涡轮增压器工作原理和维修一、发动机和空气增压系统的工作原理在讨论涡轮增压发动机系统之前，先回顾一下内燃机的基本工作原理及其 同空气增压系统的关系内燃机是一种耗气机械，因为燃油需要与空气混合才能 完成燃烧冲程一旦空燃比达到某一值后，再增加燃油，除了将黑烟和未燃尽的 燃油排到大气中外，不会产生更多功率发动机供油越多，黑烟就越浓因此， 超过空燃比极限后，增加供油量只会造成燃油消耗量过多、大气污染、废气温度 升高，并使柴油机寿命缩短由此可见，增加空气量的能力对发动机来说是多么 重要涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵废气驱 动涡轮叶轮总成，它与压气机叶轮相连接，如图 1所示当涡轮增压器转子转动 时，大量的压缩空气被输送到发动机的燃烧室里由于增加了压缩空气的重量， 就可以使更多的燃油喷入到发动机里去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更 多的功率湿枪叶诫圧气机鎊J*出袖口圧维空iBJ遥常□曲番叩r速吒口 =>u气机纤鞄*跑图 1 废气涡轮增压系统二、空气增压系统的优点涡轮增压有许多好处非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空 气，而涡轮增压器向发动机提供压缩空气由于进入气缸的空气增多，所以允许 喷入较多的燃油，使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。
这意味着一 台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量 发动机经增压后可产生与较大发动机相同的功率其它还有节约燃油和降低排放 等优点由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气，燃油在发动机气缸里燃烧时 会燃烧得更充分、更彻底发动机进气管的空气保持正压力（大于大气压的压力） 对发动机有几方面的好处当发动机进排气门重叠开启时，新鲜空气吹入燃烧室， 清除所有残留在燃烧室里的废气，同时冷却气缸头、活塞和气门涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到氧气补偿（使其达到标 准大气条件）发动机和涡轮增压器相匹配，使进气管压力保持海平面大气压 而一台自然吸气的发动机，随着海拔高度的增加，其功率将下降三、涡轮增压器的零部件废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮和径流式压气机组成的，它们分别被 安装在轴的两头并有各自的铸造壳体轴本身被安装在中间壳中并由中间壳来支 撑中间壳的两侧分别同压气机壳和涡轮壳相连接，典型的涡轮增压器转速可以 在100000转/分以上图2涡轮增压器结构涡轮涡轮部分是个向心式的径流或混流装置，由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩 及涡轮壳组成，进气口位于涡轮壳的外直径处废气流进涡轮，经叶轮叶片，从 涡轮壳直径的中心部位流出。
压气机压气机部分是个离心式或径向外流式装置，由铸造的压气机叶轮、后盖板 及压气机壳组成，进气口位于压气机壳直径的中心部位处空气在压气机内向外 流，经叶轮叫片，从压气机壳的外直径处流出中间壳和转子涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和 转子总成中间壳（又称轴承壳）以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡 轮的轮轮系统这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重 的载荷，而是必须精确地定位两只叶轮的位置，使其尽可能靠近两端壳子的轮廓 型线这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入润滑油注入 到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的图 3 是润滑油流动的示意图，它说明从发动机润滑系统流出的润滑油是如 何通过油孔和油槽流入两个主轴承的润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴 承、轴承孔和轴颈润滑油也从进油孔直接进入推力轴承，或者通过在压气机壳 后盖板的油道进入推力轴承润滑油靠重力从中间壳排出密封系统使中间壳同 涡轮级和压气机级分开密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内，并阻止燃气 和空气从这两个区域流入中间壳密封系统由活塞环密封、石墨和 O 形图密封、 甩油环以及迷宫（螺纹状的）密封组成，以完成密封任务。
