增加肺活量 涡轮增压器日常保养要点

【铁甲工程机械网原创】“四冲程涡轮增压发动机”,这个用来形容发动机工作形式的一个专有名词,不断出现在厂家的技术样本与宣传册中,而涡轮增压发动机也早已应用在车辆、工程机械设备等诸多领域。而究竟什么是涡轮增压发动机,什么是涡轮增压器,涡轮增压的原理是什么?今天,我们就通过这篇文章来简要的来介绍一下涡轮增压器的相关技术与维护要点。而本文我们将以工程机械发动机上所使用的废气涡轮增压器举例,简要介绍一下涡轮增压器的相关技术与维护要点。

安装涡轮增压发动机的神钢SK75-8挖掘机

我们一般将安装了涡轮增压器的发动机称之为“涡轮增压发动机”。而涡轮增压器是一种利用内燃机运作时产生的废气进行驱动的一种空气压缩机。非增压发动机通过曲轴带动活塞的上下运动,从大气中吸进新鲜空气;而涡轮增压发动机则通过涡轮增压器的运转向发动机提供新鲜空气。由于增加了发动机的进气量,从而可以允许更多的燃油喷入气缸内参与燃烧,使发动机在不改变尺寸的情况下,产生更多的功率。

涡轮增压器的工作原理

非增压发动机的废气通过排气歧管汇合后,经过消音器消音,通过排气管直接排入大气当中。而涡轮增压发动机在工作时,通过将发动机产生的排气歧管产生的高温、高速废气经由排气歧管,引入到涡轮增压器涡轮壳体入口处,经过涡轮壳体的特殊结构,吹动涡轮进行高速转动;与此同时,与涡轮同轴连接的压缩机叶轮在压气机内进行高速旋转,在压气机内,行并形成低于大气压力的负压区,将大气中的空气压入进气道,参与发动机的燃烧。

涡轮增压器的工作原理

涡轮增压器的组成

涡轮增压器由涡轮、压气机叶轮、浮动轴承、密封环、推力轴承、泄压阀、压气机壳及涡轮壳组成。

涡轮增压器的组成

涡轮增压器的涡轮与压气机叶轮通过一根轴进行连接,并且固定在不同材质的壳体内。涡轮通过发动机排出的废气进行驱动,带动同轴的压缩机侧叶轮旋转,完成涡轮增压器的主要工作过程。

由于涡轮增压器的转速只受发动机的排气量影响,所以随着发动机的功率提高,排气量也相应的增加,压缩机产生的工作压力也随之上升。而压缩机工作压力如果无限制的升高,会导致涡轮增压器内的压力超过结构设定值,造成部件损坏。所以当工作压力达到接近或高于限定值正常值时,旁通阀就会自动打开,将发动机废气不经过涡轮增压器涡轮,而直接引到排放到消音器中,排放到大气中,从而对涡轮增压器起到泄压,保护的作用。

涡轮增压器旁通阀工作机构

使用带涡轮增压器发动机时,应注意一下几点:

造成涡轮增压器损坏事故的主要原因是润滑问题,例如机油供油不畅、供油压力不足,机油中含有杂质等。而异物的进入涡轮及压气机叶轮则是另一个易造成涡轮增压器损坏原因。

缺少润滑油导致涡轮增压器叶轮轴变色

如果机手们在日常维护保养过程中,尤其是对空气滤清器、机油品质以及机滤的质量进行有效的控制,形成良好的维护保养习惯,规范日常的操作习惯,都是可以保证涡轮增压器拥有长时间的使用寿命和出色的工作使用性能。

涡轮增压器叶轮轴磨损

下面我们就列举出几项日常操作时的注意事项,以降低涡轮增压器的损坏风险,延长涡轮增压器的使用寿命:

