不同品牌的废气涡轮增压器(包括卡特、惠远、盖瑞特等)在各种大、中型柴油卡车、平板运输车、自卸车以及各种工程机械上应用广泛。如ZL-50装载机的上柴6135柴油机上装有GJ110、J112增压器;PY-180平地机的D6114柴油机上装有HIE增压器;解放工程王自卸车装有WHIC增压器;斯太尔重型车装有盖瑞特增压器等。它们使柴油机在结构尺寸不变的条件下明显提高功率、增大扭矩,同时降低油耗,减少排气污染,尤其在高原地区效果更加明显。在工作过程中,增压器的转速高达每分钟数万转,并且长期在排气高温下运转,因此其工作条件恶劣。上述车辆在使用中,都不同程度出现过由于增压器使用不当造成的动力下降、油耗上升,进而导致作业效率和经济效益大幅下降。笔者根据常年在工程实践中对柴油机废气涡轮增压器各种故障的研究,就其常见故障的产生原因及预防措施特作如下讨论。
1 正确使用柴油机
首先是柴机油的质量等级,对于低增压柴油机,应选用不低于CC级的柴机油;对于中增压柴油机,则应选用不低于CD级的柴机油。其次是柴机油的粘度等级,应根据气温条件、机件磨损状况等选用合适的粘度牌号。再次是柴机油的清洁性,因为废气涡轮增压器的转子轴与其轴承(轴套)的配合较为精密,若柴机油过脏或变质,会将杂质或磨粒等带入增压器内,轻则加速轴承磨损,重则不能形成润滑油膜而使转子轴与轴承咬死。因此一定要保持机油的清洁,经常清洁机油滤清器,及时更换变质失效的机油。
2 正确的冷车起动方法
车辆起动后,应让柴油机怠速运转几分钟(取决于发动机温度和外界大气温度),待机油达到一定的温度和压力,流动性能改善,增压器轴承得到充分润滑后,方可提高转速,起步行驶或投入施工作业,这一点在外界气温较低时尤为重要。对于停车时间较长(如超过数天)的车辆,起动前应该松开增压器进油管接头,向进油口加注适量与油底壳同牌号的机油,以防起动时因润滑不良而使转子轴发生烧蚀。有的用户在解放工程王自卸车上,在日本小松平地机上曾经发生过类似的情况,应该尽量避免。
3 正确的熄火方法
正在高速运转的柴油机,如果突然熄火,废气涡轮增压器内的机油会因机油泵停转而马上停止循环流动,但增压器的转子轴在惯性作用下仍在高速旋转,这就容易因断油而与其轴承烧死。另外,带负荷运转的柴油机,其排气歧管温度很高,若突然停转,该处热量便传至增压器壳体上,把已经停止流动的机油熬煎成积炭。当积炭越积越多时,还会阻塞进油口,导致轴承缺油,即使进油口不堵塞,积炭也会加速轴承磨损。为此,熄火前务必让柴油机逐渐减少负荷,最后怠速运转适当时间,待增压器转子轴转速降低和机油温度有所下降后再熄火停车。熄火后,增压器转子轴仍会继续空转一定时间,有时可听到轻微的“嗡嗡”声。
4 柴油机运转中的正确操作
①保持增压器的正常工作温度。增压器工作时,涡轮壳正常温度为400℃左右,压气机壳的温度以不烫手为合适,在使用中,若柴油机供油量过大,供油时间过晚,长时间超负荷运转或经常轰油门,都会因排气温度过高而使增压器过热,磨损加剧。若涡轮端油封失效,增压器内的机油窜入涡轮壳,随着排出气缸的高温废气一起排出,造成机油过度消耗,排气管也出现冒烟。
若压气机端油封失效,增压器内的机油便窜入压气机壳,随着进气被吸入气缸内燃烧,同样造成机油过度消耗,排气冒烟,还造成气缸内积炭增多。
②保持正常的润滑系统机油压力。柴油机在运转中,当润滑系统机油压力低于015MPa时,应停车检查,以防增压器润滑不良而烧蚀转子轴与轴承。机油压力也不可过高,以免机油窜入涡轮室或压气机室。柴油机低速空转的时间不可过长,以防机油压力过低而使增压器润滑不良。
③加强空气滤清器的保养工作。要使喷入气缸的柴油充分燃烧,需供给大量的清洁空气。柴油机加装增压器后,喷油泵供油量相应调大,如果空气滤清器堵塞而进气不足,柴油机功率便会明显下降。因此要加强气滤清器的保养,确保其正常工作状态。另外,若滤清器滤芯破损或密封胶圈老化失效,增压器会因灰砂侵入而转速不稳,噪声加剧,并导致轴承、油封和气封组件加剧磨损。需注意的是,保养空滤器,切勿让硬物落入进气管,以免吸入增压器后击碎叶轮或折断转子轴,还有可能引发拉缸事故。
5 增压器的正确保养
在使用中,应经常检查并紧固增压器三壳体之间的螺栓,消除漏油、漏气现象。柴油机每工作500～1000h,应卸下增压器,检查转子是否旋转灵活,增压器进、回油口有无积炭,并仔细清除干净,确保机油畅通无阻。刮除沉积在压气机喉口上的微小尘埃,清洗中间壳水夹层中的水垢、气封道及油腔,清除涡轮、喷嘴环及涡轮壳内的积炭,清洗各气封件和油封件,并检查其损伤情况,必要时予以更换。拆装增压器时,由于涡轮壳与压气机壳均为薄壁铸件,切忌摔打碰撞,必要时应用木锤轻敲,不可使用铁器,以防击破。转子轴组件装配时必须按原记号就位,以免影响其动平衡。总装时要保持清洁,不可让杂物落入壳体内腔或管道中。中间壳上的机油进、出油口应垂直安装,出油管从增压器接出后应逐渐弯曲接到曲轴箱去,中间不得有“死弯”,以防回油不畅通而使机油向涡轮室或压气机室渗漏。