機渦輪增壓器是一種在高溫環境中超高速旋轉的機械,其工作轉速可達80000-120000r/min,最高可達200000r/min。如此高速旋轉的機械往往會因安裝使用不當而造成損壞。增壓器使用壽命都達不到預期使用年限的主因90%以上是因安裝或使用不當、車輛嚴重超載或用戶自行改變供油特性等所致。增壓器的常見故障如下所述。
(1)壓氣機喘振。渦輪增壓器工作時,當壓氣機空氣流量減少到一定程度,壓氣機的氣流會出現強烈的振蕩,引起葉片振動,并出現喘息的異響,進氣壓力明顯下降,此現象稱為壓氣機喘振,其原因為
①油機進氣管內壓力脈沖波動。柴油機進氣管內壓力波動對產生喘振有較大的影響,特別是6-8缸的柴油機,其壓力波動較大。柴油機進氣管壓力脈沖的頻率越低,振幅越大,越容易發生喘振。排除方法有:在壓氣機進口處加裝空氣穩壓箱,減少壓力脈動;適當加大進氣管容積,使脈動振幅減小;把左右進氣管用較粗管子連通。
②某缸不著火燃燒。當兩組增壓器公用一根進氣管時,如其中一組有一缸熄火,則這一組的增壓器將發生喘振。這是因為一缸熄火后,廢氣能量減小,渦輪轉速降低。而進氣壓力因另一組增壓器正常運轉而保持,此時壓氣機因吸收渦輪功率不足而引起喘振。
③運行負荷變化。如換檔需要迅速抬起加速踏板,此時增壓器的轉子因J慣性仍以較高的速度轉動,壓氣機泵出的氣體無路可走,使進氣阻力增大而發生喘振。排除方法是,加裝進氣卸壓閥,既可防止喘振,又可改善增壓器的使用壽命。
④渦輪增壓器通道中有積垢。壓氣機空氣通道或渦輪機燃氣通道內嚴重積垢,使通道阻力增加,會引起壓氣機喘振,應定期拆洗增壓器。
(2)增壓器壓力下降。當增壓器壓力降低時,柴油機的充氣量減少,功率下降,耗油量增加,排氣溫度升高。因此,發現壓力降低10%時,應停機檢查。
①空氣濾清器濾芯粘滿塵土而阻塞,使進氣阻力增加,壓氣機吸氣損失增大,導致壓力下降,此時應清潔或更換空氣濾清器濾芯。
②壓氣機通道臟污。由于空氣濾清器除塵效果欠佳,灰塵和機油等粘附在增壓器的葉輪和擴壓器的通道上,使氣流阻力增加,壓氣機效率及增壓壓力下降。為防止這種現象,除保持或提高空氣濾清器的濾清效果外,還要定期拆洗壓氣機。
③渦輪機積炭。由于柴油機燃燒不良以及渦輪增壓器密封裝置失效而漏油,在渦輪機的葉片上,轉軸與密封環之間形成積炭,使轉子旋轉阻力增加,轉速下降,使柴油機起動困難和加速不良。排除方法是防止燒機油,定期拆洗渦輪增壓器。
④增壓器壓氣機的氣封損壞或柴油機氣缸密封性能下降,其結果是,一方面燃氣泄漏使渦輪轉速下降,另一方面進氣泄漏使壓氣機流量減小,兩者均能導致增壓壓力的降低。排除方法是,更換壓氣機氣封和對柴油機進行三級保養,恢復氣缸密封性能。
⑤增壓壓力調節閥中的調節彈簧因溫度過高而失效,放氣閥因積炭而封閉不嚴等原因使調節閥失靈,在較低的增壓壓力值時就放掉了較多的燃氣,致使增壓壓力降低,此時應對增壓壓力調節閥進行檢修。
⑥渦輪機排氣不暢,排氣阻力增大,使燃氣在渦輪中的膨脹受到一定的抑制,致使渦輪功率降低,增壓器轉速下降、壓力降低,其原因是排氣管變形或排氣消聲器阻塞等。