1、发动机机油压力建立以前,必须使发动机保持在怠速状态。

建议操作手在起动发动机后,怠速运转3~5分钟后,再进行正常的开始进行工作,以保证涡轮增压器得到充分的润滑,降低故障发生的可能。

工作状态下的涡轮增压器

发动机启动后,立即进入高速、大油门状态进行工作,会使涡轮增压器在还没有得到充分润滑的情况下,就进入最大转速的工作状态。此时,由于润滑不良,会迅速对涡轮增压器轴承造成损坏,长期的重复进行这样的操作会导致涡轮增压器过早损坏。

2、在发动机停机前,需要逐步将涡轮增压器的工作转速和工作温度从从最大值上转速及温度下,降低下来。

建议操作手在停机前,令发动机怠速运转3~5分钟后,在关闭发动机。

烧毁的涡轮增压器

工程机械在作业过程中一般会将发动机转速设定在一个固定的转速段内,通过负载的变化,实时的调节发动机的功率输出。而此时,涡轮增压器会维持在一个较高的转速下持续运转,并产生大量的热量。如果发动机在这样的工作状态下突然停车,将会导致润滑系统停止工作,从而导致涡轮增压器无法得到有效的润滑及散热,造成损坏。

所以,在关闭发动机之前,应以中怠速或小负荷的工况下工作一段时间,保证涡轮增压器能够得到有效的润滑;通过小负荷运转降低部件温度,能够防止涡轮增压器内部积碳的产生。

3、低温时启动发动机需多加注意。

由于环境温度过低或者设备长期未使用,会导致发动机润滑系统需要更长的时间来建立并达到正常的机油压力及流量。在这种情况下,需要将发动机起动、怠速运转几分钟后,再进入正常的工作状态。

4、避免发动机长时间怠速运转。

由于发动机在怠速运转过程中,涡轮增压器的转速较低,会在压气机一侧产生负压,机油容易通过密封件进入到涡轮和压气机中,造成涡轮及压气机叶轮产生油泥,影响涡轮增压器的使用效果。

进入涡轮侧的润滑油

涡轮增压器的安装

涡轮增压器在使用一段时间后,可能会出现磨损或损坏的情况,这时我们就要对涡轮增压器进行更换。那么更换新的涡轮增压器时我们都需要注意哪些问题呢?

1、检查待安装的新涡轮增压器。

对新涡轮增压器进行预检查:涡轮增压器的型号应与发动机相匹配;涡轮增压器外观良好,叶轮转动灵活、无阻滞,叶轮与壳体无摩擦。

2、将发动机旧机油放净。

3、拆下涡轮增压器润滑系统进、回油管,并清理管内油垢和杂物,清洗干净后,装回发动机。

4、加注满足发动机厂家或设备制造商规定的CD级或CD级以上的机油。

润滑系统的好坏是保证涡轮增压器使用寿命的关键。

5、更换符合厂商要求机滤、空滤。

使用劣质的机滤及空滤,将无法保证润滑及进气系统拥有足够的过滤精度使用清洁度,极易造成涡轮增压器磨损加重,缩短使用寿命。

6、对涡轮增压器进行预润滑。

由于新涡轮增压器内并没有经过系统性的润滑,各工作部件间,并没有得到机油油膜的保护,如果不进行预润滑而将涡轮增压器直接安装在发动机上并直接启动,极有可能在瞬间造成涡轮增压器报废,从而产生不必要的损失。

