陶德志

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淺析不良用車習慣對渦輪增壓器的影響

陶德志

（廣西玉柴機器專賣發(fā)展有限公司，廣西 玉林 537001）

二十一世紀初葉，我國柴油機產業(yè)迎來了技術革新的新時代，車用柴油機率先采用了渦輪增壓技術，由于其出色的綜合性能和較低的控制成本，渦輪增壓器已全面應用到車用、非道路、船電設備等各種用途的柴油機之中。發(fā)動機工作時，增壓器渦軸的轉速達到每分鐘10萬轉以上，渦輪端溫度也會超過500℃，在如此惡劣的環(huán)境下，要想增壓器長期保持良好的工作狀態(tài)，具備正確的使用方法和良好的養(yǎng)護習慣顯得十分重要。

柴油機；渦輪增壓器；不良習慣；分析

前言

正確的使用與科學的養(yǎng)護可保障渦輪增壓器更為持久的正常工作，也是保證發(fā)動機綜合性能得到有效發(fā)揮的關鍵。不良的用車習慣不僅會縮短增壓器的使用壽命，還會導致發(fā)動機動力下降、排放惡化，燃油、機油消耗量增加，使用成本顯著提高，甚至會造成擴大性故障引起大修提前。

通過對售后數據與故障件的分析，發(fā)現相當部分的增壓器故障并非自身質量問題所致，很大因素與司機的用車習慣密切相關，而不良的用車習慣不僅會損壞增壓器，還會造成短期內同類故障重復發(fā)生。為幫助車友更多地了解增壓器，減少因不良用車習慣造成增壓器的損壞，本文將結合相關機理及有關故障件的特征進行分析。

1 不按時更換機油與機濾

隨著柴油機及專用潤滑油綜合性能的提升，發(fā)動機的換油周期普遍在20000公里之上，部分發(fā)動機甚至達到6萬或8萬公里的換油周期，不同階段不同機型的發(fā)動機，換油周期需根據選定的機油和機油濾清器決定，具體可參考使用說明。

潤滑油使用一段時間后會發(fā)生變質，從而失去它的主要性能和功效。這主要有兩個方面的原因：一是油液中積累了大量的污染物；二是油品本身的化學變質，即基礎油的氧化和添加劑的降解。初期，可通過安裝在發(fā)動機上的機油濾清器來濾除循環(huán)機油中的雜質，但是隨著車輛行駛里程的增加，發(fā)動機機油濾清器的納污能力會達到極限堵死濾網（已達到更換期），從而失去過濾能力，此時帶有雜質的機油從旁通閥（一種防止機油濾清器被雜質堵死造成缺油的保護裝置）進入發(fā)動機各油道，從而加劇機械部件的磨損。由于增壓器轉速較高，內部需要潤滑、冷卻的運動件對機油的品質要求極高，未經過濾帶有雜質的潤滑油極易導致增壓器在短期內損壞，這與增壓器的結構與工作特性密切相關。

圖1 增壓器潤滑油路示意圖

圖2 增壓器構造與組成

增壓器在渦輪轉軸與軸承體之間安裝有全浮式軸承（后稱浮動軸承），工作時，在浮動軸承外圓與軸承體內孔、浮動軸承內孔與轉軸之間時刻填充有高壓油膜，使浮動軸承、轉軸、軸承體相互不接觸，降低彼此相對轉速以減少摩擦阻力，達到減緩浮動軸承異常磨損的目的；止推軸承與止推套之間也有高壓的油膜，同樣是起到減緩磨損的目的。

增壓器轉子的徑向間隙接近0.1mm，軸向間隙不足0.05mm，一旦機油變質嚴重，且機濾失效而未及時更換，大量的雜質極易填充浮動軸承與止推軸承之間的微小間隙，在轉軸的高速拖動下摩擦加劇，發(fā)熱量劇增，短時間內就會致使增壓器轉軸松況，并產生前后竄動、上下擺動的特征。由于增壓器兩端采用密封環(huán)與密封套進行機械密封，密封部件與轉軸之間也存在微小的間隙，一旦竄動量、擺動量超出極限，轉軸就會與密封部件接觸，直接導致密封環(huán)、密封套磨損而漏油。

圖3 雜質造成軸承磨損

圖4 密封環(huán)部位油泥嚴重

之前，很多車主對于為什么要按時更換機油、機濾不是很了解，有些車主為了省錢會采取延遲更換（保養(yǎng)）或只更換機油、機濾中的一項，結果因小失大造成了更大的損失。

