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不同品牌的废气涡轮增压器(包括卡特、惠远、盖瑞特等)在各种大、中型柴油卡车、平板运输车、自卸车以及各种工程机械上应用广泛。如ZL-50装载机的上柴6135柴油机上装有GJ110、J112增压器;PY-180平地机的D6114柴油机上装有 HIE增压器;解放工程王自卸车装有WHIC增压器;斯太尔重型车装有盖瑞特增压器等。它们使柴油机在结构尺寸不变的条件下明显提高功率、增大扭矩,同时降低油耗,减少排气污染,尤其在高原地区效果更加明显。在工作过程中,增压器的转速高达每分钟数万转,并且长期在排气高温下运转,因此其工作条件恶劣。上述车辆在使用中,都不同程度出现过由于增压器使用不当造成的动力下降、油耗上升,进而导致作业效率和经济效益大幅下降。笔者根据常年在工程实践中对柴油机废气涡轮增压器各种故障的研究,就其常见故障的产生原因及预防措施特作如下讨论。
1正确使用柴油机 首先是柴机油的质量等级,对于低增压柴油机,应选用不低于CC级的柴机油;对于中增压柴油机,则应选用不低于CD级的柴机油。其次是柴机油的粘度等级,应根据气温条件、机件磨损状况等选用合适的粘度牌号。再次是柴机油的清洁性,因为废气涡轮增压器的转子轴与其轴承(轴套)的配合较为精密,若柴机油过脏或变质,会将杂质或磨粒等带入增压器内,轻则加速轴承磨损,重则不能形成润滑油膜而使转子轴与轴承咬死。因此一定要保持机油的清洁,经常清洁机油滤清器,及时更换变质失效的机油。 2正确的冷车起动方法 车辆起动后,应让柴油机怠速运转几分钟(取决于发动机温度和外界大气温度),待机油达到一定的温度和压力,流动性能改善,增压器轴承得到充分润滑后,方可提高转速,起步行驶或投入施工作业,这一点在外界气温较低时尤为重要。对于停车时间较长(如超过数天)的车辆,起动前应该松开增压器进油管接头,向进油口加注适量与油底壳同牌号的机油,以防起动时因润滑不良而使转子轴发生烧蚀。有的用户在解放工程王自卸车上,在日本小松平地机上曾经发生过类似的情况,应该尽量避免。 3正确的熄火方法 正在高速运转的柴油机,如果突然熄火,废气涡轮增压器内的机油会因机油泵停转而马上停止循环流动, 但增压器的转子轴在惯性作用下仍在高速旋转,这就容易因断油而与其轴承烧死。另外,带负荷运转的柴油机,其排气歧管温度很高,若突然停转,该处热量便传至增压器壳体上,把已经停止流动的机油熬煎成积炭。当积炭越积越多时,还会阻塞进油口,导致轴承缺油,即使进油口不堵塞,积炭也会加速轴承磨损。为此,熄火前务必让柴油机逐渐减少负荷,最后怠速运转适当时间,待增压器转子轴转速降低和机油温度有所下降后再熄火停车。熄火后,增压器转子轴仍会继续空转一定时间,有时可听到轻微的“嗡嗡”声。 4柴油机运转中的正确操作 ①保持增压器的正常工作温度。增压器工作时,涡轮壳正常温度为400℃左右,压气机壳的温度以不烫手为合适,在使用中,若柴油机供油量过大,供油时间过晚,长时间超负荷运转或经常轰油门,都会因排气温度过高而使增压器过热,磨损加剧。若涡轮端油封失效,增压器内的机油窜入涡轮壳,随着排出气缸的高温废气一起排出,造成机油过度消耗,排气管也出现冒烟。若压气机端油封失效,增压器内的机油便窜入压气机壳,随着进气被吸入气缸内燃烧,同样造成机油过度消耗,排气冒烟,还造成气缸内积炭增多。 ②保持正常的润滑系统机油压力。柴油机在运转中,当润滑系统机油压力低于015MPa时,应停车检查,以防增压器润滑不良而烧蚀转子轴与轴承。机油压力也不可过高,以免机油窜入涡轮室或压气机室。柴油机低速空转的时间不可过长,以防机油压力过低而使增压器润滑不良。 ③加强空气滤清器的保养工作。要使喷入气缸的柴油充分燃烧,需供给大量的清洁空气。柴油机加装增压器后,喷油泵供油量相应调大,如果空气滤清器堵塞而进气不足,柴油机功率便会明显下降。因此要加强气滤清器的保养,确保其正常工作状态。