重康动力（深圳）有限公司

摘要：涡轮增压器是一种利用柴油发动机运作所产生的废气，通过同轴的两个叶轮组成的结构驱动的空气压缩机，并增加进入内燃机空气流量，从而提升燃烧效率。涡轮增压器在装配完成后需要进行一系列测试以确保其性能、密封性和可靠性符合设计要求。可参考 GB/T 23341.1-2018（一般技术条件）和 JB/T 9752.2-1999（试验方法）进行规范化测试。

一、增压器的结构

      涡轮增压器是一种利用发动机排气能量驱动涡轮，进而压缩进气以提高发动机进气压力的装置，其工作原理如图1所示，主要结构组成如图2所示。

1、涡轮机（Turbine）部分

（1）涡轮壳（Turbine Housing）：引导发动机排气流向涡轮叶片，形成高速气流。

（2）涡轮叶轮（Turbine Wheel）：高温合金制成，通过排气冲击旋转，带动同轴的压气机叶轮。

2、压气机（Compressor）部分

（1）压气机壳（Compressor Housing）：将压缩后的空气导入发动机进气歧管，通常带有扩压结构。

（2）压气机叶轮（Compressor Wheel）：铝合金或钛合金制成，高速旋转时吸入并压缩空气。

3、转子总成（Shaft & Rotor Assembly）

（1）主轴（Shaft）：连接涡轮叶轮和压气机叶轮，传递动力。

（2）轴承系统（Bearings）：包括浮动轴承（全浮动/半浮动）或滚珠轴承，支撑高速转子（转速可达10万-20万RPM）。

（3）止推轴承（Thrust Bearing）：承受轴向推力，防止转子轴向窜动。

4、润滑与冷却系统

（1）润滑油道：向轴承提供机油润滑，降低摩擦和磨损。

（2）冷却通道：水冷或油冷设计，防止高温导致机油结焦（常见于柴油机或高性能增压器）。

5、旁通控制机构

（1）废气旁通阀（Wastegate）：控制增压压力，超压时分流排气，避免过增压（机械或电控）。

（2）进气泄压阀（Blow-off Valve）：节气门关闭时释放高压空气，保护压气机叶轮。

6、其他组件

（1）中间体（Center Housing）：连接涡轮和压气机壳体，内含轴承和润滑系统。

（2）密封环（Piston Rings或密封圈）：防止机油泄漏到进/排气侧。

（3）可变截面涡轮（VGT/VNT）：通过可调导流叶片优化涡轮效率（常见于柴油机）。

二、增压器的装配与维护

1、增压器装配过程

      装配时注意所有零件和工作场所不得有润滑脂、机油和灰尘，这样就可使得增压器在装配过程中没有“磨料”进入。其零件分布如图3所示，安装示例如图4所示。

（1）将密封环放置到转子轴涡轮一端的槽中。

注意：当密封环开始进入有倒棱的孔腔中时，在安装之际必须注意适当地压缩密封环。

（2）将涡轮叶轮和轴插到轴承壳中。用干净的润滑油润滑转子轴和增压器轴承。将增压器轴承套到轴上并插到轴承壳孔中。

（3）使用一段管或心轴将止推垫圈顶住在轴的端沿，检查增压器轴承在轴上的端隙。此间隙应符合规定。

（4）将新的止推垫圈安置到涡轮轴上。使止推垫圈上的记号与转子轴端的平衡记号相对准。垫圈上的平衡记号必须朝外。如果垫圈上无记号，，则两边均可朝外。

（5）用清洁的润滑油润滑油封板孔。将凡有密封环端装入油封板孔的导引腔中。用轻轻的压力压缩密封环丙将油封套推入孔中。一定要使油封套的边缘与油封板的叶轮端相齐平。

注意：从油封板的内侧安装油封总成，密封环必须向着板的外侧。

（6）润滑新的黑色O形圈，并将其装到油封板的槽中，如图4-24所示。在轴承孔中涂上一层润滑剂。将油封板套到轴上，并将其对准使油封板的轴承座盖住增压器轴承凸缘的两侧。将油封板压到轴承壳中，直到该板顶到凸肩时为止。

注意：在安装油封套前，要检查止推垫圈上的记号与转子轴端上的记号是否对准。

（7）支住转子并小心地整个总成移置于压力机上。用高压润滑脂润滑转子外径，并将压缩机叶轮安置在轴上，使压缩机叶轮上的平衡记号与轴端的平衡记号相对准。将空气压缩机叶轮压装到轴上，直至叶轮顶到套筒时为止。

（8）在转子轴上安装新的锁紧螺母。用力矩扳手将螺母旋紧到最大力矩13.6～14.7N·m。

注意：不要将螺母拧得过紧，否则将使轴产生变形、止推垫圈扭曲，从而可能出现漏油现象。

（9）为防止卡住，要用一种耐热油脂润滑涡轮壳孔。使涡轮一端朝下，将转子总成插入涡轮壳中。对准拆卸前做好的记号。如果所有的零件均的到了适当的清洁，那么用手即可将它们装入壳中而不需使用压力来装配。

