渦輪增壓器日常使用和保養(yǎng)

渦輪增壓器的正確使用和保養(yǎng)

    一、渦輪增壓器的組成和工作原理

發(fā)動機(jī)是靠燃油在氣缸內(nèi)燃燒來作功的，輸入的燃油量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，所產(chǎn)生的功率也會受到限制。如果發(fā)動機(jī)的運(yùn)行性能已處于佳狀態(tài)，再想增加輸出功率，就只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來增加燃油量，提高燃燒做功能力。在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是能使發(fā)動機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。

    渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量，渦輪增壓器的工作原理如下圖所示。它是利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增高，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增高，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大，可以燃燒更多的燃油，相應(yīng)增加燃油量和調(diào)整發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以提高發(fā)動機(jī)的輸出功率了。

增壓器安裝在發(fā)動機(jī)的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見的機(jī)械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機(jī)油來進(jìn)行潤滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。以前，渦輪增壓器大都用在柴油發(fā)動機(jī)上，現(xiàn)在一些汽油發(fā)動機(jī)也采用渦輪增壓器。因?yàn)槠�油和柴油的燃燒方式不一樣，因此發(fā)動機(jī)所采用渦輪增壓器的形式也有所區(qū)別。

汽油發(fā)動機(jī)不同于柴油發(fā)動機(jī)，它進(jìn)入氣缸的不是空氣，而是汽油與空氣的混合氣，壓力過大容易產(chǎn)生爆燃。因此，安裝渦輪增壓器必須要避免爆燃，這里涉及2個相關(guān)問題，一個是高溫控制，另一個是點(diǎn)火時間控制。

強(qiáng)制性增壓后，汽油機(jī)壓縮和燃燒時的溫度和壓力都會增加，爆燃傾向增加。另外，汽油機(jī)排氣溫度比柴油機(jī)高，而且不宜采用增大氣門重疊角（進(jìn)、排氣門同時開啟的時間）方式來加強(qiáng)排氣的降溫，降低壓縮比又會造成燃燒不充分。還有，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速比柴油機(jī)高，空氣流量變化大，很容易造成渦輪增壓器反應(yīng)滯后。針對汽油機(jī)使用渦輪增壓器出現(xiàn)的一系列問題，工程師有針對性地一一做了改進(jìn)，使汽油機(jī)也能用上渦輪增壓器。

目前的渦輪增壓器的調(diào)節(jié)裝置大都在排氣側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)不需要增壓時，例如怠速或者有爆燃先兆時，一部分排氣會通過旁通閥泄出而不進(jìn)入渦輪增壓器。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1800r/min時，電磁閥就會關(guān)閉旁通閥讓排氣流指向渦輪一側(cè)，使渦輪轉(zhuǎn)動。另外還有一種設(shè)計(jì)，就是調(diào)節(jié)渦輪葉片的角度，通過阻力的改變來調(diào)節(jié)渦輪的轉(zhuǎn)速，從而改變增壓量。

    對空氣進(jìn)行冷卻可以使空氣收縮增大密度，在同等容積下塞進(jìn)更多空氣，還可以防止爆燃。因此轎車的渦輪增壓器都安裝有中間冷卻器，這種中間冷卻器一般用空氣冷卻，安裝在發(fā)動機(jī)散熱器前面、旁邊或者單獨(dú)一個位置，利用汽車迎面氣流或者自身風(fēng)扇冷卻。

    二、渦輪增壓器的使用與保養(yǎng)

    渦輪增壓器的關(guān)鍵零件是軸承。這種根據(jù)潤滑形式命名的軸承被稱為“全浮式軸承”，工作轉(zhuǎn)速極高，工作環(huán)境惡劣。因此，保證潤滑是非常重要的事情。如果因油壓低導(dǎo)致機(jī)油供給緩慢，就會損壞軸承從而導(dǎo)致渦輪增壓器失效。在正常的發(fā)動機(jī)啟動時是不會發(fā)生此類故障的，但如果發(fā)動機(jī)更換機(jī)油和機(jī)油過濾器后第一次啟動，就會產(chǎn)生機(jī)油供給緩慢現(xiàn)象，使軸承缺乏機(jī)油潤滑。在這種情況下，啟動后要怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3min左右，不可直接將轉(zhuǎn)速提升到渦輪增壓器啟動的轉(zhuǎn)速。同樣，在高速及上坡后也不要使發(fā)動機(jī)立即停機(jī)止，要使發(fā)動機(jī)繼續(xù)怠速運(yùn)行2～3min左右，使仍繼續(xù)空轉(zhuǎn)的渦輪增壓器軸承不會缺油。因此，駕駛員在使用渦輪增壓器汽車時，一定要遵循廠家要求操作，尤其還要十分注意機(jī)油的質(zhì)量，不宜將帶渦輪增壓器汽車視同一般自然吸氣汽車進(jìn)行操作。

