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故障检修与技术维护

柴油发电机增压器压力不足或降低的原因

 

摘要：涡轮增压器压力不足或降低的原因可能涉及多个系统，需要从柴油机进气、排气、润滑、机械磨损及控制系统等方面综合排查。需要注意的是对于增压器压力不足的问题，调节方法应根据具体故障原因和增压器类型进行针对性操作。例如电控系统需用专用设备读取实时数据流和故障码，并且不同型号增压器的调节参数和步骤差异较大，因此，要严格按照厂家的手册进行操作。若增压器严重损坏（如叶片断裂、轴承烧结），需更换增压器总成以确保可靠性。

 

一、增压器作用和工作原理

 

1、增压系统的作用

      涡轮增压的主要作用就是提高柴油发电机进气量，从而提高柴油发电机的功率和扭矩，不过在使用中会出现增压压力下降的情况，这就会影响到工作效率，增压压力的变化对柴油发电机的性能影响较大，也容易察觉。当增压压力降低时，柴油发电机充气量减少，功率下降，油耗增高，排气温度升高。因此，发现增压压力下降10%左右时应停机检查。

2、增压器工作原理

      柴油发电机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此柴油发电机所产生的功率也会受到限制，如果柴油发电机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高柴油发电机作功能力。

      首先柴油发电机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮叶轮，并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮也同时转动。于是压气机叶轮就能把空气从进风口强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气温度会比直接吸入的高，需要通过中冷器进行降温之后再被注入汽缸内燃烧。如此重复即是涡轮增压器的工作原理。

图1  涡轮增压器工作原理图（单增压）

图2  涡轮增压器工作原理图（双增压）

 

二、增压不足的常见原因及分析

 

1、进气系统问题

（1）空气滤清器堵塞：滤芯积尘或油污导致进气阻力增大，压气机无法吸入足够空气，增压压力下降。

解决：清洁或更换滤芯，检查进气管路密封性。

（2）进气管路泄漏或堵塞：管路接头松动、破裂或内部积碳/油污，导致进气泄漏或流量不足。

解决：检查管路密封性，清理内部异物或积碳。

（3）中冷器故障：中冷器脏污、堵塞或泄漏，降低进气密度和增压效率。

解决：清洁中冷器，检查是否漏气。

2、排气系统问题

（1）排气管堵塞：消音器、催化转化器积碳或变形，废气排出不畅，涡轮转速不足。

解决：检查排气背压，清理或更换堵塞部件。

（2）涡轮侧积碳或腐蚀：废气中的积碳附着在涡轮叶片上，降低涡轮效率；高温腐蚀导致叶片变形。

解决：拆卸清理涡轮，检查叶片完整性。

3、增压器机械故障

（1）轴承磨损或转子卡滞：润滑不良或长期高负荷运行导致轴承磨损，转子轴间隙过大或卡死。

解决：检查轴承间隙，更换损坏部件。

（2）压气机或涡轮叶片损坏：异物（如滤芯碎片）进入导致叶片断裂、变形，降低增压效率。

解决：更换叶轮，检查进气系统密封性。

（3）密封环失效：密封环磨损导致机油泄漏或气体旁通，影响增压压力。

解决：更换密封环，检查润滑系统。

4、润滑系统问题

（1）机油不足或劣化：机油液位低、变质或粘度不符合要求，导致增压器轴承润滑不良、转速下降。

解决：检查机油油位及质量，更换符合标准的机油。

（2）油路堵塞或泄漏：机油滤清器堵塞、油管破裂或接头松动，导致供油不足。

解决：清理油路，更换滤清器，修复泄漏点。

5、控制系统故障

（1）废气旁通阀（Wastegate）故障：旁通阀卡滞在开启位置（如膜片破损、连杆卡死），废气旁通量过大，涡轮驱动力不足。

解决：检查旁通阀执行机构，清洁或更换阀门。

（2）传感器或ECU故障（电控增压系统）：增压压力传感器、温度传感器信号异常或ECU控制逻辑错误。

解决：用诊断仪读取故障码，校准或更换传感器。

6、发动机本体问题

（1）气缸密封不良：活塞环磨损、气门漏气导致废气量减少，涡轮驱动力不足。

解决：检查气缸压缩压力，修复泄漏点。

（2）燃油喷射问题：喷油嘴堵塞或喷油正时错误，燃烧不充分，废气能量不足。

解决：校准喷油系统，清洁或更换喷油嘴。

7、其他因素

（1）环境因素：高海拔地区空气稀薄，或极端高温/低温影响空气密度及增压效率。

（2）维护不当：长期未更换机油、滤清器或未清理积碳，导致部件性能下降。

 

