浅析不良用车习惯对涡轮增压器的影响

陶德志



浅析不良用车习惯对涡轮增压器的影响

陶德志

（广西玉柴机器专卖发展有限公司，广西 玉林 537001）

二十一世纪初叶，我国柴油机产业迎来了技术革新的新时代，车用柴油机率先采用了涡轮增压技术，由于其出色的综合性能和较低的控制成本，涡轮增压器已全面应用到车用、非道路、船电设备等各种用途的柴油机之中。发动机工作时，增压器涡轴的转速达到每分钟10万转以上，涡轮端温度也会超过500℃，在如此恶劣的环境下，要想增压器长期保持良好的工作状态，具备正确的使用方法和良好的养护习惯显得十分重要。

柴油机；涡轮增压器；不良习惯；分析

前言

正确的使用与科学的养护可保障涡轮增压器更为持久的正常工作，也是保证发动机综合性能得到有效发挥的关键。不良的用车习惯不仅会缩短增压器的使用寿命，还会导致发动机动力下降、排放恶化，燃油、机油消耗量增加，使用成本显著提高，甚至会造成扩大性故障引起大修提前。

通过对售后数据与故障件的分析，发现相当部分的增压器故障并非自身质量问题所致，很大因素与司机的用车习惯密切相关，而不良的用车习惯不仅会损坏增压器，还会造成短期内同类故障重复发生。为帮助车友更多地了解增压器，减少因不良用车习惯造成增压器的损坏，本文将结合相关机理及有关故障件的特征进行分析。

1 不按时更换机油与机滤

随着柴油机及专用润滑油综合性能的提升，发动机的换油周期普遍在20000公里之上，部分发动机甚至达到6万或8万公里的换油周期，不同阶段不同机型的发动机，换油周期需根据选定的机油和机油滤清器决定，具体可参考使用说明。

润滑油使用一段时间后会发生变质，从而失去它的主要性能和功效。这主要有两个方面的原因：一是油液中积累了大量的污染物；二是油品本身的化学变质，即基础油的氧化和添加剂的降解。初期，可通过安装在发动机上的机油滤清器来滤除循环机油中的杂质，但是随着车辆行驶里程的增加，发动机机油滤清器的纳污能力会达到极限堵死滤网（已达到更换期），从而失去过滤能力，此时带有杂质的机油从旁通阀（一种防止机油滤清器被杂质堵死造成缺油的保护装置）进入发动机各油道，从而加剧机械部件的磨损。由于增压器转速较高，内部需要润滑、冷却的运动件对机油的品质要求极高，未经过滤带有杂质的润滑油极易导致增压器在短期内损坏，这与增压器的结构与工作特性密切相关。

图1 增压器润滑油路示意图

图2 增压器构造与组成

增压器在涡轮转轴与轴承体之间安装有全浮式轴承（后称浮动轴承），工作时，在浮动轴承外圆与轴承体内孔、浮动轴承内孔与转轴之间时刻填充有高压油膜，使浮动轴承、转轴、轴承体相互不接触，降低彼此相对转速以减少摩擦阻力，达到减缓浮动轴承异常磨损的目的；止推轴承与止推套之间也有高压的油膜，同样是起到减缓磨损的目的。

增压器转子的径向间隙接近0.1mm，轴向间隙不足0.05mm，一旦机油变质严重，且机滤失效而未及时更换，大量的杂质极易填充浮动轴承与止推轴承之间的微小间隙，在转轴的高速拖动下摩擦加剧，发热量剧增，短时间内就会致使增压器转轴松况，并产生前后窜动、上下摆动的特征。由于增压器两端采用密封环与密封套进行机械密封，密封部件与转轴之间也存在微小的间隙，一旦窜动量、摆动量超出极限，转轴就会与密封部件接触，直接导致密封环、密封套磨损而漏油。

图3 杂质造成轴承磨损

图4 密封环部位油泥严重

之前，很多车主对于为什么要按时更换机油、机滤不是很了解，有些车主为了省钱会采取延迟更换（保养）或只更换机油、机滤中的一项，结果因小失大造成了更大的损失。

图5 密封件磨损导致增压器窜油

2 不按时保养空气滤芯，不及时更换空滤

空气滤清器的主要作用是为发动机提供清洁的空气，以防发动机有关机械部件在工作中吸入含有杂质颗粒物的空气而加剧磨损的几率，增压器亦在保护范围之列。按照空滤的保养要求，每使用50-200h或阻力报警器出现报警时需对主滤芯进行维护保养，保养达到5次或发现安全滤芯被污染，要及时更换空滤组件，否则，会对增压器造成严重损害。及时、正确、规范的保养空滤需注意以下事项：（1）轻敲滤芯端盖使积尘振落；（2）用压力不大于0.5MPa的干燥压缩空气自内部向外吹净滤芯；（3）禁止用油或水清洗滤芯；（4）安全滤芯出现变形或污染需及时更换空滤组件。

图6 增压发动机进气系统结构图

为确保增压器在正常工作中不发生渗油故障，除机械密封外，其独到之处在于动态气压密封技术的成功运用。发动机工作时，只要保障增压器两端壳体内建立起来的压力大于轴承体回油腔中的压力（P1>P2），增压器就能实现动态气压密封，确保增压器在工作时不漏油。

图7 增压器气压密封原理图

第一，进气阻力偏大会导致增压器窜油。当空滤达到保养周期后，空滤表面会吸附大量的灰尘，发动机的进气阻力会明显增大，增压器压气机端的压力会变得较低，回油腔中的油压P2会大过压气机进气端的压力P1，此时机油会通过密封套、密封环间的微小间隙开始持续性的渗油，也就是日常说说的假性漏油。如未及时排除，窜油量就会越来越多，直接造成发动机烧机油故障。