圖5 密封件磨損導致增壓器竄油

2 不按時保養(yǎng)空氣濾芯，不及時更換空濾

空氣濾清器的主要作用是為發(fā)動機提供清潔的空氣，以防發(fā)動機有關機械部件在工作中吸入含有雜質顆粒物的空氣而加劇磨損的幾率，增壓器亦在保護范圍之列。按照空濾的保養(yǎng)要求，每使用50-200h或阻力報警器出現報警時需對主濾芯進行維護保養(yǎng)，保養(yǎng)達到5次或發(fā)現安全濾芯被污染，要及時更換空濾組件，否則，會對增壓器造成嚴重損害。及時、正確、規(guī)范的保養(yǎng)空濾需注意以下事項：（1）輕敲濾芯端蓋使積塵振落；（2）用壓力不大于0.5MPa的干燥壓縮空氣自內部向外吹凈濾芯；（3）禁止用油或水清洗濾芯；（4）安全濾芯出現變形或污染需及時更換空濾組件。

圖6 增壓發(fā)動機進氣系統(tǒng)結構圖

為確保增壓器在正常工作中不發(fā)生滲油故障，除機械密封外，其獨到之處在于動態(tài)氣壓密封技術的成功運用。發(fā)動機工作時，只要保障增壓器兩端殼體內建立起來的壓力大于軸承體回油腔中的壓力（P1>P2），增壓器就能實現動態(tài)氣壓密封，確保增壓器在工作時不漏油。

圖7 增壓器氣壓密封原理圖

第一，進氣阻力偏大會導致增壓器竄油。當空濾達到保養(yǎng)周期后，空濾表面會吸附大量的灰塵，發(fā)動機的進氣阻力會明顯增大，增壓器壓氣機端的壓力會變得較低，回油腔中的油壓P2會大過壓氣機進氣端的壓力P1，此時機油會通過密封套、密封環(huán)間的微小間隙開始持續(xù)性的滲油，也就是日常說說的假性漏油。如未及時排除，竄油量就會越來越多，直接造成發(fā)動機燒機油故障。

圖8 壓氣機出氣口及壓氣機殼上附著了大量油污

第二，吸入灰塵等顆粒物導致增壓器損壞。一旦空濾表面積塵過多還繼續(xù)使用，發(fā)動機進氣管路就會長時間處于負壓的狀態(tài)，濾紙因承受較大的壓力而撕裂，大量顆粒物將穿過空濾進入增壓器壓氣機氣道，高速轉動的葉輪與撞擊的顆粒之間產生很大的作用力，在一定時間內會造成增壓器葉片損壞，致使動平衡失效，進一步加速軸承的磨損及葉片與殼體的刮擦，此時兩端還會出現竄油的現象。

圖9 被顆粒物損壞的壓氣機葉輪

3 缺乏警覺意識，未能及時修復增壓管路漏氣故障

受增壓器獨特結構的影響，該部件采用了機械與氣壓雙重密封的方式，只要增壓器兩端殼體內建立起來的壓力大于軸承體回油腔中的壓力，增壓器就不會發(fā)生漏油。如果abc段或ef段管路出現漏氣現象而沒及時修復，氣壓密封的環(huán)境就被破壞，增壓器對應的端面就會出現竄油現象。若abc段漏氣，會引起壓氣機端漏油；若ef段漏氣，會引起渦輪端漏油。該類故障均屬于增壓器假性漏油，此類故障雖然不會傷及增壓器，但竄入的機油進入燃燒室或排氣管后，會造成燒機油或排氣管放炮等不良影響，不僅加大了機油的消耗，也對發(fā)動機的安全工作帶來了隱患。

圖10 增壓管路示意圖

氣壓密封管路出現漏氣時，發(fā)動機的加速性能和爬坡能力會明顯變差，并伴隨有氣流的異響聲，重載時尤為突出。車主在日常用車過程中因提高警覺，一旦出現相關現象，應及時就近維修，避免造成擴大性故障。

4 不注意觀察儀表，機油壓力異常仍繼續(xù)行車

部分新手司機由于駕駛技術和駕駛經驗不純熟，時常會犯一些駕駛中的錯誤，其中行車時不觀察儀表是最為典型的問題之一。儀表盤上的機油壓力指示裝置是發(fā)動機機油壓力瞬時信息的晴雨表，是引導司機及時做出正確反應的指示標。機油壓力異常是發(fā)動機常見故障之一，不及時處理會給發(fā)動機造成嚴重的危害。壓力過高會誘發(fā)燒機油故障，壓力過低會造成缺油拉缸，且兩種情況都會造成增壓器在短期內損壞，及時關注整車儀表的動態(tài)警示標識，對安全用車起到決定性作用。