另外,若滤清器滤芯破损或密封胶圈老化失效,增压器会因灰砂侵入而转速不稳,噪声加剧,并导致轴承、油封和气封组件加剧磨损。需注意的是,保养空滤器,切勿让硬物落入进气管,以免吸入增压器后击碎叶轮或折断转子轴,还有可能引发拉缸事故。 5增压器的正确保养 在使用中,应经常检查并紧固增压器三壳体之间的螺栓,消除漏油、漏气现象。柴油机每工作 500～1000h,应卸下增压器,检查转子是否旋转灵活,增压器进、回油口有无积炭,并仔细清除干净,确保机油畅通无阻。刮除沉积在压气机喉口上的微小尘埃,清洗中间壳水夹层中的水垢、气封道及油腔,清除涡轮、喷嘴环及涡轮壳内的积炭,清洗各气封件和油封件,并检查其损伤情况,必要时予以更换。拆装增压器时,由于涡轮壳与压气机壳均为薄壁铸件,切忌摔打碰撞,必要时应用木锤轻敲,不可使用铁器,以防击破。转子轴组件装配时必须按原记号就位,以免影响其动平衡。总装时要保持清洁,不可让杂物落入壳体内腔或管道中。中间壳上的机油进、出油口应垂直安装,出油管从增压器接出后应逐渐弯曲接到曲轴箱去,中间不得有“死弯”,以防回油不畅通而使机油向涡轮室或压气机室渗漏。 柴油机涡轮增压器的正确使用与维护
目前，柴油机主要是采用废气涡轮增压的方法来提高其有效功率。涡轮增压器弥补了自然吸气式发动机的某些先天不足，使发动机在不改变气缸工作容积的情况下大大 提高输出功率，因此许多工程机械都采用这种涡轮增压技术来改进发动机的输出功率，提高发动机的功率质量比，实现机械的高性能化。
1、涡轮增压器的组成与功用 柴油机靠燃料在气缸内燃烧作功，输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也受到限制，如果柴油机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只 能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使柴油机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机 械装置。 涡轮增压器是增压柴油机的关键部件，可增加柴油机功率输出20％～30％，降低燃料消耗8％，排气烟度降低25％～50％，废气中 的有害有毒气体含量也大幅减小。因此在工程机械的日常使用中，重视涡轮增压器的正确使用和保养对于降低使用成本、减少能源消耗、保护环境有重要意义。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，它主要由涡轮机和压气机两部分组成。涡轮室的进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；压 气机的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上；涡轮叶轮和压气机叶轮分别装在涡轮室和增压器内，两者同轴刚性连接。 涡轮增压器 利用柴油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，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。当柴油机转速增快， 则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，空气压力和密度的增大可以燃烧更多的燃料，相应增加了燃料量并调整柴油机的转速，则 增加柴油机的输出功率。 2、常见故障分析 涡轮增压器安装在柴油机的进排气歧管上，处在高温、高压和高速运转的工作状况下，工作环境非 常恶劣，工作要求又比较苛刻，在使用中容易发生故障。发生故障后柴油机的一般表现为功率大大下降、冒黑烟，冒蓝烟且机油消耗过多，增压器声音异常、噪声 大。故障的主要原因为润滑不良、外来物质进入和积累、疲劳损坏。 1)润滑不良 指增压器中压气机叶轮与涡轮机涡轮的转子轴轴承得不到良好的润滑，以至转子轴和轴承损坏，增压器无法正常工作。