图8 压气机出气口及压气机壳上附着了大量油污

第二，吸入灰尘等颗粒物导致增压器损坏。一旦空滤表面积尘过多还继续使用，发动机进气管路就会长时间处于负压的状态，滤纸因承受较大的压力而撕裂，大量颗粒物将穿过空滤进入增压器压气机气道，高速转动的叶轮与撞击的颗粒之间产生很大的作用力，在一定时间内会造成增压器叶片损坏，致使动平衡失效，进一步加速轴承的磨损及叶片与壳体的刮擦，此时两端还会出现窜油的现象。

图9 被颗粒物损坏的压气机叶轮

3 缺乏警觉意识，未能及时修复增压管路漏气故障

受增压器独特结构的影响，该部件采用了机械与气压双重密封的方式，只要增压器两端壳体内建立起来的压力大于轴承体回油腔中的压力，增压器就不会发生漏油。如果abc段或ef段管路出现漏气现象而没及时修复，气压密封的环境就被破坏，增压器对应的端面就会出现窜油现象。若abc段漏气，会引起压气机端漏油；若ef段漏气，会引起涡轮端漏油。该类故障均属于增压器假性漏油，此类故障虽然不会伤及增压器，但窜入的机油进入燃烧室或排气管后，会造成烧机油或排气管放炮等不良影响，不仅加大了机油的消耗，也对发动机的安全工作带来了隐患。

图10 增压管路示意图

气压密封管路出现漏气时，发动机的加速性能和爬坡能力会明显变差，并伴随有气流的异响声，重载时尤为突出。车主在日常用车过程中因提高警觉，一旦出现相关现象，应及时就近维修，避免造成扩大性故障。

4 不注意观察仪表，机油压力异常仍继续行车

部分新手司机由于驾驶技术和驾驶经验不纯熟，时常会犯一些驾驶中的错误，其中行车时不观察仪表是最为典型的问题之一。仪表盘上的机油压力指示装置是发动机机油压力瞬时信息的晴雨表，是引导司机及时做出正确反应的指示标。机油压力异常是发动机常见故障之一，不及时处理会给发动机造成严重的危害。压力过高会诱发烧机油故障，压力过低会造成缺油拉缸，且两种情况都会造成增压器在短期内损坏，及时关注整车仪表的动态警示标识，对安全用车起到决定性作用。

机油压力偏低，代表机油已经变质或机油供油量不足，造成增压器损坏较好理解，为何压力偏高也会增压器损坏呢？

图11 增压器回油不畅示意图

若机油压力偏高，增压器回油腔油压就会大于两端壳体内的气压，势必造成增压器窜油，并引发烧机油故障。机油压力偏高，增压器的回油速度就会大幅减慢，甚至不回油，此时润滑油不能在增压器内部实现循环冷却，输送到油腔内的机油在转轴高速运转中迅速升温，并结焦变质，在缺乏润滑、冷却的环境下加剧损坏。

图12 机油在高温下变质结焦

5 连续怠速运行时间过长

车辆使用过程中，发现少数司机误认为发动机怠速运转可以节省油料，减少磨损，降低运营成本，实则不然。

发动机怠速时，燃油供油量较少，燃烧产生的热量随之减少，冷却水温度较低，机油粘稠度相对较高，加之该环境下机油压力低、流动性差，不利于增压器在高温、高速下的冷却与润坏，加速了内部件的磨损，会造成增压器加速损坏。

根据柴油增压发动机的使用要求，车辆连续怠速时间不宜超过20分钟。

6 冷车启动后未经怠速热车直接加油起步

当增压柴油机起动后，不能马上加大负荷，提高转速，需怠速运转3min-5min，其目的是：

①冷车启动时，发动机水温较低，机油粘稠度大、流动性差，润滑油到达各运动副所需的时间相对较长，而增压器位于发动机顶部，需润滑部位距机油泵较远，若启动后马上提高发动机转速，转速数十倍高于发动机的增压器在短时间内难以形成足够厚度的油膜，极易使涡轮转轴与浮动轴承在缺油环境下高速运转而损坏，严重时会导致涡轮转轴在过热、旷动下产生应力集中而折断。

②通过怠速运转3min-5min，可仔细观察有关参数是否正常。比如：机油压力是否正常，水温、转速仪表是否正常，发动机工作声响是否正常，通过对相关参数的观察，有利于保障车辆的安全运行。

一旦不按规范操作，将会给增压器甚至发动机造成难以预测的损害。

7 高速或大负荷下直接熄火

高速或大负荷运行的发动机，停机前应怠速运行3~5分钟方可停机，其目的是：

发动机在高速或大负荷下运行时，增压器转轴速度极高，一旦突然停机，在惯性作用下会继续保持运转一段时间方会停止，而此时机油泵不再供油，残存在增压器油道内的少量机油在缺乏循环冷却的环境下焦化变质，并附着在轴承与转轴之间，大大加快了增压器的磨损。

因此，高速或大负荷下直接熄火，加速→熄火→空挡滑行等操作对增压器及发动机都非常有害！

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2] 刘永长.内燃机原理[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.

[3] 胡国启.玉柴国3柴油机维修手册[M].玉林:广西玉柴机器股份有限公司,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，湖北黄冈人，本科，助理工程师，技术培训主管，就职于广西玉柴机器专卖发展有限公司。主要负责公司内部及各级经销服务商的配件技术运用与售后服务方面的培训工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.096