浅析涡轮增压烧机油故障

齐 伟

（苏州建设交通高等职业技术学校，江苏 苏州 215000）

1 故障描述

涡轮增压器故障导致机油缺少。

2 问题分析

2.1 涡轮增压损耗机油通常有以下几个症状（图1）

行驶2000-3000公里左右能明显感觉到机油在缺少，冷却液无缺少；

节气门与中冷器的软管及压气机端管路内有较多机油；

三元催化拆卸后废气涡轮端有明显胶质积碳，急加油门排气管可能有蓝烟。

图1 增压器损耗机油症状

2.2 增压发动机易烧机油原因

涡轮增压发动机指的是配备涡轮增压器的发动机。涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就会压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。涡轮增压器在汽车中的连接方式如图 2，涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。

图2 涡轮增压器在汽车中的连接方式

使用涡轮增压器的发动机在运转时，发动机缸体温度以及燃烧室的压力要远远高于自然吸气发动机，这就影响了发动机的使用寿命，目前，汽车的发动机缸体材料主要有两种，一种是铸铁，一种为铝合金。无论使用何种材料，都有各自的优缺点。比如，铸铁发动机虽然膨胀率较小，但重量较重，导热散热性要比铝合金发动机差。而铝合金发动机虽然重量轻，导热散热性好，但膨胀系数要比铸铁材料高。尤其现在不少发动机都采用了铝合金缸体和其他部件，这就要求设计和制造过程中为各部件之间预留出一些缝隙，例如活塞和气缸之间，以免高温膨胀后导致缝隙过小。这种做法带来的弊端就是，当发动机启动时，在水温以及发动机温度都还比较低的情况下，会有一少部分的机油通过这些缝隙流进燃烧室，也就是造成了烧机油的情况。使用相同粘度机油的情况下，涡轮增压发动机相对于自然吸气发动机，会有更多的机油油气窜进燃烧室。

此外，增压器的设计方面的原因也会导致漏油。图3中左边箭头代表压缩机叶轮后压力的方向，右边的箭头表示机油泄漏的途径。这个箭头来自于涡轮增压器中间体的进油口，机油就是从这里送进增压器中间体然后润滑轴承和冷却增压器的。因为增压器转速非常高，所以轴与机体之间的密封不能使用接触密封。一般增压器都是使用了压力密封。在两个箭头的相交的地方你可以看到下面有两个棕黄色的点，那两个点就是用来密封的“活塞环”。环外侧涨紧在中间体的“insert”上，insert本身是静止的；环内侧那个蓝色的部件叫“flinger sleeve”，这个零件本身是随叶轮和轴一起旋转的。那么涡轮增压器的密封就是靠压缩机叶轮背后的压力来“顶住”活塞环后面机油的压力。一旦顶不住，那就漏油，当然漏油量不是很大，但是长时间漏，积少成多，量还是很惊人的。同理，涡轮端也会有同样的漏油情况。下图中的结构对漏油而言还算比较可靠的设计，因为你可以看到这里有两道活塞环。一般增压器由于尺寸和设计（转子动力学等）的限制，只有一道活塞环，漏油的可能性更高。

图3 涡轮增压器叶轮端剖面示意图

一旦叶轮背后的压力小于机油压力，就有漏油的风险。那么什么时候会产生上述风险呢：

1）高速低负荷：比如下坡，在档位上，松开油门，发动机倒拖，此时叶轮背后是负压，而油泵流量压力是跟发动机转速成正比的，此时高油压会导致漏油风险。

2）长时间怠速：增压发动机长时间怠速运转，超过20 min将可能造成涡轮增压器漏油。这是因为增压器叶轮轴承部位的温度很高，废气端近千度，机油密封不是有橡胶油封，而是用的有弹性的开口金属环。在非怠速状态下，进气管里是正压力，可阻止机油在密封环的开口处和轴向部位往外渗漏，但在怠速状态下，进气管里是负压力，这样时间久了就会把机油从密封环的开口处和轴向部位吸出来，进到发动机内燃烧掉，轻则机油损耗过快，重则使涡轮增压器损坏。