图3  增压器模型图

图4  增压器的涡轮机三维示意图

 

三、增压不足的调节方法和步骤

 

1、机械式废气旁通阀（Wastegate）的调节

旁通阀因机械位移偏差或弹簧预紧力变化导致增压压力异常。调节步骤如下：

（1）定位旁通阀：找到增压器废气侧的旁通阀（通常为金属连杆连接的阀门结构）。

（2）检查阀门状态：手动推动旁通阀连杆，观察是否灵活无卡滞。若卡滞需清洁或更换。

（3）调整连杆长度

① 增压压力过低：缩短连杆长度（或增加弹簧预紧力），减少废气旁通量，迫使更多废气驱动涡轮。

② 增压压力过高：延长连杆长度（或减小弹簧预紧力），增大旁通量，防止超压。

（4）工具：使用扳手或专用工具调节连杆两端的螺母（注意小幅调整后测试效果）。

（5）校准压力：启动柴油机并加载至额定功率，用压力表监测进气歧管压力。逐步微调连杆，直至压力达到标定值（参考发电机技术手册）。

2、电控可变截面涡轮（VNT/VGT）的调节

电控增压器因执行器、传感器或ECU参数异常导致增压压力不足。调节步骤如下：

（1）读取故障码：使用诊断仪连接ECU，检查是否有增压压力传感器、执行器或电路相关故障码。

（2）检查执行器动作：在诊断仪中激活涡轮叶片位置控制，观察执行器是否按指令移动。若不动，检查供电、线路或更换执行器。

（3）校准叶片位置：部分系统需通过诊断仪执行“涡轮叶片复位”或“位置学习”程序，重新标定叶片开度与压力的对应关系。

（4）调整ECU参数（需专业人员）：若软件参数偏差（如增压目标值错误），需通过ECU刷写或重新标定MAP图（需厂家技术支持）。

3、机械增压器传动比调整（适用于机械增压系统）

机械增压器（如罗茨式）因驱动齿轮比不匹配导致压力不足。调节步骤如下：

（1）检查驱动皮带或齿轮：确保皮带无打滑、磨损，齿轮啮合正常。

（2）调整传动比：更换驱动齿轮或皮带轮尺寸，增大增压器转速（需计算匹配发动机需求，避免超速损坏）。

4、中冷器效率优化

（1）调节目的：通过降低进气温度间接提高增压空气密度，改善压力表现。

（2）清洁中冷器：用压缩空气或专用清洗剂清理中冷器内部积尘和油污，恢复散热效率。

（3）检查密封性：修复中冷器进出口管路泄漏，避免压力损失。

5、进排气系统优化

应有针对性地清理涡轮增压器的堵塞的滤芯或进行更换，清理气道内的油污垢，使气流畅通，更换密封圈，清除转子轴粘附的积碳，更换浮动轴承，疏通排气管道，使之通畅，视情更换配合副，如气缸套、活塞、活塞环和气阀等，附着的油污需彻底清理，以减小空气流通阻力，提高增压压力。

（1）减少进气阻力：更换高性能空气滤芯，缩短进气管路弯曲半径。

（2）降低排气背压：清理排气管积碳，更换高流量催化转化器或消音器（需符合排放法规）。

6、润滑系统检查

（1）确保机油质量：使用符合规格的机油（如API CJ-4），避免因润滑不良导致增压器转速不足。

（2）检查油路供油压力：用压力表检测增压器进油管压力（通常需3~5 bar），不足时排查机油泵或滤清器堵塞。

7、紧急临时调节（非推荐，仅限应急）

若无法立即维修，可暂时采取以下措施（但需尽快修复）：

（1）限制发动机负荷：避免高负荷运行，防止因增压不足导致燃烧恶化。

（2）堵塞旁通阀：用金属片临时固定旁通阀在关闭位置（需监控压力，防止超压损坏）。

 

图5  涡轮增压器立面图

图6  涡轮增压器前视图

 

总结：

掌握以上检修和调整方法后，还应了解调节前务必停机冷却，避免高温烫伤或机械伤害；电控系统调节需专用诊断设备，非专业人员勿擅自修改ECU参数。通过系统化排查，可快速定位故障点并采取针对性维修措施。调节后若压力仍不足，需返回检查机械磨损（如轴承间隙）、密封泄漏或发动机本体故障。本文所述的调节方法，可针对性恢复增压压力。但对于严重磨损（如叶轮损坏、轴承烧结）或控制系统硬件故障，仍需更换增压器总成或相关部件。

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