当轴旋转和壳体内气 体压力建立起来时，密封开始起作用，如图 3 所示图 3 涡轮增压器润滑油路各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位止推部件用来保证轴向 位置轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮涡轮壳和压 气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和/或压板、锁紧板来连接四、操作步骤／预防性维护 多年的经验告诉我们，造成涡轮增压器事故的主要原因是润滑问题，例如 润滑油供油滞后、节流或缺油和在润滑油里有杂质等占第二位的原因是外来物 体进入压气机叶轮或涡轮叶轮要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器、润滑油品质和润滑油滤 清器等的维护保养因为涡轮增压器工作转速很高，所以良好的维护保养是非常 重要的适当的操作步骤和预防性的维护保养，可以保证涡轮增压器的使用寿命 和良好性能除了偶尔要对压气机进行清洗以外，不需要单独对涡轮增压器作周期性的 维护保养因为一般的维修人员没有专用设备是不能对涡轮增压器做校准和调整 工作，并且涡轮增压器的润滑油是由它所在的发动机供应的所以涡轮增压器的 预防性维护保养主要是保证发动机与空气增压系统的完整性以及不让发动机以 损害涡轮增压器和发动机自身的方式来工作。
应该鼓励车主遵守以下预防性措施，以确保涡轮增压器有最长的工作寿命1）在发动机润滑油压力建立以前，必须使发动机保持在怠速状态发动机在启动之后立即加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充分 润滑的情况下就以最大转速工作涡轮增压器在润滑不充分的情况下工作会损坏 它的轴承重复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏建议驾驶员起动发动机后应先怠速运行3~5分钟2） 在发动机停车之前，要使它的温度和转速逐步地从最大值降下来涡轮增压器的工作转速和连续工作温度都比其它机器要高当发动机在最 大输出功率或最大扭矩状态下工作时，涡轮增压器的转速和温度也达到最大值 当发动机在这一工作点突然停车时，会使发动机尤其是涡轮增压器出问题这时 需要发动机中速怠速或在轻负荷工况下工作一段时间，同时仍要保持发动机的润 滑油压力和流过冷却系统的空气量不变遵循这些准则可以防止涡轮增压器长期 在缺乏润滑油的情况下运转，并可以防止涡轮增压器内部积碳现象，这是在热回 吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成的建议驾驶员在停机前应先怠速运行3~5分钟3） 预先润滑涡轮增压器在更换滑油或做任何维修（包括放出润滑油）之后，涡轮增压器需要进行 预先润滑。
在发动机启动前要将曲轴盘动几次启动发动机后，在进入高速运转 前，让它怠速一段时间，以建立起整个润滑油循环和压力4） 低温时启动发动机必须谨慎当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的润滑油压 力和流量在这种情况下，发动机启动后必须怠速几分钟才能进入高速工作状态5） 要避免发动机长时间的怠速当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，润滑油会 通过密封件渗漏到涡轮和压气机中这一般不会造成机械损伤，但会弄脏叶轮， 使用户产生抱怨五、安装和启动步骤安装者应遵守下列预防措施，以确保成功地更换涡轮增压器1）要确保包括润滑油泵和整个发动机状态在内的发动机润滑系统的完好， 确保所有通道和管路畅通，使它们能够产生和保持所需的润滑油流量和压力2）要确保润滑油进口供油管路和出口排油管路清洁并布置适当a•润滑油进出油管路的布置应尽量减少从发动机排气管和其他高温热源传来的热量b•润滑油进油管被积碳堵塞时，要更换它c•若使用软管，要确保管子不硬化、不折叠，它的内衬不损坏、不剥落d. 若使用金属管，要确保管子无节流或折叠现象e. 一些润滑油进油软管有可以反复使用的接头，这样允许只调换软管而不换接头。
要确认接头安装正确，软管的内衬碎片不能被遗留在油管总成中3） 当涡轮增压器润滑油进出口处使用液体成型的密封垫片和密封条时，曾 经发现过这样的问题：即在拧紧接头时，这种密封垫片和密封条因受挤压而被挤 入润滑油的油道中当这种材料进入润滑油进口后，流向一个或多个轴承中去的 润滑油将被堵塞或切断，润滑油流量和压力会迫使这种材料进入轴承，从而引起 轴承的异常磨损在中间壳润滑油出口处，由于沉淀物增多，足以在出口处形成 润滑油的节流现象4） 对涡轮增压器进行预润滑时要注意不可使润滑油浸没增压器5） 从开口的润滑油供油管道中清除空气把润滑油排油管从涡轮增压器上拆卸下来，这时，盘动曲轴而不启动发动机，直到润滑油从中间壳排油口中流出 若润滑油连续不断地从排油管中流出来，就表明空气泡已经被排出润滑油系统 用漏斗把润滑油倒回到排油管中6.要确保润滑油清洁并处于正常工作所需要的 油量水平上如果有可能，应当用清洁的润滑油灌满润滑油滤清器，以减少启动 发动机所需的时间六、故障诊断在找出问题的原因之前，不能如通常所做的那样先轻率地把涡轮增压器从 发动机上拆下来，而应该先检查和评估涡轮增压器的工作情况现场出现的问题 大多数可以通过系统故障诊断来解决。
