增压器故障案例培训教材.ppt

《增压器故障案例培训教材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《增压器故障案例培训教材.ppt（60页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、增压器故障案例培训资料 Training Material for Turbocharger Fault Case,潍柴动力股份有限公司 WeiChai Power Co, LTD,目录 CONTENT,增 压 器 结 构 及 工 作 原 Structure and working Principle 2. 增 压 器 的 使 用 要 求 Use requirements 3. 增 压 发 动 机 故 障 诊 断 Fault diagnosis 4. 增 压 器 失 效 模 式 分 析 Invalid mode analysis of turbocharger,涡 轮 增 压 柴 油 机 系

2、统 示 意 图,工作原理,由发动机废气推动promoted by exhaust gas 涡轮带动压气机 turbine promote compressor 增加进气和压力 increase air and pressure 增强燃烧 enhance combustion,提高燃油经济性 raise fuel economy 降低排放, 减少环境污染 reduce displacement and environment pollution 提高动力和性能 raise power and performance 高原功率补偿compensate plateau power,发 动 机 eng

3、ine,涡 轮 增 压 器 turbocharger,发 动 机 排 气 exhaust air,发 动 机 进 气 intake air,大 气 环 境 atmospheric environment,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 Structure and working Principle,发动机进气管 air intake pipe,发动机排气管 air exhaust pipe,自然吸气发动机如需增加进气量，则必须增加发动机的气缸排量(D或S） If natural intake engine needs to increase air inlet quantity, we

4、 must increase cylinder displacement of engine (D or S）.,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理 Structure and working Principle,燃 烧 的 燃 料 越 多， 则 发 动 机 能 产 生 越 大 的 动 力。,Ne=(n*Me)/9550,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,0,50,100,150,200,250,1970,1975,1980,1985,1990,1995,Est. 2000,% 变化, 100%=原来,功率密度,BSFC(比油耗),NOx,颗粒,增 压 的 好 处排放,增 压 器 结

5、 构 及 工 作 原 理,增 压 车,8000 ft (2439 m),非 增 压 车,海 拔 高 度(ft1,000),0,1,2,3,4,5,6,7,8,增 压 器 高 原 功 率 补 尝 示 意 图,功率（HP）,增 压 的 好 处高原补偿,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,中 冷 的 好 处,中 冷 将 给 增 压 发 动 机 带 来 以 下 好 处:,中 冷 器,增 压 器,发 动 机,发 动 机 排 气,热 的 压 缩 空 气,环 境 空 气,冷 的 压 缩 空 气,1. 排放物:a. 由于燃烧温度降低，减少了NOx 的排放 b. 由于燃烧完全，降低了CO的排放 2. 发动机

6、:a. 较低热负荷 b. 较低的气缸压力 c. 更大的功率 d. 低的燃油耗率,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,中 冷 的 型 式,水 空 中 冷,空 空 中 冷,冷却效果较大程度取决于发动机冷却水的温度 适用于静止式的发动机,冷却效果好 适用于车辆,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,进气方式进气密度的比较：,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,需有单独的润滑油供应管路 各连接管路需要支撑,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,应 用 于 柴 油 机 的 涡 轮 增 压 器 工 作 温 度 约：500700 ,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,涡轮壳,涡 轮,压气机壳

7、,压气机叶轮,中 间 体,浮动轴承,旁通阀执行机构,密封环,推力轴承,增 压 器 剖 视 图,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,进气口,排气口,压气机叶轮,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,排气口,进气口,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,转 子 的 工 作 转 速 从 每 分 钟 数 万 转 到 二 十 多 万 转。,转 子,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增压器间隙（参考）,动平衡的目的: 延长轴承的寿命 减少振动 减少噪声 减少功率损失 减少转子负荷,动平衡是一个将质心轴与转轴尽可能接近的过程,动 平 衡,F=m2e e0,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理

8、,动 平 衡,TB25: 从0-1800Hz 1.5G 到0-1800Hz 1.2G GT17: 1.0G/0-1000 & 1.5G/1000-2500Hz,CHRA不平衡量单位是:G,零件（SWA，压气机叶轮）不平衡量单位是：g.in,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,润 滑 系 统,润滑系统的作用： 冷却来自涡轮工作的热量 向轴承系统提供润滑 为转子动平衡提供油膜支撑,中间体转子部件（CHRA）,润滑油进口,润滑油出口,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,轴 承 - 流 体 动 力 学,轴 承,轴 经,汇 集 油 膜,偏 心 距,姿 态 角,压 力 分 布 图,轴 向,周 向,

