中小馬力的柴油機(jī)生產(chǎn)廠家紛紛轉(zhuǎn)向生產(chǎn)大馬力柴油機(jī)，以增加柴油機(jī)缸徑、行程和缸數(shù)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)排量的話，要么是企業(yè)自身技術(shù)條件、加工水平達(dá)不到，要么是成本比較高，故而通過加裝渦輪增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率輸出；三是國(guó)家一直提倡節(jié)能環(huán)保，對(duì)于柴油機(jī)的排放要求比較嚴(yán)格，短短幾年時(shí)間從國(guó)Ⅰ到國(guó)Ⅱ再到國(guó)Ⅲ，以后要逐漸達(dá)到歐盟和北美地區(qū)的水平，所以渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在大馬力拖拉機(jī)上應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

三、渦輪增壓器故障分析以及正確的使用維護(hù)保養(yǎng)

1.渦輪增壓器損壞的原因

（1）潤(rùn)滑不良是主要原因。如果發(fā)動(dòng)機(jī)剛一起動(dòng)就猛加負(fù)荷，機(jī)油的壓力和溫度達(dá)不到增壓器的潤(rùn)滑需要，機(jī)油嚴(yán)重不足，增壓器熱量無(wú)法散發(fā)而燒壞；如果柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)突然熄火，機(jī)油泵停止工作，但是增壓器由于高速慣性下仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，也造成潤(rùn)滑油供應(yīng)不足，渦輪葉片軸承因?yàn)檫^熱磨損或者“咬死”；如果柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器轉(zhuǎn)速較低，各運(yùn)動(dòng)副難以形成油膜，從而導(dǎo)致渦輪端和壓氣機(jī)端漏油造成潤(rùn)滑不良。

（2）雜質(zhì)進(jìn)入增壓器。由于拖拉機(jī)工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，空氣中灰塵、雜質(zhì)很多，如果空濾器濾清效果差，空氣中的灰塵會(huì)進(jìn)入增壓器中積累，加速軸承的磨損；或者機(jī)油中雜質(zhì)較多，機(jī)油濾清器濾清效果也不好，雜質(zhì)也會(huì)進(jìn)入到增壓器油道中；或者柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣，灰塵和泥沙直接吸入壓氣機(jī)，造成軸承和葉片磨損。

（3）渦輪增壓器長(zhǎng)期處于高溫、高轉(zhuǎn)速下工作，渦輪和葉片由于自身疲勞而損壞。

2.渦輪增壓柴油機(jī)正確使用維護(hù)保養(yǎng)

（1）嚴(yán)格執(zhí)行渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作規(guī)程。柴油機(jī)啟動(dòng)后，先怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3～5分鐘方可加負(fù)荷；正常停機(jī)前，柴油機(jī)應(yīng)逐漸減小負(fù)荷，并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3～5分鐘方可停機(jī)。盡量減少緊急停機(jī)次數(shù)和突加或者突減油門情況，同時(shí)應(yīng)注意避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行柴油機(jī)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程。發(fā)動(dòng)機(jī)每工作100～150h清洗空濾器濾芯，更換空濾器油底殼機(jī)油；更換或者清洗機(jī)油濾清器濾芯；同時(shí)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼機(jī)油量和品質(zhì)，必要時(shí)按照柴油機(jī)說(shuō)明書更換機(jī)油。

（3）作業(yè)前后檢查空濾器、進(jìn)氣管、增壓器上各連接螺栓、緊固扣環(huán)是否松動(dòng)，消除漏氣、漏油現(xiàn)象。由于拖拉機(jī)工作環(huán)境惡劣，灰塵多，應(yīng)及時(shí)清除發(fā)動(dòng)機(jī)上灰塵和油污。

（4）加大對(duì)駕駛員和拖拉機(jī)使用者的培訓(xùn)力度，要求駕駛員掌握過硬的操作技能，避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)造成的故障和損失。

（5）因?yàn)闇u輪增壓器故障需要更換時(shí)，盡量不要用戶自己安裝，需要由專業(yè)三包人員進(jìn)行維修安裝，避免因?yàn)榘惭b過程中由于雜質(zhì)進(jìn)入造成的二次污染。