技术大咖张说涡轮增压器、故障分析、维修保养事项

本期嘉宾

新鸿展技术总监 张吉瑜

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涡轮增压器介绍

涡轮增压器在发动机中位置

涡轮增压器的工作原理

●发动机排气推动涡轮旋转；

●涡轮带动同一根轴上的压叶轮旋转；

●外界新鲜空气在压叶轮旋转的离心力作用下被加压，即密度增加；

奥迪/大众 TFSI(EA888)爆炸图

奥迪/大众 TFSI(EA888)中间壳爆炸图

奥迪/大众 TFSI(EA888)涡壳爆炸图

涡轮增压器的结构——气路

涡轮增压器的结构——油路

涡轮增压器故障诊断

三大主要故障 – 漏油

漏油的现象：

★三大壳体外表面有大量油迹

★压壳、涡轮壳进出口有大量油迹

★尾气冒蓝烟

★机油消耗急剧增加

涡轮增压器并不是100%密封的，油路和气路并不完全隔离，而是靠各方压力的动态平衡来保证涡轮增压器的正常运转

漏油的主要原因：

◆空滤脏或者进气管路堵塞，进气负压过大

◆中冷器脏或堵塞

◆增压器回油管撞弯导致回油节流或堵塞

◆中间壳有淤积或积碳

◆发动机窜气量过大，曲轴箱内压力过大，或曲轴箱通风系统堵塞

◆机油液位过高

◆发动机怠速时间过长

◆涡轮压叶轮损坏

◆压壳涡壳安装时有较大的附加载荷

三大主要故障 – 动力不足&冒黑烟

动力不足的原因：

★空滤器脏或压壳前进气管路阻塞，导致进气负压过大 中冷器脏、堵塞，或压壳后管路泄露

★消声器（后处理器）或排气管路堵塞，导致排气背压过大

★压叶轮或涡轮损坏

★放气阀磨损导致设置压力变低

★机油供应不足或增压器轴承系统损坏

★发动机活塞环、气门导管、气门座处漏气、窜气

三大主要故障 – 异响

异响的三种可能来源：

1.漏气噪声

●压壳至发动机进气歧管前管路断开或者卡箍等松动

●涡轮壳进口、出口的管路松动、断开或者密封垫片密封不灵。

2.喘振

★急加速导致进气量不足

★增压器匹配时唯有足够的喘振余量

3.机械摩擦

★急加速导致供油不足时浮动轴承和涡轮轴干摩擦

★动平衡失效后叶轮刮擦壳体

★增压器自身动平衡量大

涡轮增压器故障快速诊断表

涡轮增压器的失效分析

涡轮增压器的工作环境

★涡轮增压器的转动部件(涡轮和压叶轮)在工作的时候，转速可高达25万转每分钟。

★同时涡轮增压器还承受着高达900℃ 左右的废气排温。

★在这个工作状态下，仅仅是几秒钟的机油供应不足也会导致增压器的损坏。

工作状态下的涡轮增压器

导致增压器失效的典型原因（一）

★润滑不足，如机油压力过低

★发动机没有正常保养，机油不清洁

★使用了低级别或者低质量的机油

★不正确的发动机和增压器参数设置(人为篡改)

★不正确的驾驶习惯(如冷车启动和热车熄火没有缓冲)

★发动机其他部件存在问题，如进排气系统漏气，油管堵塞等等

润滑不足

在正常的工作状态下，涡轮增压器高达25万转的转动部件和固定部件之间只隔了一层厚度为0.01-0.08mm的油膜，假如没有这层油膜，金属之间发生了直接接触，会引起：

摩擦和高温，让轴承的金属变色

◆轴，止推环，活塞环套呈现青铜色

◆其他的钢制部件则呈现黄-棕-蓝的回火色

轴与轴承之间发生咬粘，最终造成断轴

导致润滑不足的原因

★没有足够的机油流量，油膜不稳定

★油底壳机油不足或者油管泄漏，会导致油泵吸入空气

★机油粘度太高，导致冷启动时油膜建立过慢

★机油粘度太低，不能建立稳定的油膜

润滑不足的故障形式

不合格机油(受污染的，旧的或者使用错误级别的机油)

当发动机工作的时候，机油也在逐渐老化，同时也会在其中不停混杂进烟灰(碳)，灰尘，金属颗粒，燃料，水以及燃烧产物等

润滑不足的预防

★参考主机厂要求选择正确机油

★按主机厂要求进行常规的机油和机滤的更换

★请勿在冷启动30秒内猛踩油门加速

★当涡轮增压器因机油缺乏而产生故障时，请检查机油系统是否有故障或者堵塞

导致增压器失效的典型原因（二）

异物进入压端或者涡端

★没有对进排气系统进行正确的保养，使得异物留在了进排气系统中

★进排气管道系统部件固定不足或空滤失效

异物进入涡端

★异物会破坏入口及涡轮叶片

★大部分情况下可以在涡壳里找到异物

★破坏并不能总是立即识别出来，特别是在涡轮还能持续转动的情况下

★发动机件(阀瓣，阀座密封圈，活塞环等)和排气歧管碎片是主要的异物可能

导致增压器失效的典型原因（三）

过高的废气温度：

★不正确的应用

★高燃设置

★由于空滤堵塞，缺乏足够的进气

★进气管道漏气

★过度的尾气排放限制

★后冷却器堵塞

超速和过热

★涡轮增压器所承受的速度和温度最大值是根据所应用发动机的参数(空气流率,增压压力,排气温度等)来确定的

★持续的超速使得机件始终在最高程度的负荷下运转，导致机械故障。

★过热则很容易出现积碳以及涡轮壳的破损

预防

★使用正确的适配涡轮增压器

★不要修改发动机和涡轮增压器的设置(如旁通阀)

★不要在全速运转的时候关闭发动机，而是要让其怠速运转30秒后再关闭

导致增压器失效的典型原因（四）

不专业的涡轮维修

会因以下原因缩短涡轮使用寿命：

★轴承系统的错误间隙和公差

★关键部件的错误材料

★使用了不该再重复使用的零件 没有正确的动平衡设置

★固定螺栓和螺母没有正确拧紧

★废气旁通阀校准不正确，导致涡轮运转不正常以及超速可能

安装新增压器的重要提醒

★仔细检查所有通向增压器的管道

★更换机油和机油滤芯

★对中间体用清洁机油进行预润滑

★使用新的垫片

切勿使用液态密封剂!它会堵塞中间壳的油路！

★初次启动发动机，在加大负荷前先让发动机空转30秒

★然后关闭发动机在此检查油位

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来源：曹强