浅析汽车发动机涡轮增压器原理及故障

浅析汽车发动机涡轮增压器原理及故障

摘要：随着汽车工业的飞速发展，汽车已逐渐走进到千家万户，在满足乘坐的

舒适性、使用的经济性要求后，人们对于汽车的动力性的要求也逐步提高，在现

有的技术条件下，给发动机加装涡轮增压器是最好的解决办法。一般情况下，加

装增压器后，发动机的功率及扭矩要比加装前增大20％~30％。小排量，大功率，代表着当前发动机技术的最高水平。比普通发动机拥有更好的动力，也有更好的

燃油经济性。但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障，分析其原因，

主要是对增压器的使用，维护不当造成的。现对影响增压器的使用寿命因素，故

障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其

使用寿命，降低维护费用。

关键词：汽车发动机；涡轮增压器；原理；故障

1 引言

涡轮增压器它是安装在发动机排气管道上的一台精致的空气压缩机，利用发

动机排出的废气推动涡轮室内的涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮旋转，这样，

叶轮就把从空气滤清器进来的空气进行压缩，使之增压进入汽缸。由于进入气缸

的空气密度增大，可使更多的燃油充分燃烧，因而大大提高了发动机的功率，降

低了燃油消耗。

2 涡轮增压器的工作原理

涡轮增压器的组成由涡轮，压气机，转子总成，轴承机构，中间体和密封装

置等组成。工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转，废气

涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转，压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气，

使空气被压缩后增压进入发动机气缸内，提高发动机进气量的装置，减少废气中CO、HC、CL粒等有害物的排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。

3 涡轮增压器的使用

3.1 正确使用发动机机油

发动机的机油要按说明书规定使用，对于低增压柴油机，应选用不低于CC级的柴机油，对中增压柴油机，应选用不低于CD级的柴机油。对高增压柴油机一

般采用CH级的柴机油。发动机保养要按发动机工作小时要求及时更换机油和机

油滤清器，保证油质，使增压器得到良好的润滑和散热。

3.2 保持正常的润滑系统机油压力

柴油机在运转中，当机油压力低于0.15MPa时，应停机检查，增压器转子轴

与轴承润滑，以免机油压力过低造成烧损，机油压力过高也可造成机油窜入涡轮

室或压气机室。严禁发动机怠速运转时间过长，以防机油压力过低使增压器润滑

不良。

3.3 发动机的正确预热

汽车发动机启动后不能急加油门，应使发动机怠速运转3-5min，以保证增压

器轴承得到充分的润滑，增压器的轴承是浮动轴承，如润滑不良可使轴承瞬间烧损。在冬季低温启动发动后急加油门可损坏增压器油封，要使发动机至少怠速预

热5min。

3.4 发动机的正确熄火

发动机在熄火前应使发动机怠速运转3-5min。如发动机在高转速下突然熄火

停止工作，机油压力为零，而增压器的转子由于惯性继续高速运转，增压器在高

转速下停止润滑，热量未被机油带走及时冷却，使增压器的局部温度可达900-1000摄氏度，产生轴承烧损和机油结焦产生积碳。所以在高转速下应怠速运转3-5min，来降低增压器的转子转速和降低增压器的温度。

4 涡轮增压器检查

4.1 涡轮增压器工作情况检查

发动机在工作中，根据发动机怠速和中速及变换发动机转速情况下检查，使

增压器应运转均匀，无金属撞击或金属磨擦异响，无喘振或不正常振动现象。

4.2 涡轮增压器外部检查

经常检查增压器固定情况，排气和导管使否漏气润滑油管和接头是否漏油，

例如卡特彼勒电控柴油机3512B装配水冷却增压器，要检查冷却水管和接头密封

是否漏水。出现渗漏及时检修。

浅析汽车涡轮增压器原理及故障。

4.3 涡轮增压器涡轮及空压轮检查

检查涡轮和空压轮应完整清洁，涡轮叶背面有积碳，是机油焦化或机油燃烧

产生积碳。空压轮叶背面有积尘，是进气管路漏气。在拆检时应注意不要碰撞损

坏叶轮。

4.4 涡轮增压器密封环检查

要经常检查密封环是否密封，密封不良可使机油进入进气管道及气缸燃烧。

造成发动机机油烧损。

5 影响增压器使用寿命的因素

第一，润滑油。润滑油用来润滑冷却增压器，但当增压器正常工作时，其转

轴转速高达每分钟几万转到十几万转，润滑油被打成泡沫状，其冷却和润滑性能

下降，因此润滑系统必须保证能提供充足的润滑油。若当600℃左右的高温废气

通过涡轮室时，轴承座得不到足够的润滑和冷却，润滑油将在其环形油道壁上结焦，逐渐堵塞油道。润滑油如果不清洁，也会很快损坏增压器内部零件。如含有

灰尘、泥状沉淀物和金属微粒的润滑油会迅速破坏各零件的配合间隙，刮伤和磨

损轴承表面。这些都将会引起涡轮轴转动阻力增大和失掉平衡，使轴的转速下降，导致柴油机的功率损失增大，且转动不平衡将很快导致增压器零件的损坏。

第二，进气系统。增压器工作的好坏也依赖于进气系统，只有供给充足、干

净的空气才能保证增压器长期无故障工作，使寿命延长。所以应定期检查所有进

气管接头和软管的密封性，防止漏气。如果压气机到柴油机进气管漏气，充气量

减少，将导致柴油机冒黑烟。当有较大颗粒的灰尘或沙子进入压气机会立刻损坏

增压器。较小的颗粒也会使工作轮叶片弯曲或被割削，并使其失去平衡，引起轴

承和密封环的磨损加剧。不平衡的旋转件与轴承发生碰撞时，使轴承上的油道逐

渐缩小，导致润滑不良。随着轴承的磨损，配合间隙增大，使压气机或涡轮机的

工作轮叶片打击壳体，这种故障的信号是噪音比平常增大很多。进气系统的进气

阻力应很小，如果空气滤清器堵塞，进气阻力增大，充气量减少，增大功率损失，同时，压气机一侧的密封环将会由于压力差太大而泄露，引起润滑油消耗量过大，这种故障的标志是在压气机工作轮叶片后面出现一层暗色的润滑油膜。

第三，排放的废气。废气中很小的颗粒进入涡轮机，与颗粒进入压气机后果

一样，将导致增压器的损坏。柴油机燃油供油量过大，进气阻力大，会使燃烧室

内可燃混合气过浓而引起废气过热，造成涡轮机壳体和油道过热，废气从排气管