機油壓力偏低，代表機油已經變質或機油供油量不足，造成增壓器損壞較好理解，為何壓力偏高也會增壓器損壞呢？

圖11 增壓器回油不暢示意圖

若機油壓力偏高，增壓器回油腔油壓就會大于兩端殼體內的氣壓，勢必造成增壓器竄油，并引發(fā)燒機油故障。機油壓力偏高，增壓器的回油速度就會大幅減慢，甚至不回油，此時潤滑油不能在增壓器內部實現循環(huán)冷卻，輸送到油腔內的機油在轉軸高速運轉中迅速升溫，并結焦變質，在缺乏潤滑、冷卻的環(huán)境下加劇損壞。

圖12 機油在高溫下變質結焦

5 連續(xù)怠速運行時間過長

車輛使用過程中，發(fā)現少數司機誤認為發(fā)動機怠速運轉可以節(jié)省油料，減少磨損，降低運營成本，實則不然。

發(fā)動機怠速時，燃油供油量較少，燃燒產生的熱量隨之減少，冷卻水溫度較低，機油粘稠度相對較高，加之該環(huán)境下機油壓力低、流動性差，不利于增壓器在高溫、高速下的冷卻與潤壞，加速了內部件的磨損，會造成增壓器加速損壞。

根據柴油增壓發(fā)動機的使用要求，車輛連續(xù)怠速時間不宜超過20分鐘。

6 冷車啟動后未經怠速熱車直接加油起步

當增壓柴油機起動后，不能馬上加大負荷，提高轉速，需怠速運轉3min-5min，其目的是：

①冷車啟動時，發(fā)動機水溫較低，機油粘稠度大、流動性差，潤滑油到達各運動副所需的時間相對較長，而增壓器位于發(fā)動機頂部，需潤滑部位距機油泵較遠，若啟動后馬上提高發(fā)動機轉速，轉速數十倍高于發(fā)動機的增壓器在短時間內難以形成足夠厚度的油膜，極易使渦輪轉軸與浮動軸承在缺油環(huán)境下高速運轉而損壞，嚴重時會導致渦輪轉軸在過熱、曠動下產生應力集中而折斷。

②通過怠速運轉3min-5min，可仔細觀察有關參數是否正常。比如：機油壓力是否正常，水溫、轉速儀表是否正常，發(fā)動機工作聲響是否正常，通過對相關參數的觀察，有利于保障車輛的安全運行。

一旦不按規(guī)范操作，將會給增壓器甚至發(fā)動機造成難以預測的損害。

7 高速或大負荷下直接熄火

高速或大負荷運行的發(fā)動機，停機前應怠速運行3~5分鐘方可停機，其目的是：

發(fā)動機在高速或大負荷下運行時，增壓器轉軸速度極高，一旦突然停機，在慣性作用下會繼續(xù)保持運轉一段時間方會停止，而此時機油泵不再供油，殘存在增壓器油道內的少量機油在缺乏循環(huán)冷卻的環(huán)境下焦化變質，并附著在軸承與轉軸之間，大大加快了增壓器的磨損。

因此，高速或大負荷下直接熄火，加速→熄火→空擋滑行等操作對增壓器及發(fā)動機都非常有害！

[1] 陳家瑞.汽車構造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 劉永長.內燃機原理[M].武漢:華中科技大學出版社,2001.

[3] 胡國啟.玉柴國3柴油機維修手冊[M].玉林:廣西玉柴機器股份有限公司,2010.

Analysis of the Influence of Bad Car Usage on Turbocharger

Tao Dezhi

( Guangxi Yuchai Machinery Monopoly Development Co., Ltd., Guangxi Yulin 537001 )

At the beginning of the 21st century, China’s diesel engine industry has ushered in a new era of technological innovation. Vehicle diesel engines have taken the lead in adopting turbocharger technology. Due to its excellent overall performance and lower control costs, turbochargers have been fully applied. It is used in diesel engines for various applications such as vehicles, non-roads, and ship electric equipment. When the engine is working, the supercharger vortex shaft rotates at a speed of more than 100,000 revolutions per minute, and the turbine end temperature also exceeds 500°C. In such a harsh environment, it is necessary for the supercharger to maintain a good working condition for a long period of time. Use methods and good maintenance habits are very important.

Diesel engine; turbocharger; bad habits; analysis

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1671-7988(2018)18-274-04

U471

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CLC NO.: U471

陶德志，男，湖北黃岡人，本科，助理工程師，技術培訓主管，就職于廣西玉柴機器專賣發(fā)展有限公司。主要負責公司內部及各級經銷服務商的配件技術運用與售后服務方面的培訓工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.096