9、展 开 图,负 荷,负 荷,h,z,x,2pr,形成动压润滑油膜的必要条件： 1. 两工作表面必须构成收敛形间隙。 2. 两工作表面必须有一定的相对运 动速度。 3. 两工作表面必须连续充满具有一 定粘度的润滑油。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,密封环,密封环,密 封 系 统,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,密 封 - 动 态 压 气 机 密 封,活 塞 环,甩 油 环 的 径 向 孔 将 活 塞 环 上 的 空 气 和 油 泵 出,第 二 道 孔 增 加 泵 吸 作 用,甩 油 环 改 善 了 活 塞 环 的 动 态 密 封,增 压

10、器 结 构 及 工 作 原 理,旁 通 阀 机 构,气 动 执 行 器,涡 壳 接 口 件,阀 门,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,旁 通 阀 工 作 示 意 图,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,1. 高效的空气动力特性，使发 动机获得优良的性能。 2. 可靠性好。 3. 结构紧凑，便于安装。 4. 零件数减少，便于高效率 生产。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,何谓增压器与发动机之间的匹配? 增压器与发动机之间存在着内在的联系 -增压器给发动机提供压缩空气 -发动机利用压缩空气燃烧燃料 -

11、发动机的排气能量取决于发动机的燃烧状况 -排气驱动增压器涡轮 -增压器涡轮带动压气机叶轮 这样，增压器与发动机之间到达一个能量与流量的相互平衡。 能量与流量的平衡点就是增压器/发动机的匹配。,增 压 器 结 构 及 工 作 原 理,R4,Radius To Dynamic Center T - T Section,A4 (面积 T - T 截面),A/R = A4 / R4,r1,r2,TRIM = (r1/r2)2x100,A4: 零截面T-T的面积; R4:流量中心半径 A/R: 值大流量大 TRIM :值大流量大 通过改变A/R或TRIM来改变压气机特性,增 压 器 结 构 及 工 作

12、原 理,涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。,增 压 器 的 使 用 要 求,多级复合空滤,CD以上级机油,1.增压器采用发动机润滑油进行润滑,润滑油必须使用CD级以上牌号,且须经过过滤尺寸小于20的全流式滤清器滤清。 2.下列情况均须预先润滑涡轮增压器： 停机时间过长或在冬季, 更换润滑油或维修（包括放出润滑油）之后. 3.发动机启动后34秒内,增压器进油口必须显示油压69kpa（0.7kgf/cm2）,润滑系统：,增 压 器 的 使 用 要 求,4.发动机负载运行时,增压器进油口处润滑油压力在最大扭矩工况及以上转速时应在196

13、-392kpa(2.11-4kgf/cm2)范围内,低怠速工况应不小于69kpa(0.7kgf/cm2)。 5.润滑油进油温度应在100以下，最高不应超过120。 6.不要使用液体成型的密封条和密封垫片，也不能使用密封胶。,增 压 器 的 使 用 要 求,7.要避免发动机长时间的怠速（最长不应超过20分钟）。 8.严禁采用“加速熄火空档滑行”的操作方法。 9.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(35分钟) 10.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(35分钟),增 压 器 的 使 用 要 求,1.压气机进口处负压最大值在新滤清器时作如下限定： 中型柴油机为

14、：3kpa（0.03kgf/cm2） 重型柴油机为：3.5kpa（0.036kgf/cm2）,2.当压气机进口处负压超过6.5kpa（0.064kgf/cm2）时, 应清洁或更换更换空滤滤芯。 3.涡轮出口的排气背压应不超过10.0kpaG（0.1kgf/cm2G),当采用排气制动时，排气背压限值可参考发动机使用说明书的规定。 4.涡轮进口最高温度一般应不超过700。,进排气系统：,增 压 器 的 使 用 要 求,1.旁通阀执行器总成压力设定和校验是在本公司的专门设定/检验机构上进行的，客户和其他人员不能随意变动。,2.对旁通增压器总成，切勿将装在外面的推杆等零件当作拎把搬动增压器总成，以免影

