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重型载货柴油车涡轮增压器使用分析论文
重型载货柴油车涡轮增压器使用分析论文 编者按:本文主要从废气涡轮增压器的基本知识及工作原理;影响增压器 使用寿命的因素;
废气涡轮增压器使用注意事项;
废气涡轮增压器常见的故障及 排除四个方面进行论述。其中,主要包括: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、柴油机经过增压以后性能发生了变化、增压器的损坏和磨 损总是在柴油机及其附近出现故障之后发生、润滑油用来润滑冷却增压器、柴油 机的起动、熄火的操作方法不正确也将严重影响增压器的寿命、增压器工作的好 坏也依赖于进气系统、废气中很小的颗粒进入涡轮机将导致增压器的损坏、使用 正确牌号的润滑油,并定期更换、发动机发动以后应怠速运转几分钟、熄火前, 发动机也应怠速运转几分钟、内部机油容易有部分的结焦、禁止柴油机长时间急 速运转、压气机喘振、增压器在运转中发出杂音等,具体材料请详见。
摘要:针对影响增压器的使用寿命因素,故障和诊断加以分析,并说明使 用中的注意事项,意在减少增压器的故障,延长其使用寿命,降低维护费用。
关键词:废气涡轮;
增压器;
故障诊断 近年来,随着汽运公司车辆的更新换代,一些重型载货柴油车上普遍使用 了涡轮增压器,但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障,分析其原因, 主要是对增压器的使用,维护不当造成的。现对影响增压器的使用寿命因素,故 障和诊断加以分析,并说明使用中的注意事项,意在减少增压器的故障,延长其 使用寿命,降低维护费用。
1废气涡轮增压器的基本知识及工作原理 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,减少了废气中有害物质的排放,还可降 低噪音。
柴油机经过增压以后性能发生了变化,它使柴油机的功率大大得到提高, 增压后发动机的功率可提高20%~40%左右,以WD615机为例,使发动机的机械效率提高,增压后发动机的辅助系统消耗的功增加很少,虽然因为爆发压力大, 各摩擦表面上的摩擦损失有所增加,但发动机功率增加较多,机械效率提高了近 8%左右。燃油消耗降低,增压后进气压力增高,燃烧条件改善,机械效率提高, 油耗降低,发动机单位功率质量大大降低,但发动机经增压后也带来了新的问题, 如:使发动机的机械负荷增加,发动机的热负荷增加等等。
2影响增压器使用寿命的因素 使用中我们发现,增压器的损坏和磨损总是在柴油机及其附近出现故障之 后发生,柴油机的许多不正常工况都会引起增压器的损坏。增压器出现故障,40% 是由于润滑不良造成的,40%是由于外界杂物通过增压器所造成的,20%是其它 原因引起的。
2.1润滑油。润滑油用来润滑冷却增压器,但当增压器正常工作时,其转 轴转速高达每分钟几万转到十几万转,润滑油被打成泡沫状,其冷却和润滑性能 下降,因此润滑系统必须保证能提供充足的润滑油。若当600℃左右的高温废气 通过涡轮室时,轴承座得不到足够的润滑和冷却,润滑油将在其环形油道壁上结 焦,逐渐堵塞油道。
润滑油如果不清洁,也会很快损坏增压器内部零件。如含有灰尘、泥状沉 淀物和金属微粒的润滑油会迅速破坏各零件的配合间隙,刮伤和磨损轴承表面。
这些都将会引起涡轮轴转动阻力增大和失掉平,使轴的转速下降,导致柴油机的 功率损失增大,且转动不平衡将很快导致增压器零件的损坏。
如果润滑油的质量等级老化,油中的各种添加剂不能满足增压柴油机大负 荷工作的润滑要求,润滑油将会加速氧化变质,也会加剧柴油机和增压器零件的 磨损。
柴油机的起动、熄火的操作方法不正确也将严重影响增压器的寿命。如果 柴油机起动后,就立即将转速升得很高,润滑油不能及时到达增压器轴承而加速 磨损。柴油机熄火后,若不首先使增压器冷却降温,而且突然熄火,停止向增压 器供给机油,会导致增压器内部零件过热,轴承油道中的机油炭化阻塞油道,将 有轴承被咬死的危险。
密封环泄露引起的涡轮后部积炭,将使旋转零件转动发涩,而损失功率。
旋转零件的不平衡是引起密封环泄露的一个重要原因。曲轴通气孔或增压器回油管堵塞或阻力过大,也能引起密封环泄露。
