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摘要:汽车涡轮增压器早期损坏可能是由多种原因引起。本文从汽车涡轮增压器的使用和维护这两个方面,怎样延长其使用寿命做了一些研究,以期对汽车驾驶员和汽车维修人员提供一定的借鉴意义。
关键词:汽车 涡轮增压器 损坏 分析 对策
1 汽车涡轮增压器基本原理及特点
汽车涡轮增压器是利用发动机运行时排出的废气惯性冲力推动单级轴流式涡轮机高速旋转,涡轮机驱动安装在同一根轴上的离心式压气机,由压气机把由空气滤清器管道过来的新鲜空气,增压而进入气缸。随着发动机的加速,排出的废气速度与涡轮转速同步加快,压气机就会压缩更多的空气进入气缸,空气的压力、密度增加就可燃烧更多的燃油,有此达到增加发动机输出功率和改善汽车使用经济性的目的。
由于涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上,而且处在高温、高压和高速运转的工作状况,工作环境相当恶劣,它工作转速可达每分钟10万转以上,加上环境温度可达六、七百度以上,涡轮增压器在这样高的转速和温度下工作,其转子无法使用常规的钢质滚针或滚珠轴承支撑,因此涡轮增压器采用的是全浮动轴承,并利用发动机系统的机油和冷却液同时为其进行润滑和冷却,使它能够正常地工作。
2 汽车涡轮增压器早期损坏的原因分析
汽车上所配置的涡轮增压器在正确使用和规范维护的情况下,它的使用寿命应该可以达到15万公里以上。但是,由于有的驾驶员的操作不当和维修人员的不规范维护,就会造成涡轮增压器的不必要损坏,使其使用寿命缩短。
2.1 操作不当造成的涡轮增压器早期损坏。
2.1.1 现代轿车发动后不用预热就可以起步,但对带有蜗轮增压器的发动机,则必须让发动机怠速运转几分钟后方能起步。如果发动机一发动即起步,会使增压器转子轴承在高速运转之前得不到充分润滑而造成转子浮动轴承早期损坏。
2.1.2 起步后立刻加大油门大负荷运转,会因增压器轴承无油润滑而加速转子轴与浮动轴承之间的磨损,甚至卡死。
2.1.3 汽车高速下发动机突然熄火,而涡轮增压器中的转子由于惯性作用,还在高速旋转,这时就会造成浮动轴承因温度高又缺机油润滑而磨损,甚至烧蚀。
2.1.4 配置涡轮增压器的发动机不能长时间怠速运行。因为当发动机长时间怠速运行时,在增压器涡轮以及压气机叶轮后面产生负压,在压力差作用下,从浮动轴承流出来的机油就会向外泄漏,这也是配置了涡轮增压器的发动机为什么会经常少机油的一个原因。
2.2 维修人员的不规范维护造成蜗轮增压器早期损坏。
2.2.1 使用不合格的机油
装有蜗轮增压器的发动机,必须使用优质合成机油,如果使用不合格的机油会使机油发生积碳或油泥,严重时会堵塞润滑油道,造成增压器润滑不良。
2.2.2 保养不及时造成机油氧化变质
发动机机油在使用一段时间后,机油就会氧化变质,同时机油中各种添加剂的作用也会发生衰退,使机油润滑油膜遭到破坏。造成机油氧化或变质的根本原因是机油使用时间过长或因为发动机过热、从活塞窜过的燃气过多、机油中混入不同牌号的机油、冷却水漏入机油以及没有按规定的期限及时更换机油所致。发动机机油氧化变质后就会形成油泥而附着并堆积在壳体内壁和进、回油通道中,同时沉积在涡轮端轴承内的油泥由于高温而变成非常坚硬的结焦。当结焦片状剥落后就会使涡轮端轴承和轴颈磨损。
2.2.3 机油供油不足或供油滞后
当机油压力和流量不足时会出现下列问题:供给轴颈和止推轴承的润滑油不足;用以使转子轴颈和轴承轴颈保持浮动的润滑油不足;增压器已处于高速运转时润滑油还没有供给到轴承。
当发动机负荷增加时,对增压器轴承的供油量也应该相应增加。当发动机高负荷,增压器转速很高时,即使几秒钟时间的供油不足也会造成对增压器轴承的损坏。
发动机机油油位不能过低。当汽车处于复杂路面行驶(上下坡道)时,如果机油油面太低或者机油泵吸入空气就会造成机油压力降低,严重时即使几秒钟也可导致增压器因缺乏润滑油而损坏。
2.2.4 使用不合格的空气滤清器或空气滤清太脏
不合格的空气滤清器,会使空气中的大颗粒灰尘首先进入涡轮增压器的进气系统都将损坏转子浮动轴承。
由于空气滤清器长时间不予更换而太脏或堵塞,就会造成供气不良而导致压气机进气负压过高,使得压气机一端的内压高于外压,机油在这种压力差作用下从进气管一端流出。
3 汽车涡轮增压器早期损坏的预防对策
汽车涡轮增压器就是利用发动机排出的高温高压废气能量来驱动涡轮室内的涡轮,它的工作环境是高速、高温和高压,基于涡轮增压器的这种特性,为了保证其正常工作,对配有涡轮增压器汽车的正确使用和规范维护就显得尤为重要。
3.1 发动机发动以后,不要急于加大油门,而应该先让发动机怠速运行3到5分钟(特别是在冬天),这样使得发动机机油温度升高,加大机油的流动性,涡轮增压器也得到充分地润滑,之后再进行正常的加速行驶。
