涡轮增压器的故障诊断

王敏光　赵文晶

摘要：涡轮增压器是高压共轨电控柴油机进气系统的主要工作部件，空气经过空气滤清器吸入涡轮增压器的压气机侧，然后通过中冷器管进入中冷器，经过进气电加热器和进气歧管、进气门通道后被吸入气缸。介绍了柴油机涡轮增压器的工作原理及其常见故障的维修，仅供维修人员参考。

关键词：涡轮增压器；工作原理；故障诊断

中图分类号：TK428

文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.05.031

1.增压器工作原理

涡轮增压器是利用发动机的废气能量使涡轮机叶轮转动，涡轮机叶轮驱动压气机叶轮，压气机叶轮将空气压缩后向发动机提供燃烧用的压缩空气。这些高温、高压空气可以与发动机喷嘴喷入更多的燃油与之按比例混合，从而提高了发动机的输出功率。工作原理见图1。

涡轮机、压气机的叶轮和轴均由轴承座中的两个轴承支撑，轴承座内的润滑油道把经过过滤后的清洁机油导人轴承。这部分机油在润滑和冷却后，经回油管从轴承座流回发动机油底壳。

在车辆使用中，应注意防止回油管阻塞，因为受阻会使涡轮增压器轴承负荷增加，造成机油从油封处泄漏。必须使用优质机油，并按规定保养里程定期更换机油和机油滤清器。

涡轮增压器不能随意改动，尤其是废气旁通阀部件，随便改动会导致进气和排气歧管压力不正确，从而引起气缸压力和热负荷升高，降低耐久性。

ISLe发动机使用废气旁通阀式增压器，它的优点是既可以快速升压，又可以保证发动机在较高的转速下运转时，涡轮机不会超速。

废气旁通阀由一个执行器控制工作，这个执行器可以感受到压气机的压力，并使这个压力与一个预设弹簧负载平衡。废气旁通阀安装在涡轮机进口通道中，当阀门打开时，废气旁通阀通过分流涡轮机叶轮周围的一部分废气，从而控制轴的转速和增加压力。

2.故障诊断

2.1涡轮增压器零件失效

涡轮增压器零件失效会降低涡轮增压器的增压效率，使排气增多、输出功率降低。例如轴承磨损或烧蚀故障会产生摩擦，使转子总成转速减慢。同时，轴承损坏后还会使涡轮增压器转子总成的叶片摩擦机壳，从而导致转子总成的转速降低。

涡轮增压器废气旁通阀故障或该阀门标定不正确，均会导致增压压力过高或过低。特别是增压压力过低会引起排烟过多和功率降低；增压压力过高又会造成机油泄漏，甚至损坏发动机。

2.2机油消耗与泄漏故障

发动机主油道压力机油用来润滑轴承，并冷却涡轮增压器。机油在发动机工作压力下通过供油管供给涡轮增压器轴承进行润滑和冷却，之后经过增压器底部回油管流回油底壳。涡轮增压器转子总成的每一端都有密封油封，用于阻止废气和压缩空气进入涡轮增压器壳中。

如果曲轴箱的压力过大使机油无法从涡轮增压器回油，就会增加转子总成轴承的负荷，使机油从压气机密封处泄漏，进入发动机。对于带催化转化器的发动机发生涡轮机密封处泄漏，机油进入排气系统，在维修时应检查排气阻力。

机油回油管阻塞或损坏，将会引起涡轮增压器壳体压力增加，导致机油从密封圈处溢出。如果发生上述泄漏，应清洗空一空中冷器、清洗掉进气系统中的机油。

2.3涡轮增压器增压压力下降，发动机动力不足

涡轮增压器增压压力下降、增压比降低，说明进入气缸的充气量减少，导致柴油机动力下降，燃油消耗量和排气温度将会提高。

造成涡轮增压器增压压力下降，增压比降低的原因是：

（1）空气滤清器滤芯脏、灰尘多而造成堵塞，使进气阻力增大，增压压力下降。

（2）压气机内部气道粘附有油垢、中冷器内部气道也粘附有油垢，使气流流通时阻力增加，压气机压力下降、效率降低。

（3）压气机轴密封圈损坏，气流泄漏，压力下降。

（4）涡轮转子部件因柴油机燃烧不良、严重积碳以及浮动轴承损坏等原因使涡轮旋转阻力增大，涡轮转速下降，导致增压压力下降。

（5）排气管消声器堵塞，排气不畅，使涡轮排气背压过高，也会导致增压压力降低。

（6）柴油机气缸套、活塞、活塞环、气阀和气阀座圈等零部件磨损严重，增压空气进入气缸后泄漏量增大，使增压压力及压气机效率降低。

根据上述分析得出的故障原因，应有针对性地清理堵塞的滤芯或进行更换；清理气道内的油污垢，使气流畅通；更换密封圈；清除转子轴粘附的积碳，更换浮动轴承；疏通排气管道，使之通畅；视情更换配合副，如气缸套、活塞、活塞环和气阀等；附着的油污需彻底清理，以减小空气流通阻力，提高增压压力。

2.4涡轮增压器噪声

涡轮增压器运转时发出的嗡嗡声是正常的，这种噪声强度随发动机的转速和负荷变化而变化。产生噪声的根源是由于转子总成高速运转（转速达70000-100000r/min）和制造时用于平衡转子总成的方式引起的。所以发动机在高速运转时，噪声最大。

发动机转速较低时发出声调较低的咔嗒声，说明系统中有碎屑或转子总成碰撞壳体。在检查时，应拆下涡轮增压器进气管，检查有无异物，检查涡轮增压器叶片是否损坏以及轴承间隙的大小。

2.5涡轮增压器使用中的注意事项

为避免涡轮增压器出故障，在使用中应注意的事项是：

（1）发动机启动后，特别是在寒冷的冬天，应怠速运转5 min以上，等待机油压力达到0.25MPa以上，才可起步上路，同时冷却液温度应高于75℃、油温高于50℃。否则，容易使增压器浮动轴承、密封环因缺油而损坏。通过起动预热运转发动机，仔细检查涡轮增压器运转是否正常。

（2）发动机熄火前，应使发动机怠速运转5 min以上，直到增压器转速降低之后再熄火。严格禁止在熄火前猛踩加速踏板后熄火，因为这样机油会停止循环，而增压器转子由于惯性仍在高速旋转，此时的转子轴与轴承处于半干摩擦状态下运转，使轴承、密封环发生早期损坏。

（3）长期停驶的增压柴油机，在启动前应对增压器进行润滑，可将增压器进油口凸缘拆下，从进油口处倒入适量机油并用手转动叶轮旋转，防止缺油。

（4）润滑油管路应在柴油机运行1500h时清洗检查1次，以保持管路畅通。

（5）增压器的进、出胶管和卡箍应无破损、松动，连接牢固有效。