2.2进气系统。增压器工作的好坏也依赖于进气系统,只有供给充足、干 净的空气才能保证增压器长期无故障工作,使寿命延长。所以应定期检查所有进 气管接头和软管的密封性,防止漏气。如果压气机到柴油机进气管漏气,充气量 减少,将导致柴油机冒黑烟。当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏 增压器。较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削,并使其失去平衡,引起轴 承和密封环的磨损加剧。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时,使轴承上的油道逐 渐缩小,导致润滑不良。随着轴承的磨损,配合间隙增大,使压气机或涡轮机的 工作轮叶片打击壳体,这种故障的信号是噪音比平常增大很多。
进气系统的进气阻力应很小,如果空气滤清器堵塞,进气阻力增大,充气 量减少,增大功率损失,同时,压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露, 引起润滑油消耗量过大,这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗 色的润滑油膜。
2.3排放的废气。废气中很小的颗粒进入涡轮机,与颗粒进入压气机后果 一样,将导致增压器的损坏。
柴油机燃油供油量过大,进气阻力大,会使燃烧室内可燃混合气过浓而引 起废气过热,造成涡轮机壳体和油道过热,废气从排气管到涡轮室的通道泄露会 降低涡轮机涡轮的转速,增加冒烟,也会使涡轮机壳体过热。这些都会导致涡轮 室内积炭及涡轮叶片的腐蚀。
润滑油压力过高,润滑油将通过密封环渗入涡轮机也会造成涡轮室积炭。
3废气涡轮增压器使用注意事项 废气涡轮增压器经常处于高温下工作,进入废气涡轮端的温度在600℃左 右。增压器转子以每分钟几万转到十几万转的高速旋转,为了保证增压器的正常 工作,使用中应注意以下几点:
(1)使用正确牌号的润滑油,并定期更换。对涡轮增压柴油机至少应使 用CD级增压机油。
(2)发动机发动以后,特别是在冬季,发动机点火后,应怠速运转几分 钟,千万不能轰油门,以防止损坏增压器油封。(3)熄火前,发动机也应怠速运转几分钟,让发动机、增压器转子的转 速降下来以后再熄火,以防止猛轰油门,增压器转速很高,突然熄火,机油泵不 打油,增压器转子仍在高速惯性运转,干磨损坏轴承。
(4)由于经常处于高温下运转,到增压器的润滑油管线由于高温,内部 机油容易有部分的结焦,这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。
(5)检修发动机时,应注意千万不能让杂物进入增压器,以防损坏转子。
(6)WD615机经增压后,空气进入中冷器,有几道橡胶管连线,要求在 出车前、修车中检查其连接情况,防止松动、脱落,以免造成增压器失效和空气 短路进缸。
(7)禁止柴油机长时间急速运转(一般不超过5min)因怠速时机油油压 较低,不利于增压器的润滑,容易使轴承过早磨损。
4废气涡轮增压器常见的故障及排除 增压器出现故障,不要匆忙的更换增压器,应该寻找和判断故障原因和部 位,并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样的故障重复出现。
4.1压气机喘振。如果增压器在工作过程中向气缸内输送空气量不足,空 气压力将产生极大的波动,在压气机端发出异响,如气喘的响声,这就是喘振。
由于喘振,发动机工作不平稳,功率下降,排气冒黑烟。
产生喘振的原因是进气系统堵塞,如空气滤清器滤芯严重阻塞,进气管内 油污太多阻塞。增压器的喷嘴环流通道发生变形也会造成喘振。最好是每次二级 保养更换空气滤芯,车运行十万公里左右,清洗进气通道。
4.2增压器在运转中发出杂音,发出金属的撞击,摩擦声、或者产生振动, 是增压器转子和涡壳之间发生了变化,应拆卸转子检修、调整。
4.3增压器在运转中出现了强烈的震动。这是由于转子组不平衡,轴承损 坏造成的,应更换轴承及进行转子组的动平衡校验。
4.4增压压力下降。该故障的主要原因是进气道堵塞,并进入中冷器的进 气道连接软管松脱,破裂造成。4.5增压器突然停止运行,发动机功率下降。这是增压器轴承损坏,转子 组烧死所致。应更换轴承,如损坏严重应更换增压器总成。油封漏油也应及时检 修更换。