3.2 汽车长时间高速行驶停下来后,发动机暂时不要熄火,而应该让它怠速运转3分钟左右。汽车发动机突然熄火后,机油迅速失压而润滑中断,对涡轮增压器会产生以下损坏:
仍在惯性作用下做高速旋转的增压器转子,因为没有机油润滑而造成转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴,涡轮增压器中的部分热量也不能被机油带走。
发动机熄火后的排气歧管温度还很高,又得不到冷却液和机油的冷却,其热量就会被传输到涡轮增压器的壳体上,将积存在增压器内部的机油烧成积炭,周而复始积炭越积越多,就会阻碍进油口的畅通,因为没有足够的机油润滑而加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。
另外涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转,一般不应超过10分钟。
3.3 要选择使用汽车优质合成机油。对于配有涡轮增压器的发动机,它的工作强度会更高,具有高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。发动机的内部零部件更要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力。所以应该选用耐高温抗氧化、抗磨性好、抗剪切能力强的合成机油、半合成机油等高品质润滑油。
3.4 按期更换发动机机油及滤清器,保持空气滤清器清洁畅通。涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小,如果机油里掺有杂质,就会加速转轴与轴套之间的磨损而造成涡轮增压器的过早报废。
防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件的磨损。
3.5 要保证涡轮增压器的密封环密封完好。因为涡轮增压器中的废气和润滑系统就靠这密封环隔开,如果密封环失效,废气就会进入发动机润滑系统,使机油温度过高而氧化,曲轴箱压力过高而窜气。
另外当发动机低速运转时,假如密封环密封不好,机油就会从密封环泄漏,通过排气管排出或进入燃烧室燃烧掉,以造成润滑油的浪费。
4 结束语
总之,对于配有涡轮增压器的汽车,只要进行规范的操作与维护,并随着汽车新技术的发展和新材料的运用,汽车涡轮增压器的高效、低耗、环保等优点一定能发挥到极致。
参考文献:
[1]李朝晖,杨新桦.《汽车新技术》重庆大学出版社,2004年.
作者简介:
展国民,(1955-),男,江苏南通人,大专,工程师,研究方向为汽车工程、汽车实验室实训教学。
关键词:汽车 涡轮增压器 损坏 分析 对策
1 汽车涡轮增压器基本原理及特点
汽车涡轮增压器是利用发动机运行时排出的废气惯性冲力推动单级轴流式涡轮机高速旋转,涡轮机驱动安装在同一根轴上的离心式压气机,由压气机把由空气滤清器管道过来的新鲜空气,增压而进入气缸。随着发动机的加速,排出的废气速度与涡轮转速同步加快,压气机就会压缩更多的空气进入气缸,空气的压力、密度增加就可燃烧更多的燃油,有此达到增加发动机输出功率和改善汽车使用经济性的目的。
由于涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上,而且处在高温、高压和高速运转的工作状况,工作环境相当恶劣,它工作转速可达每分钟10万转以上,加上环境温度可达六、七百度以上,涡轮增压器在这样高的转速和温度下工作,其转子无法使用常规的钢质滚针或滚珠轴承支撑,因此涡轮增压器采用的是全浮动轴承,并利用发动机系统的机油和冷却液同时为其进行润滑和冷却,使它能够正常地工作。
2 汽车涡轮增压器早期损坏的原因分析
汽车上所配置的涡轮增压器在正确使用和规范维护的情况下,它的使用寿命应该可以达到15万公里以上。但是,由于有的驾驶员的操作不当和维修人员的不规范维护,就会造成涡轮增压器的不必要损坏,使其使用寿命缩短。
2.1 操作不当造成的涡轮增压器早期损坏。
2.1.1 现代轿车发动后不用预热就可以起步,但对带有蜗轮增压器的发动机,则必须让发动机怠速运转几分钟后方能起步。如果发动机一发动即起步,会使增压器转子轴承在高速运转之前得不到充分润滑而造成转子浮动轴承早期损坏。
2.1.2 起步后立刻加大油门大负荷运转,会因增压器轴承无油润滑而加速转子轴与浮动轴承之间的磨损,甚至卡死。
2.1.3 汽车高速下发动机突然熄火,而涡轮增压器中的转子由于惯性作用,还在高速旋转,这时就会造成浮动轴承因温度高又缺机油润滑而磨损,甚至烧蚀。
2.1.4 配置涡轮增压器的发动机不能长时间怠速运行。因为当发动机长时间怠速运行时,在增压器涡轮以及压气机叶轮后面产生负压,在压力差作用下,从浮动轴承流出来的机油就会向外泄漏,这也是配置了涡轮增压器的发动机为什么会经常少机油的一个原因。
2.2 维修人员的不规范维护造成蜗轮增压器早期损坏。
2.2.1 使用不合格的机油