15、响旁通阀执行机构的灵敏度和可靠性,旁通阀执行器：,增 压 器 的 使 用 要 求,日常检查： 注意：必须在发动机冷下来后才能进行检查，检查中不能开动发动机，以免造成人员伤害。 1.检查空气滤清器与增压器、增压器与发动机进排气管之间的连接管路密封性和紧固情况。 2.检查涡轮增压器进回油管有无损坏或节流现象，接头处连接螺栓有无松动。 3.检查机油品质、清洗或更换机油滤芯。 4.检查空气滤清器并定期清洁或更换滤芯。 5.检查发动机曲轴箱呼吸器是否通畅，保证曲轴箱压力正常。 定期保养： 按柴油机厂商和汽车厂商规定对发动机润滑油系统、进排气系统进行定期维护保养。,增 压 器 的 使 用 要 求,当你在使

16、用中遇到问题而怀疑是涡轮增压器出故障时，请勿立即从发动机上拆下涡轮增压器，而是应该首先进行机上故障诊断，查明原因并排除故障。经验表明，仅仅更换涡轮增压器而不去查清造成问题的原因，不仅不能解决问题，还可能会出现同样的现象。,增 压 器 的 故 障 诊 断,漏油是一种常见的故障现象,如果及时发现并排除故障原因,可使涡轮增压器避免失效,以下情况会导致增压器漏油: a.发动机空滤器或进气管路阻塞，导致进气负压过大。 b.增压器回油管撞弯或损坏，导致回油节流。 c.中间体油腔内积碳，导致回油不畅。 d.压气机壳出气口到发动机进气管之间的连接管路是否漏气 e.涡壳进气口与排气管出气口的连接处是否漏气。 f

17、.怠速时间过长。 g.曲轴箱内油压或油位过高，曲轴箱通风管堵塞。 h.发动机下窜气过大。,注：1.如果一台增压器外观完好、转子转动灵活、叶片无擦壳，则说明增 压器本身状态良好。 2.返回的大多数未损坏增压器也是被判定为漏油而被不必要地更换,增 压 器 的 故 障 诊 断,气负压过大,第 40页 共 页,注意 将增压器压壳出气口与中冷器连接端断开，起动发动机去检测增压器是否漏油是错误的。实际上，该方法会导致压端100%的漏油，因为压壳出气口断开连接，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出。,检查空滤进气管路是否有节流、变形 若管路有节流、变形，则说明增压器进气受阻（相

18、对真空度较大），建议更换节流、变形的管路和空滤,检查压气机壳出口连接管路是否漏气 若有漏气，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出，应更换破损的管或拧紧管路,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 41页 共 页,检查空气滤清器是否玷污 若空滤玷污，会造成增压器进气受阻（相对真空度较大），应清洁或更换空气滤清器,检查压气机叶轮是否被异物打坏 若异物打坏，增压器已损坏，应清洁进气系统，更换增压器,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 42页 共 页,检查增压器的轴向、径向间隙是否变大（轴向游动量0.15mm，径向单边最小间隙0.10mm） 若间隙超差，说明增压器已损坏，应拆

19、机检查，维修或更换增压器,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 43页 共 页,检查增压器回油管路是否受阻 若回油管受阻，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应清洁回油管路或消除回油管路节流现象,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 44页 共 页,检查发动机曲轴箱呼吸器是否堵塞 若堵塞，会造成曲轴箱内压力升高，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应参照发动机厂家的维修手册修理,增 压 器 的 故 障 诊 断,第 45页 共 页,检查曲轴箱内机油是否太满 若机油过满，根据发动机厂家要求，将曲轴箱内机油液面调整到适当的高度,增

20、压 器 的 故 障 诊 断,第 46页 共 页,检查发动机怠速时间是否过长（超过20分钟） 若长时间怠速，压气机叶轮背压无法建立，由于进油压力的作用，将导致润滑油从压端渗出，造成漏油。应擦干机油，避免长时间怠速,检查发动机曲轴箱呼吸器是否堵塞 若堵塞，会造成曲轴箱内压力升高，机油无法顺利回至油底壳，在进油压力的作用下，机油会从密封环的开口处渗出。应参照发动机厂家的维修手册修理,增 压 器 的 故 障 诊 断,损 坏 增 压 器 主 要 原 因 有 以 下 四 点： A） 异 物 进 入。 B） 润 滑 油 不 洁 或 老 化。 C） 润 滑 油 不 足。 D） 使 用 和 保 养 不 善。,增