（10）将新的红色O形圈安装到轴承壳的槽中。用柴油机机油少许润滑O形圈，以防止在安装压缩机壳时刮坏O形圈。

（11）安装空气压缩机壳，并对准记号。将V形箍带安置在两外壳的周围，使V形箍带上的开口与机油机油口和回油口对号。用新的螺栓、平垫圈和锁紧螺母将箍带固紧。扭紧螺母到规格表中所列的数值，如图4-27所示。检查涡轮壳和V形箍带之间的间隙。最小间隙必须为0.89mm。

注意：不要超过推荐的力矩值，否则将会引起箍带变形和箍带松弛。不要再使用过程中再次扭紧箍带。

（12）按如下方法检查增压器涡轮一端和压缩机一端的径向间隙：

① 将转子轴轴向推压。

② 用塞尺检查叶轮顶部与孔之间的最小距离。对于增压器，空气压缩机一端的间隙必须为0.028～0.039mm；涡轮一端的间隙必须为0.058～0.008mm。 

2、增压器日常维护

      为了维持增压器能够正常运行，增压器的日常管理要点如下：

（1）在运行中应测量和记录下列主要运行参数:各缸排烟温度、涡轮前后温度、增压器的转速、空气滤器和空冷器的压降扫气箱中的压力空冷器前后的温度与冷却水的进出口温度及轴承润滑油的油位、温度和压力等。并根据检查的参数判断涡轮增压器的工作状态，以确定必要的检查、调节和检修方案。

（2）涡轮增压器运行时应经常用金属棒或其它专用工具细心倾听增压器中有无异常声响和运转是否平稳。转子不平衡时会发出钝重的嗡嗡声。

（3）增压器是高速回转机械应特别注意轴承的润滑。轴承为外部供油润滑时，要注意检查重力油柜的油位及滑油进口压力和出口温度。轴承为自身供油润滑时，应注意检查油池中的油位,油量不足应及时补充。

（4）如果柴油机停车时间较长(超过一个月)应将增压器转子转动一个位置以防止轴弯曲变形。增压器再次投入使用前应通过起动空气吹动使之短时转动用金属棒倾听运转是否平稳、有无杂音和阻滞现象。

（5）拆装增压器时应事先阅读说明书以了解其内部结构、拆装顺序和所需的专用工具。拆卸时应注意各可拆零件的相对位置。组装时应注意装配间隙及间隙的调整方法对一些重要间隙要严格控制。

 三、增压器装配后测试方法

1、轴向移动量测量

（1）目的：检查转子轴向间隙是否在允许范围内，防止因间隙过大导致轴承磨损或叶轮摩擦壳体。

（2）方法：使用千分表固定在涡轮壳出口法兰上，测量棒顶在涡轮叶轮六角台肩平面。手动推拉转子轴，记录最大轴向移动量，标准值应 <0.25mm，超差需检查止推轴承及推力片。

2、压气机径向间隙测量

（1）目的：确保叶轮与壳体间有足够间隙，避免运转时摩擦。

（2）方法：用手指径向按压转子轴自锁螺母，用厚薄规测量叶轮叶片与壳体最小间隙。标准间隙应 >0.15mm，过小需拆卸检查。

3、执行器压力-位移测试

（1）目的：验证废气旁通阀（Wastegate）或可变截面涡轮（VGT）执行器的响应精度。

（2）方法：连接高压气源至执行器进气管，逐步增加气压。检测推杆行程（如 1.0±0.01mm）及对应压力（如 850±10mmHg），需使用高精度传感器（如电子尺或编码器）。若行程超差，调整气压或检查执行器机械结构。

4、动态性能测试

（1）台架试验：通过外源压缩空气或加热气体驱动涡轮，测试压气机效率、涡轮转速、增压压力等参数。记录喘振点、最高转速下的稳定性及温度分布。

（2）实车测试：使用压力传感器（如WPS500X）连接进气歧管，监测节气门全开（WOT）时的增压压力曲线，分析涡轮迟滞和峰值压力是否达标。

5、密封性与泄漏检测

（1）润滑油路密封测试：检查轴承部位是否漏油，确保密封环（如活塞环）安装正确。

（2）气路密封测试：对进排气管道加压，检测是否有泄漏（如旁通阀、泄压阀管路）。

6、耐久与可靠性测试

（1）超速试验：短时超速运行（如120%标定转速），验证转子强度。

（2）循环工况测试：模拟实际使用中的转速、温度变化，评估长期可靠性。

7、故障诊断与功能验证

（1）旁通阀/泄压阀测试：手动检查拉杆活动是否灵活，卡滞会导致增压不足。

（2）电子控制系统测试：验证ECU对增压压力的调节功能，避免过增压或控制失效。

总结：

涡轮增压器利用排出废气的热量及流量，涡轮增压器能提升发动机的输出功率或者在同等输出功率下提升燃油经济性，但需配合中冷器（降低进气温度）和发动机强化设计使用。可通过上述的测试方法，全面评估增压器的装配质量与性能，确保其在实际运行中的可靠性。