装有蜗轮增压器的发动机,必须使用优质合成机油,如果使用不合格的机油会使机油发生积碳或油泥,严重时会堵塞润滑油道,造成增压器润滑不良。
2.2.2 保养不及时造成机油氧化变质
发动机机油在使用一段时间后,机油就会氧化变质,同时机油中各种添加剂的作用也会发生衰退,使机油润滑油膜遭到破坏。造成机油氧化或变质的根本原因是机油使用时间过长或因为发动机过热、从活塞窜过的燃气过多、机油中混入不同牌号的机油、冷却水漏入机油以及没有按规定的期限及时更换机油所致。发动机机油氧化变质后就会形成油泥而附着并堆积在壳体内壁和进、回油通道中,同时沉积在涡轮端轴承内的油泥由于高温而变成非常坚硬的结焦。当结焦片状剥落后就会使涡轮端轴承和轴颈磨损。
2.2.3 机油供油不足或供油滞后
当机油压力和流量不足时会出现下列问题:供给轴颈和止推轴承的润滑油不足;用以使转子轴颈和轴承轴颈保持浮动的润滑油不足;增压器已处于高速运转时润滑油还没有供给到轴承。
当发动机负荷增加时,对增压器轴承的供油量也应该相应增加。当发动机高负荷,增压器转速很高时,即使几秒钟时间的供油不足也会造成对增压器轴承的损坏。
发动机机油油位不能过低。当汽车处于复杂路面行驶(上下坡道)时,如果机油油面太低或者机油泵吸入空气就会造成机油压力降低,严重时即使几秒钟也可导致增压器因缺乏润滑油而损坏。
2.2.4 使用不合格的空气滤清器或空气滤清太脏
不合格的空气滤清器,会使空气中的大颗粒灰尘首先进入涡轮增压器的进气系统都将损坏转子浮动轴承。
由于空气滤清器长时间不予更换而太脏或堵塞,就会造成供气不良而导致压气机进气负压过高,使得压气机一端的内压高于外压,机油在这种压力差作用下从进气管一端流出。
3 汽车涡轮增压器早期损坏的预防对策
汽车涡轮增压器就是利用发动机排出的高温高压废气能量来驱动涡轮室内的涡轮,它的工作环境是高速、高温和高压,基于涡轮增压器的这种特性,为了保证其正常工作,对配有涡轮增压器汽车的正确使用和规范维护就显得尤为重要。
3.1 发动机发动以后,不要急于加大油门,而应该先让发动机怠速运行3到5分钟(特别是在冬天),这样使得发动机机油温度升高,加大机油的流动性,涡轮增压器也得到充分地润滑,之后再进行正常的加速行驶。
3.2 汽车长时间高速行驶停下来后,发动机暂时不要熄火,而应该让它怠速运转3分钟左右。汽车发动机突然熄火后,机油迅速失压而润滑中断,对涡轮增压器会产生以下损坏:
仍在惯性作用下做高速旋转的增压器转子,因为没有机油润滑而造成转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴,涡轮增压器中的部分热量也不能被机油带走。
发动机熄火后的排气歧管温度还很高,又得不到冷却液和机油的冷却,其热量就会被传输到涡轮增压器的壳体上,将积存在增压器内部的机油烧成积炭,周而复始积炭越积越多,就会阻碍进油口的畅通,因为没有足够的机油润滑而加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。
另外涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转,一般不应超过10分钟。
3.3 要选择使用汽车优质合成机油。对于配有涡轮增压器的发动机,它的工作强度会更高,具有高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。发动机的内部零部件更要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力。所以应该选用耐高温抗氧化、抗磨性好、抗剪切能力强的合成机油、半合成机油等高品质润滑油。
3.4 按期更换发动机机油及滤清器,保持空气滤清器清洁畅通。涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小,如果机油里掺有杂质,就会加速转轴与轴套之间的磨损而造成涡轮增压器的过早报废。
防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件的磨损。
3.5 要保证涡轮增压器的密封环密封完好。因为涡轮增压器中的废气和润滑系统就靠这密封环隔开,如果密封环失效,废气就会进入发动机润滑系统,使机油温度过高而氧化,曲轴箱压力过高而窜气。
另外当发动机低速运转时,假如密封环密封不好,机油就会从密封环泄漏,通过排气管排出或进入燃烧室燃烧掉,以造成润滑油的浪费。
4 结束语
总之,对于配有涡轮增压器的汽车,只要进行规范的操作与维护,并随着汽车新技术的发展和新材料的运用,汽车涡轮增压器的高效、低耗、环保等优点一定能发挥到极致。
参考文献:
[1]李朝晖,杨新桦.《汽车新技术》重庆大学出版社,2004年.
作者简介:
展国民,(1955-),男,江苏南通人,大专,工程师,研究方向为汽车工程、汽车实验室实训教学。