    渦輪增壓器的工作溫度高達(dá)900～1000℃，這樣高的工作溫度就對增壓器的冷卻和潤滑提出了更高的要求。如果機(jī)油的熱量得不到及時地散發(fā)，在增壓器葉輪軸的密封環(huán)和徑向軸承處會形成結(jié)焦或積碳。結(jié)焦和積碳會破壞密封和潤滑，潤滑受到破壞后會加大磨損，進(jìn)一步破壞密封，終導(dǎo)致漏油的發(fā)生或引起異響，嚴(yán)重的甚至?xí)�發(fā)生卡滯。因此裝有渦輪增壓器車輛在高速行駛后，不要立即關(guān)停發(fā)動機(jī)，應(yīng)讓發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)2-amin。

    渦輪增壓器除了工作溫度高外，  其工作轉(zhuǎn)速也非常高，全負(fù)荷工作狀態(tài)下其轉(zhuǎn)速可達(dá)1820萬r/min。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪軸對動平衡要求非常高，如果沒有按車輛保養(yǎng)要求對車輛進(jìn)行定期保養(yǎng)，不及時更換空氣濾清器，會使空氣中的粉塵和微粒進(jìn)入進(jìn)氣道，將葉輪打傷磨損，破壞動平衡，致使磨損增大，導(dǎo)致漏油和異響。另外空氣濾清器堵塞會造成渦輪增壓器進(jìn)氣端壓力不足，這樣就會引起進(jìn)氣端與排氣端壓力不平衡，增大磨損。正常工作情況下，進(jìn)氣端和排氣端的空氣壓力大于密封腔內(nèi)機(jī)油壓力，但當(dāng)進(jìn)氣壓力不足時機(jī)油壓力就會高于進(jìn)氣端的壓力，將機(jī)油從密封腔中抽出。所以按保養(yǎng)要求定期更換空氣濾清器是非常重要的。

    為避免因不正常使用和保養(yǎng)對渦輪增壓器造成損壞，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

    1．發(fā)動機(jī)起發(fā)動后，特別是在冬季，應(yīng)讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，以便在增壓器轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前讓潤滑油充分潤滑軸承。所以剛啟動后千萬不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。

2．裝有渦輪增壓器的車輛高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，切勿立即熄火。發(fā)動機(jī)工作時，有一部分機(jī)油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承用來潤滑和冷卻。正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī)突然停機(jī)后，機(jī)油壓力迅速下降為零，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，軸承支承殼內(nèi)的熱量不能迅速被帶走，而同時增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，因此，發(fā)動機(jī)熱機(jī)狀態(tài)下如果突然停機(jī)，會引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機(jī)油過熱而損壞軸承和軸。所以發(fā)動機(jī)大負(fù)荷、長時間運(yùn)行后，在熄火前應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)2～3min，讓增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降下來以后再熄火。特別要防止猛轟幾腳油門后突然熄火。

3．車輛保養(yǎng)時必須使用車輛生產(chǎn)公司認(rèn)可的機(jī)油和機(jī)油濾清器，必須嚴(yán)格按要求對空氣濾清器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。普通汽油機(jī)車型在保養(yǎng)時使用的機(jī)油不能符合渦輪增壓車型的使用要求。因此在保養(yǎng)過程中一定要使用渦輪增壓車輛專用機(jī)油，不要貪小便宜。

4．由于增壓器經(jīng)常處于高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，它的潤滑油管線因受高溫作用，內(nèi)部機(jī)油容易有部分的結(jié)焦，這樣會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞。因此，在運(yùn)行一段時間后要對潤滑油管線進(jìn)行清洗。

5．在空氣質(zhì)量不好的地區(qū)和季節(jié)，建議用戶將換油和保養(yǎng)里程適當(dāng)縮短。

    6．由于很多情況下在城市道路行駛時渦輪增壓系統(tǒng)并不起太大作用，長期堵車可能會產(chǎn)生積碳。積碳過多，既會影響發(fā)動機(jī)工作，也容易危害渦輪增壓系統(tǒng)。建議車主在2～3萬km期間做保養(yǎng)時為車輛清除積碳。