润滑不良主要由润滑油不足、润滑油管路泄露和润滑油变质等原因引起。 2)外来物质的进入和积累 指 进气管道中脏物和排气管道中积炭、粉尘、杂物等的积累，如果进气管道中空气滤清器长期不更换，进气管、压气机的叶轮等长期不清洗就会产生积炭，从而使进气 阻力增大，同样涡轮机上的涡轮、喷嘴环积炭也会产生不良后果。另外，整个进排气系统各接头处漏气也会影响增压器的正常工作。 3)疲劳损坏 增压器长期使用必然使转子轴轴承发生磨损，如果超过最大磨损量就会使转子轴因阻力过大而产生震动等运转不良现象。而且涡轮和压气机叶轮的叶片长期在高温、高速运转的条件下工作，环境恶劣容易产生疲劳损坏。 3、正确使用 1)严格按照规程操作，特别在冬季寒冷的早晨启动柴油机时不要猛轰油门，这对增压器是致命的损坏；长时间行驶后应避免在高速运转时熄火，应让柴油机怠速运转3～5min、等增压器降速后再熄火。 2) 启动增压柴油机时一般要间隔启动起动机2～3次，每次2～5s，以使增压器浮动轴内充满润滑油。启动后应怠速运转3～5min，使润滑油压力、温度正常以 后再加负荷。严禁采用加速—熄火—滑行的操作习惯，因为机油泵停止工作而中断润滑油的循环后积蓄在涡轮增压器内的热量得不到散发，容易导致零件过热而损 坏。 3)避免柴油机长时间怠速运转。因为怠速时涡轮端的废气压力和压力机端的空气压力较低，低于其间体内的润滑油压力，加上怠速运转时涡轮增压器转速较低，其内所有运动摩擦副都难以形成油膜，易造成涡轮端和压力机端漏油。 4)对于新启用的或维修后的涡轮增压器，使用前应用手拨动转子，检查转子转动时有无卡滞和不正常响声。 5)增压柴油机对润滑油的质量品级、粘度等重要指标都有严格的要求，为保证增压器可靠润滑、冷却，一定要按照使用说明书的要求选用润滑油。柴油机负载运行时润滑油的压力应为2～4kgf/cm2，怠速运转时不低于0.7kgf/cm2。 6)柴油机长期停放再启动前应更换润滑油并清洗或更换机油滤清器的滤芯。先松开涡轮增压器的进油管而加注润滑油，然后再向机油滤清器注满润滑油。
4、正确维护 增压柴油机的维护保养和其它柴油机相似，但应特别注意以下几点。 1) 重视工程机械的早期使用管理，强调走合期保养的重要性，注意随时清除涡轮增压器壳体上的油污、尘垢。2)柴油机每工作100～150h应清洗一次空气滤清 器、压气机叶轮以及压气机壳流道表面的污物，以免磨粒进入柴油机气缸、加剧增压器的磨损；同时注意及时对涡轮叶轮及壳体中积炭、灰尘和其它污物的清洗，如 果环境灰尘较多应缩短清洗周期。 3)柴油机工作1000h后应拆下涡轮增压器进行技术规范测量。压气机叶轮与机壳之间的最小间隙应＞ 0.1mm，否则应拆检轴承，必要时更换；同样，其转子最大的轴向游动量不得超过0.3mm，否则应检查止推轴承和游动轴承止推端面的磨损情况。通过间隙 测量可以准确地判定涡轮增压器是否需要维护或更换。 4)按照使用说明书经常检查外部各接头的紧固情况，防止漏气、漏油。 5)增压柴油机的润滑油容易变质，应经常检查润滑油的品质，观察有无机械杂质和粘度变化；一般柴油机每工作150～200h或行驶5000km则定期更换润滑油。 6)柴油机每工作100～150h应清洗或更换润滑油滤清器滤芯，保持润滑油的清洁；对于维修好的增压器，在启动前应先从进油管接头处注入一定量的润滑油，以免因润滑不良烧坏轴承。 7)定期清洗涡轮和压气机，一般用普通淡水，必要时可加入少量清洗液。清洗压气机在全速全负荷下进行，而涡轮则必须在低负荷下进行。 8)注意正确拆装涡轮增压器。增压器涡轮壳与压气机壳一般都是薄壁铸件，拆装时要用木锤轻敲，不可使用铁锤击打，以防碰撞、击破；各组件装配时必须按原记号就位，以免影响平衡；保持与增压器相连的进、排气系统的正确连接，保证密封可靠，切忌错装或者漏装。 |
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