7、在安装过程中,更换所有与涡轮增压器连接的密封部件。

注意:禁止在涡轮增压器进油口的法兰垫片上涂抹密封胶,以免凝固的密封胶进入润滑管路,造成润滑系统的堵塞润滑系统。

8、连接进、排气管路前,需对进、排气管路进行检查,如果发现泄露或破损,应及时进行更换。

破损的进气管路

9、在安装涡轮增压器时,应防止任何异物进入涡轮增压器及管路接口内。

异物进入涡轮增压器内造成叶轮损坏

10、启动发动机,并怠速运转几分钟,观察各部件的工作情况,看是否有漏油及漏气点,如果发现,应停机检查,并排除故障。

11、进入正常使用过程后,应按照厂家要求,定期更换机油、机滤及空滤。

涡轮增压器的故障诊断及排除

由于涡轮增压器本身并不是直接控制发动机工作性能的部件,它的主要作用是增加发动机的进气量,使发动机可以燃烧更多的燃油,产生更多的功率。如果涡轮增压器的叶轮能够正常的转动,与壳体无干涉或者明显破损的情况下,应先对其他部件进行检测。如果必须对涡轮增压器进行拆除时,需要在拆除对管接头、连接软管拆除前,确定接头是否连接牢固,管路是否有破损。因为一旦将涡轮增压器拆下来后,就无法准确证明故障的真正原因。

我们通过以下几点,来判断涡轮增压器是否出现故障。

检查涡轮增压器的外部及安装情况,听一听是否有不正常的机械噪声,看一看管路与连接部位时候有泄露及堵塞的情况。

适当的增加发动机的转速及负载,再对泄露情况进行判断。因为在怠速过程中,泄漏量较小,无法进行准确的判断;而负载增加后,泄漏量会迅速增加,现象也将更加明显,并且对发动机的正常工作也将产生更大较大的影响,会出现诸如功率下降、工作没劲儿的情况发生。

1、听听是否有不正常的机械噪声,并观察是否有明显不规则振动情况发生;

2、听听是否有高频噪声,这很有可能说明空气或废气产生了明显的泄露,需要对泄漏点进行确定,并更换相关连接管路;

3、听听是否有明显的周期性噪声造成,这可能说明空滤或管道中有节流,应检查空滤是否安装到位,进气管路是否有明显的折弯情况。如果有,需要恢复到正常水平;

4、检查涡轮增压器螺母、螺栓、压板、垫片是否有漏装或松动,如果有的话,应及时的补充安装并进行固定;

5、检查发动机进气管、管道及固定件是否有松动与损坏;

破损的发动机进气歧管

6、检查润滑管路是否有节流或损坏。因为润滑管路的损坏,将会造成涡轮增压器润滑不足,工作部件间发生干磨,无法达到工作转速,进而导致进气不足;

7、检查涡轮增压器壳体是否有裂纹或破损。由于涡轮增压器壳体的破损,导致增压器增压压力下降,从而引发发动机功率下降、冒黑烟等显现的发生。如果增压器壳体出现破损,应及时进行更换;

出现破损的涡轮增压器壳体

8、检查涡轮增压器外壳体是否有明显的热变色。如果有,则说明涡轮增压器壳体内部出现积碳或者破损,造成壳体受热不均匀,发生热变色,如果出现这种情况,则需要对涡轮增压器进行拆解检查,排除故障或更换新件;

9、检查空气滤清器是否有明显的节流显现。如果空滤发生节流现象,则会导致涡轮增压器进气侧负压增大,进气量降低,从而影响发动机的正常运转。如果出现空滤节流现象,则应当检查空滤外形是否完整,是否出现破损或变形,如果有,应进行更换;

10、检查旁通阀驱动机构是否工作正常。如果旁通阀驱动机构出现破损或失效,应及时更换相应型号的旁通阀,防止涡轮增压器出现结构性损坏。

在完成对发动机整个进气系统及相关的润滑系统的诊断与排除后,并对系统的安装部分也进行检查完毕后后,如果故障仍然存在,那么我们就可以对涡轮增压器进行更换或维修了。如果仅是涡轮增压器的部分零件出现故障,应先对零件进行更换,完成调试后,再进行安装,防止相同的故障再次发生。

总结:涡轮增压器对于提升柴油发动机工作性能及燃油经济方面拥有出色的表现。现阶段,中大型以上的发动机都标配涡轮增压发动机,而小型机也逐步开始配备涡轮增压发动机。不仅如此除此之外,由于涡轮增压发动机在控制有害物质排放方面也拥有出色的表现,并且。随着欧美国家更加严格的排放标准的制定与执行,今后涡轮增压发动机将会成为柴油机领域不可替代的一项关键技术,并得到长远的开发与利用。


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