⑦噴嘴環因長期處于高溫下工作,葉片變形,使噴嘴環截面積加大,轉子的轉速和增壓壓力下降。
⑧增壓器與柴油機的進氣管連接處或缸蓋進氣口漏氣。
①由于燃料供給系故障,如噴油過遲、著火滯后期過長等造成嚴重的后燃,使廢氣能量增加,增壓壓力隨渦輪轉速升高而上升。這將引起排氣溫度過高,甚至排氣管和渦輪殼發紅,轉子容易超速,對渦輪機工作極為不利,應及時予以排除。
②排氣門漏氣或配氣相位失準,使渦輪轉速和增壓壓力上升。此時應檢修排氣門,重新調整配氣相(或氣門間隙)。
③增壓壓力調節閥失靈,不能把過剩的廢氣旁通,使增壓壓力上升,此時應檢修增壓壓力調節閥。
④噴嘴環因變形或積炭,使其通過截面積減小,增壓壓力上升。積炭較多時,應予以徹底清除。
(4)渦輪增壓器有異常響聲。增壓器葉輪損壞、轉子葉輪與殼體的間隙過小、軸承與止推片磨損嚴重、轉子游動量過大造成葉輪外緣與殼體碰擦,或軸承、密封環等運動件的干摩擦都會引起異常聲響。葉片變形或轉軸偏磨等原因造成轉子平衡破壞,特別是壓氣機因異物進入或嚴重碰擦殼體而產生卷邊變形,破壞了正常的通道,在高速氣流的摩擦作用下會發出高頻嘶叫聲。此時,應拆檢增壓器的葉片。
(5)增壓器漏氣:導致增壓器漏氣的主要原因有
①壓縮空氣和燃氣的泄漏會使增壓柴油機的功率降低,應及時檢查各連接管路的密封狀況,并使之恢復正常。
②增壓器機油路泄漏,主要是回油管路阻塞,使回油不暢,密封裝置失效,向壓氣機殼內泄漏機油。此時,柴油機和渦輪增壓器將因嚴重缺少機油而損壞。因此,增壓器如有漏機油現象時,應及時修理。
(6)增壓器超溫。渦輪增壓器超溫包括進氣口的燃氣溫度、機油回油溫度和冷卻液溫度過高等。
①燃氣溫度過高。它會引起渦輪葉片損壞和渦殼、噴嘴環等零件的燒蝕。其原因有:噴油霧化不良,可燃混合氣過稀,噴油提前角太小,著火滯后期過長等所引起的燃燒過程的延長(后燃現象嚴重);排氣閥失靈;排氣背壓太高;增壓壓力下降,進入燃燒室的充氣量減少;機油泄漏等。
②機油回油溫度過高。潤滑回油溫度一般應低于90-120 ℃(因機而異),溫度過高的原因有:機油量減少,油壓太低(小于0.20MPa );潤滑系統中有漏油現象,使軸承機油量減少;回油管路阻塞,使回油不暢通;機油散熱不良,渦輪端密封裝置失效,高溫燃氣進入機油腔,渦輪增壓器溫度過高等。
③冷卻液溫度過高。正常冷卻液溫度應在90℃以下。散熱器的散熱效果下降或增壓器水腔因水垢阻塞等均會造成冷卻液溫度過高。
(7)渦輪增壓器轉速降低。導致增壓器轉速過低的原因主要有
①轉子與靜止件之間有積炭等污物,使旋轉阻力增加或轉子軸被卡死。
②噴嘴環由于超溫變形,使噴嘴出口面積增大,轉子轉速降低。噴嘴葉片變形嚴重時與渦輪葉片相碰或咬死,將導致轉子停止轉動。
③柴油機排氣系統漏氣,進入渦輪機的氣體減少。
(8)壓氣機殼、渦輪機殼的氣窗向外噴機油。導致這種現象的主要原因有
①對于內部供油的增壓器,應查看油池液面是否下降。若油面未下降,則說明柴油機氣缸內上竄的機油隨排氣進入渦輪機,從氣窗噴出。如果油池液面下降,則說明油封損壞。
②渦輪增壓器如果是外部供油,應檢查增壓器的油封是否完好,若完好,則說明是柴油機氣缸竄油所致。