涡轮增压器一般安装在近发动机排气侧,由高温高压的发动机废气来推动,所以增压器的工作温度很高,往往会达到900℃左右。涡轮增压器在工作时涡轮转子的转速可达到10~20万r/min,如此高的转速和温度无法使用常见的滚针或滚珠轴承保证涡轮转轴正常工作,因此涡轮转轴普遍采用全浮动轴承,并由高等级机油来进行润滑。
浮动轴承的润滑机理
所谓全浮动轴承,即在常见的转轴和轴承座间再增加一个带油孔的中间轴承套。全浮动轴承与转子轴和壳体轴承座间均有油膜间隙,当转子轴高速旋转时,3bar左右压力的润滑油充满这两个间隙,使浮动轴承在内外两层油膜中随转子轴同向旋转,但其转速却比转子轴低得多,从而使轴承相对轴承孔和转子轴的相对线速度大幅度下降。由于有双层油膜,可以双层冷却,改善工作环境。由此可知,全浮动轴承具有高速轻载、工作可靠等优点,但因为涡轮增压器所处工作环境的恶劣,浮动轴承对润滑油的要求很高。必须使用高质量的15W~30系列全合成机油。甚至很多超级跑车还要求使用流动性极佳的0W~50系列超级赛车机油。
涡轮增压器和发动机共用同一油泵和油道,从发动机润滑油道流出的润滑油是通过涡轮增压器油孔和油槽流入两个主轴承内。润滑油通过轴承中的几个径向油孔来润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈,润滑油也从进油孔直接进入推力轴承,然后靠重力和压力从中间卸油道排出。密封系统由活塞环密封、石墨O形密封圈、甩油环、止推盘以及回油螺纹密封组成,它们间装配精密。它使中间壳道同涡轮和压气机分开,特殊的密封结构防止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卸油道。
当涡轮轴旋转和壳体内气体压力建立起来后,密封系统开始起作用,以防止高压高温废气、新鲜空气和润滑油互相流通渗漏。
如何避免“烧机油”通病
为了保证涡轮增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。我们必须要遵循以下与众不同的驾驶和使用方法:
1.汽车发动机启动之后,不能急踩加速踏板或加速行驶,应先怠速运转几分钟,尤其是冷车,这是为了使机油温度升高,流动性能变好,充满整个油道和轴承,从而使涡轮增压器得到充分润滑,这样才能提高发动机转速,使车辆起步行驶,这点在冬天显得尤为重要,至少需要热车5min以上。
2.发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。因为发动机工作时,油泵的一部分机油是供给涡轮增压器轴承润滑和用于冷却的,正在运行的发动机突然熄火停机后,新鲜空气停止进入发挥冷却作用,油泵随即也停止工作,润滑功能中断,涡轮增压器内部的高热量无法被机油和冷空气带走,增压器涡轮的高温会传到整个总成,轴承体内的热量迅速积聚,烤焦机油形成焦油垢。同时,增压器转轴仍在惯性作用下高速旋转,因缺油润滑会造成转轴与轴套之间 “咬死”,损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后,排气歧管的温度很高,其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上,将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速涡轮转轴与轴套之间的磨损,损坏涡轮增压器。因此一旦停车发动机不要立即熄火,应怠速运转3min以上,使涡轮增压器转子转速下降温度变低后再熄火。此外涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转,一般应该保持在8min之内。
机油的选择和维护
选择专用机油时一定要注意。由于涡轮增压器的作用,进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高,由于涡轮增压发动机比自然吸气式发动机具有较高的压缩比,使机体承受的工作强度更高。所有这些都决定了涡轮增压发动机内部零部件要承受更高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力,所以在选用涡轮增压轿车车用机油时,就要考虑到它的特殊性,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,能迅速建立润滑油膜层,油膜强度高和稳定性好。而只有高质量的合成机油才可以满足这一要求,所以机油除了最好使用原厂规定机油外必须选用全合成机油等高品质润滑油。
涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的专业维修站进行维修,一般维修方法采用总成更换。
由于上述的原因,车载涡轮增压器如果使用不当,高温高压破坏了涡轮增压器废气泵轮室、进气涡轮室和中间油道室间的密封,会使:
·高压高温废气可能通过密封系统进入发动机润滑系统,使机油变脏,并使曲轴箱内压力迅速升高,影响发动机正常工作。
·发动机低速运转时,机油将通过密封系统从排气管排出或进入燃烧室燃烧,或使涡轮增压器频冒蓝烟,从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。可能致使涡轮增压器因缺油烧结、咬死、断轴而早期损坏。
所以一旦发现涡轮增压发动机比新车时“烧机油”,就要引起注意,及时去4S维修店检查,尽量在保修期内维修或更换,因为更换的新件价格不菲。
只要使用得当,现代涡轮增压器的寿命大多能超过4万km,甚至可达10万km。 |