祝先标 柴洪磊 孙泽

摘 要：涡轮增压器是影响发动机性能的关键部件，其工作效率高低直接影响发动机的性能。国六柴油机产品在开发过程中，发生增压器效率下降问题，进而导致发动机性能不足。经调查增压器、发动机、机油等多方面因素，确认机油抗氧化性能不足是导致此问题的主要原因。

关键词：发动机;增压器;效率;机油

中图分类号：U672 文献标识码：A

0 引言

增压器作为一种高效、节能、科技含量高的环保型产品，具有改善汽车发动机尾气排放污染、提高发动机的功率和重量比、提高发动机的扭矩特性、降低燃油消耗和发动机噪音等优点。随着排放法规的不断升级，增压器已经成为现代汽车和工程机械的标准配置。

1 增压器工作原理

增压器主要由涡轮机和压气机构成，其原理是利用发动机排出的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后在送入气缸。当压气机压壳与叶轮发生卡滞时会影响增压器工作效率。

2 故障描述

某型国六柴油发动机在项目开发阶段进行热冲击试验考核时，试验进行至200 h时，发动机性能出现大幅下降，同时伴随出现增压压力减小，进气量由630 L/min下降至605 L/min，性能下降幅度已超出可靠性试验设计指标。增压器增压压力降低，造成增压器工作效率和发动机进气量下降，从而引起发动机动力性降低。具体信息见表1所示。

由上表可以看出，随着增压器性能的下降，增压压力和发动机进气量出现不同程度的下降，进而导致发动机动力性下降超过3%，且随着可靠性时间的增加，发动机性能下降程度和由此产生的后果不可预测。

随着国六排放法规逐步实施，国六项目的开发周期一直是各大主机厂关心的问题。所以，亟待解决增压器效率下降过多问题，以保证国六产品尽快开发完成，抢占市场先机。

3 原因分析

发生动力下降故障后，对故障增压器进行拆解，发现增压器压气机壳体内部出现结焦积碳，导致压气机叶片与积碳干涉，造成旋转阻尼增大，进一步影响增压器效率。增压器压壳结焦位置具体见图1所示。

通过对故障的FTA分析，如图2，通过发动机自身性能表现，可以排除发动机的原因，原因调查主要从增压器本体故障和机油因素两方面进行。

为了调查分析增压器结焦的具体原因，排除增压器自身的问题，更换不同平台的其他机型，使用同一试验工况并保持试验边界条件一致，进行台架试验。试验结果表明，其他机型也出现类似故障现象，对试验后增压器进行拆解，发现增压器压气机内部也出现类似结焦积碳，影响增压器效率，如图3所示。

结合故障调查结果和增压器工作原理，产生此问题原因主要包括增压器本体故障、发动机呼吸系统故障和机油性能不足。经确认增压器密封环、轴承等部件无异常磨损，密封正常;发动机活塞漏气量、窜油量满足设计指标，且一致性良好，因此工作重点放在排查机油因素。

使用竞品机油进行台架试验，更换全新增压器，试验运行200 h，发动机性能与增压器效率均无异常变化，可以满足使用要求。如果机油抗氧化性能不足，会促进机油产品结焦。抗氧化剂加剂量和三类基础油添加比例是影响机油抗氧化性能重要因素。进行开发机油与竞品机油抗氧化性能对比试验，确认抗氧化性能差异，分别进行旋转氧弹和氧化诱导期试验，结果显示开发机油抗氧化性能低于竞品机油。通过与机油厂家一起调查分析，确认竞品机油抗氧剂和三类基础油添加比例相对较高。两项参数均是影响机油抗氧化性能的重要因素。

4 整改验证

4.1 对策实施

参照竞品机油，提升开发机油中抗氧剂及三类基础油添加比例，并进行润滑旋转氧弹和氧化诱导期试验，确认其抗氧化性能，结果如图5所示，达到竞品机油水平。

4.2 效果检查

使用优化后机油样品，进行试验验证，确认发动机性能及增压器效率。试验采用了前期发生故障的样机和试验工况，更换全新增压器，试验共运行200 h，与原发生故障时间保持一致。经验证增压器效率（增压压力）下降幅度1.6%，额定点功率下降0.4%，进气量下降0.5%，增压器压气机叶轮无卡滞，增压器结焦状态见图6所示，发动机及增压器性能数据见表2所示。

4.3 措施巩固

要求机油厂家按测试油调配机油，并提供检测报告和红外光谱曲线，固化机油的配方。在巩固期间内，监控台架试验及行车试验状态，反馈增压器状态无异常。

同时将开发验证结果应用推广其他柴油机平台，经全速全负荷试验和模拟道路等试验确认，增压器效率（增压压力）无下降，额定点功率、进气量下降幅度无异常，增压器压气机叶轮无卡滞。

5 结束语

经问题验证调查，发现引起增压器效率下降根本原因是机油抗氧化性能不足，导致发动机呼吸系统携带机油在增压器压壳处凝结氧化，产生结焦积碳，进而影响增压器叶轮正常转动。

通过此次问题调查及研究，可以确认机油对增压器正常工作是有影响的。针对量产售后市场机油使用需要进行专项定义，包括机油质量等级、抗氧化性能，不能让客户盲目选择，避免出现增压器效率下降，影响发动机性能。从而提高产品可靠性和竞争力。

参考文献：

[1]陈家瑞.汽车构造：第3版[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]石俊峰.汽車润滑解码[M].北京：中国石化出版社，2012.