此外油气分离器的工艺问题也会导致烧机油。

发动机在压缩冲程和做功冲程时，缸内的气压值会急剧上升，这个时候，气体就会因为压力过大而往气压低的地方窜，会窜到哪里去呢？这两个冲程时，气门是关闭的，那只能经过活塞环的间隙窜入曲轴箱。为了平衡压力，同时延长机油使用时间（曲轴箱里面温度太高机油容易老化），另外还有提升排放方面的考虑，曲轴箱通风设备就把曲轴箱内的混合气引入到燃烧室。但是通风的同时，很多机油蒸汽就和混合气混合一起。但机油不能进入燃烧室啊，所以得把它与混合气分开，所以在曲轴通风装置末端加了个油气分离器。理论上来说，油气分离之后，机油回流到缸盖的油路，最后回归油底壳，而混合气送入燃烧室，继续燃烧做功。但可惜的是，现今的工艺，油气分离器不可能把机油完全分离出来，部分机油蒸汽就跟着混合气进了燃烧室一起烧掉了，而涡轮增压发动机对油气分离器的材质、设计要求更高，这样相对来说涡轮增压发动机就更容易烧机油了。

3 预防措施

要想让带有涡轮增压器的发动机尽可能地不烧机油，不妨要做到以下几点：

3.1 保持涡轮增压器的清洁

首先要保证发动机机油滤清器的清洁，防止灰尘等杂质进入高速旋转的增压器叶轮，灰尘颗粒可能会打坏增压器叶片，造成转速不稳、轴套和密封件磨损加剧。

3.2 使用高品质的全合成或半合成机油和更细密空气滤芯

高品质的机油不仅有更好的润滑作用，更重要的作用就是清洁和保护功能。由于涡轮增压器的叶轮轴轴承是靠机油来润滑和散热的，润滑油的品质是提高增压器使用寿命的关键。一般维修站都用厂家提供的增压发动机专用机油，如在非维修站换油的话，机油等级不能低于5W-30。更换机油时必须更换优质的机油滤芯和空滤器，机油滤清器最好用全流式纸质滤芯，滤纸网孔不能大于30微米。在两次保养之间，如果环境灰尘较多，建议中间清洁一次空气滤芯。

3.3 车辆启动后避免发动机高转速运转

发动机和涡轮增压器都需要机油来保护，冷车启动后机油润滑不佳，如果让发动机和增压器都高速运转，会造成比较大的磨损。发动机启动后不要立即加负荷使发动机高速运转，应怠速运转3-5 min ，以保证增压器能良好润滑。因为停放时机油由于重力的作用会慢慢下沉，使增压器的轴承油膜稀薄，让机油的工作状态恢复正常后再加大油门。这一点尤其在冬天更要注意。

3.4 定期检查涡轮增压器的密封环

在进行车辆保养时，一定不要忽略检查涡轮增压器。包括检查涡轮增压器的密封环的密封性、润滑油管和接头处是否渗油、涡轮增压器有没有异响和不正常的震动等。涡轮增压器比较昂贵，出现隐患之后会造成发动机故障，不要疏忽检查造成丢西瓜捡芝麻。

4 维修建议

在维修发动机机油缺少问题时按以下步骤逐步进行检查：

（1）检查机油尺状态，了解机油缺少情况及冷却液是否有变化；

（2）拆卸火花塞检查火花塞及各缸内积碳情况是否个别缸有异常；

（3）对发动机的四个缸分别进行缸压测量；

（4）如果发动机缸压异常，仔细检查油底壳内放出的机油情况，看机油内是否有金属异物；

（5）如果发动机无异常，再拆卸与增压器压气机端连接的管路来检查增压器转子轴向是否有窜动，窜动间隙且不能大于0.3mm。