如果必须把涡轮增压器从发动机上拆下来 则在把软管、夹头和接头拆下来时，要确定接头是否是紧的，是否有漏气因为 一旦把涡轮增压器拆下来后，就很难证实产生这类问题的真正原因更换了新的涡轮增压器的立即出现故障可能与下列因素有关：1）没有完全解决造成需要更换涡轮增压器的问题；2）在更换涡轮增压器时产生的问题；3）涡轮增压器本身有缺陷一台已经正常运行的涡轮增压器，在以后的日子里是不大可能再发现缺陷 的因为在涡轮增压器工作时，只要观察它的转速和温度就可以很快地发现问题 安装或发动机系统的问题也可以在更换涡轮增压器时立即暴露出来注意：如果涡轮增压器能自由转动并不擦内壳的话，就不要急于判定为涡 轮增压器的问题必须强调的是，涡轮增压器根本不会改变发动机本身的工作特性涡轮增 压器不是一种能源，它唯一作用是向发动机提供更多的压缩空气，使发动机可以 燃烧更多的燃油，从而产生更多的功率它之所以能够工作完全是取决于发动机 废气的流量、压力和温度涡轮增压器是一个完整的工作系统中的一个主要部件 只是为了方便起见，才把涡轮增压器用螺栓安装在发动机的外面，但它的作用绝 不亚于发动机的凸轮轴或活塞涡轮增压器不可能纠正或克服诸如发动机燃油系 统、发动机定时、空气滤清器堵塞、轴瓦故障等一类的机械故障或缺陷问题。
因 此，如果一台增压的发动机发生故障，而涡轮增压器已经被检查并已确定是工作 正常的，那么就要象对非增压的发动机一样进行故障检修简单地替换一台好的 涡轮增压器并不能排除发动机本身的机械故障了解涡轮增压器在整个发动机工作系统中的作用，对成功地诊断和排除故 障是非常重要的同样，更好地了解涡轮增压器的一些特点会有助于判定涡轮增 压器的损坏或缺陷以及每次都能一次就安装正确下面的步骤是对发动机工作情 况变化的综合评估在发动机上进行故障分析也将有助于揭露任何外部的或与造 成涡轮增压器故障有关的发动机的问题，这些故障必须被排除，以避免新换上的涡轮增压器的损坏警告：1）做增压器检查时不能起动发动机，且必须要等到发动机冷下来后才能开 始检查2）在不装进气管和不连接空气滤清器的情况下使涡轮增压器运转，会造成人员伤害外来物体进入涡轮增压器内可能会造成机组损坏涡轮增压器故障诊断流程图表1表2表4压旦執叶轮窘掲或 损坏涡轮增压器轴丽、 轴承孔或轴颈磨摄耳发动机故滩仃舌塞严 圭帛气或曲轻箱内 部压力过高）―►曲轴箱内润沖油太1是】是1-必雯时清洁井修理 空昱进岂系紀吏更挽涡轮堆压器養阅就动机割逍厂 商的锥怡手册把曲轴箱內的油位 调节到适当高度表6七、维修检查基本步骤如下：1）目测和仪器检测 检查涡轮增压器的外部和安装情况。
听一听是否有不正常的机械噪声目 测一下是否有漏气、堵塞、温度过高、节流或叶轮碰壳体的情况在怠速或低功 率时看起来似乎是少量的、不严重的系统漏气，在额定负荷时会严重地影响发动 机的空燃比和涡轮增压器壳体中的气体压力所以一旦这种漏气发生，在额定负 荷时将会产生严重问题a.听一听是否有不正常的机械噪声并看一看振动情况b•听一听是否有高频噪声，这可能表明有空气或燃气泄漏c.听一听周期性噪声的程度，这可能表明在空气滤清器和管道中有节流d•检查螺母、螺栓、压板和垫片是否有漏装或松动现象e. 检查发动机进排气管及其管道和固定件是否有松动和损坏f. 检查润滑油进出管道是否有节流或损坏现象g. 检查涡轮增压器壳体是否有裂纹或损坏h. 检查外部润滑油或冷却介质是否有泄漏，检查涡轮增压器外表面是否有 污物沉淀（表明空气、润滑油、排气或冷却介质泄漏）i. 检查是否有明显的热变色j. 检查空气滤清器是否有明显的节流现象k•查废气放气阀是否有自由运动和损坏必须确保软管情况良好，接头是 紧的按照设备的原始规范来检查校准和控制系统l.核实涡轮增压器的结构参数对该用途来说是否是正确的记住：这些问题被排除的本身往往不会除掉作为故障指示物的残留物。
这 些残留物的存在常常会引起对涡轮增压器的不准确评价当问题已经被排除而残 余物仍旧保留着时，会造成对涡轮增压器的错误评价例如，若在检测前已先把 空气滤清器调换成新的，但是残留物（如发动机进气管中由于以前节流时残留的 润滑油助保留着，会使您错误地认为残留物不是节流造成的，而是别的原因造成 的，人人而得出不存在空气阻塞的结论，即使残留物证明可能发生过节流在完成故障诊断的其余部分之后，再排除任何安装上的问题如果涡轮增 压器的零件损坏了，则应当先更换零件，然后再进行校正，以防重新产生问题.。