21、 压 器 失 效 模 式 分 析,与润滑有关的问题 1.使用不洁润滑油:不洁润滑油进入增压器会导致转轴、轴承、轴承座孔的磨损，并破坏转子的动平衡，最后造成增压器损坏。以下情况会导致润滑油不洁： a.柴油机使用的润滑油滤清器不符合规定，或使用伪劣滤芯。 b.使用中滤芯被击穿，或柴油机主油道滤清器被堵塞，润滑油进入旁通道。 c.没有按规定更换润滑油，更换前未清洗柴油机主油道。 d.更换增压器或作预润滑时，杂质进入润滑油管路。 e. 密封胶或密封垫片碎片流入润滑油道。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,杂质损坏的轴承与新轴承的对比,杂质造成轴承损坏,增 压 器 失 效 模 式 分 析,杂质造成涡轮

22、轴损坏,拉丝,拉丝,增 压 器 失 效 模 式 分 析,2.润滑油不足:增压器润滑油有润滑和冷却功能,润滑油不足,首先影响的是冷却功能,导致增压器过热,烧坏转轴、轴承等，并破坏转子动平衡，最后导致增压器损坏。以下情况会导致供油不足： a.没有按规定更换润滑油,或使用CD级以下的润滑油,导致润滑油结焦,丧失功能。 b.柴油机在大负荷工作后突然停机，产生回热，导致转子和轴承过热并结焦，损坏增压器。 c.开机后未怠速运行，马上加负荷，或更换增压器前未作预润滑，导致转子缺油，产生干摩擦，损坏增压器。 d.进油管路或润滑油滤清器堵塞，润滑油泵故障，或润滑油压力低等。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,

23、润滑油不足造成变色,发黑,发蓝,增 压 器 失 效 模 式 分 析,3.机油老化导致增压器损坏:,增 压 器 失 效 模 式 分 析,4.使用劣质或变质的润滑油:,轴承副磨损,增 压 器 失 效 模 式 分 析,异物进入涡轮增压器,压气机端面被异物损坏,这是由于异物从进气管或空滤器进入压气机壳造成的,如: a.进气管路密封不良,进气不经滤清直接进入压气机叶轮。 b.不按规定更换空滤或使用伪劣滤芯，导致进气过滤不良。 c.维护保养时异物进入增压器前进气管路。 涡轮径向被异物损坏，这是由于异物从柴油机排气歧管进入涡壳所造成的,如： a.柴油机气缸内有零件损坏，随排气吹出，进入涡壳。 b.安装排气歧

24、管时，不注意将螺栓等掉入排气道，柴油机运行后吹入涡壳。 任何异物进入都会破坏增压器转子动平衡,最终导致转子卡死或转轴断裂。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,滤清器密封不严,颗粒杂物损坏压气机叶轮,坚硬物体损坏压气机叶轮,软物损坏压气机叶轮,颗粒杂物损坏涡轮叶轮,增 压 器 失 效 模 式 分 析,异 常 噪 音,1.漏气噪音： 发 动 机 排 气 歧 管、增 压 器 涡 轮、排 气 尾 管，可 依 据 废 气 痕 迹。 发 动 机 进 气 歧 管、增 压 器 压 气 机，可 用 肥 皂 水 检 查。,2.机械噪音： 不平衡量过大动平衡遭到破坏叶片擦壳紧固件松动,3.喘振：匹配不符进气受阻,

25、增 压 器 失 效 模 式 分 析,温度过高,在工作或停车时，如果温度升得足够高，优质润滑油也会分解，并形成沉淀物在中间壳的整个内腔里积累，使润滑油通道受到节流，甚至堵塞润滑油进出油管。另外，沉淀物会随着润滑油流到轴承系统中去，磨损工作表面，破坏动平衡，最后造成增压器的损坏。 一般来说，引起工作温度过高的原因有： 排气温度过高 润滑油温度过高 重复热停车 空滤器堵塞 使用劣质润滑油。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,导致废气温度过高的原因有： 发动机压缩比不对 发动机供油时间有问题 废气受到节流 其它的发动机控制系统问题,温度过高造成涡壳损坏,废气温度过高会导致涡壳和中间体变形，从而使叶轮擦壳。同时，高温会使涡壳氧化，剥落的物质会成为“外来物体”。另外，高温的废气使转子加速，并在高于设计转速下工作，这会导致叶轮开裂。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,使用和保养不善 驾驶员在使用和例行保养中,未按柴油机厂或汽车厂的规定操作,未及时排除柴油机的故障,最后导致大的停机、停车故障。例如： a.启动柴油机后，立即加负荷工作。 b.大负荷工作后立即停机。 c.不按规定保养和更换柴油机的进气系统、润滑系统和曲轴箱的透气孔。 d.不及时排除增压器的漏油现象，造成增压器的涡轮结碳，损坏增压器。,增 压 器 失 效 模 式 分 析,