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Holset增压器产品说明及维护保养手册


Holset增压器产品说明 及维护保养
无锡康明斯涡轮增压技术 有限公司
2009年5月

Holset增压器故障鉴定
增压器结构及工作原理介绍 增压器拆检过程 增压器故障形态分析

产品安装使用及维护保养

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增压器组成部件 - HX



? Holset Engineering Co Ltd..

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增压器工作原理介绍
涡轮端
涡轮壳接到发动机排气管道上 废气驱动涡轮壳中的涡轮叶轮 涡轮叶轮带动同轴上的压叶轮 越多的废气通过涡轮壳,涡轮 叶轮就转得越快 随着涡轮转速的增加压叶轮转速 也增加,这样更多的空气通过空 滤器后进入压壳

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增压器工作原理介绍
压气机端
转速越快吸进去的空气越 多 空气进入压壳后通过压叶 轮及扩压区 压叶轮及扩压区使空气压 力增大并压入发动机

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增压器工作原理介绍
轴承系统
增压器与发动机使用同样 的机油 机油既作为润滑油又作为冷 却油 机油加压后进入中间壳,通 过浮动轴承和止推系统

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增压器工作原理介绍
浮动轴承和止推轴承

止推轴承止推面厚度差 大约为50微米。

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增压器工作原理介绍
轴承系统
浮动轴承可以自由转动(轴转 速的10-30%) 为了能正常工作,浮动轴承与 中间壳及轴间以及止推轴承与 定套间应建立油膜(最低厚度 4μm) 油脏,进油孔堵塞将导致增压 器重损坏

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增压器工作原理介绍
轴承系统
增压器高速运转时产生大 量热量, 同时涡轮端有大量 热量传到中间壳中,机油可 以带走部分热量, 从而降低 中间壳及轴承的温度

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增压器工作原理介绍
密封系统
在增压器涡端和压端都有 密封环环 密封环的作用是有效密封 以免废气和空气进入中间 壳及防止漏油 涡端压端孔腔表面必须 光滑无划痕
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增压器拆检分析
拆下压气机壳 取下核心部件

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拆下涡轮壳,检查压壳 和涡轮壳有无碰擦磨损 痕迹

增压器拆检分析
取下挡圈

拆下气封

取出O型橡胶密封圈 检查O型密封圈有无损坏
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增压器拆检分析
从气封板中取出轴封 检查孔中有无磨损或划伤的痕迹

从轴封上取下密封环

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增压器拆检分析

取出止推轴承和定距止推套,检查止推轴承油孔有无堵塞(止推 轴承损坏的常见原因),检查止推轴承和定距止推套有无变色和 拉伤 如果径向间隙较大,很可能浮动轴承也损坏了

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增压器拆检分析
取出压气机端轴承挡圈,取出浮动轴承, 检查浮动轴承内外表面有无拉伤痕迹,如 有,常常由于机油受污染或机油脏而引起

取出涡轮端浮动轴承,这个轴承比压 端浮动轴承颜色深 (这边温度较高)

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初步判断增压器是否产生故障 检查相关间隙
检查增压器轴向游动量和径向间隙(如果轴向游动量大于 0.15mm,单边径向间隙小于0.10mm,则增压器需要拆开进行 检查)。

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增压器型号 H1C/WH1C H1E/WH1E HX25W HX27W HX30/HX30W HX35/HX35W HX40/HX40W HX50/HX50W HX52/HX52W HX55/HX55W HT3B HX80 HE211W HE221W HE351W HY35W

轴向游动量(mm) 0.025-0.127 0.025-0.127 0.051-0.127 0.051-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127 0.051-0.178 0.025-0.152 0.051-0.127 0.051-0.127 0.025-0.127 0.025-0.127

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如果轴向游动量 > 0.15mm 则增压器必须维修检查

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增压器型号 H1C/WH1C H1E/WH1E HX25W HX27W HX30/HX30W HX35/HX35W HX40/HX40W HX50/HX50W HX52/HX52W HX55/HX55W HT3B HX80 HE211W HE221W HE351W HY35W
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径向间隙(mm) 0.305-0.457 0.330-0.508 0.381-0.660 0.381-0.660 0.330-0.508 0.330-0.508 0.330-0.508 0.381-0.610 0.406-0.610 0.406-0.610 0.381-0.584 0.254-0.787 0.381-0.660 0.381-0.660 0.326-0.508 0.326-0.508

如果叶片与壳体间最 小间隙(径向间隙) < 0.10mm 则增压器必须维修检 查 浮动轴承-中间壳 0.07-0.08mm 浮动轴承-主轴 0.03-0.04mm

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初步判断增压器是否产生故障 检查增压器外观

检查压气机端吸 气口,看压叶轮 是否被异物打坏

空气进气口

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初步判断增压器是否产生故障 检查增压器外观
检查涡轮壳进气口 是否有异物打坏的 痕迹
注意:除非很严重的情 况,即使涡轮已经被异 物打坏,也很少在涡壳 进气口上留下痕迹。

涡轮壳进气口
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增压器失效最常见的原因
? 供油滞后 ? 缺油 ? 异物打坏 ? 机油脏 ? 过热 / 热停车 ? 增压器常见的失效现象 - 漏油的原因

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供油滞后引起典型故障

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失效分析-供油滞后

浮动轴承

? 浮动轴承外圆,内孔,有时端 部擦亮或高温发蓝

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失效分析-供油滞后
止推轴承

?

配合面擦亮 和磨损

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供油滞后最明显的原因?

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失效分析-供油滞后
原因 : ?进油管受阻(或太小) ?机油不符合发动机厂家要求或机油污染 ?机油泵故障 ?机油过滤器阻塞 ?增压器长时间未使用 ?安装增压器时未预润滑

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缺油引起的增压器 典型故障

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失效分析-缺油
涡轮部件 高温变色(如图示)

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失效分析-缺油
止推轴承 ? 高温变色(如图示)

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缺油最常见的原因是什么?

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失效分析-缺油
原因 : ? 进油管受阻或破裂
? 发动机缺油或机油压力太低 ? 机油泵故障 ? 机油过滤器阻塞 ? 安装机滤前未加注机油 ? 中间壳进油口阻塞

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异物打坏 增压器引起的典型故障

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失效分析 - 异物打坏
原因:异物来自空滤器/进气管
异物打坏压叶轮端面

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失效分析 - 异物打坏

异物将涡轮外圆打坏

原因: 异物来自发动机

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异物打坏的最明显的 原因是什么?

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失效分析 - 异物打坏
原因 : ? 空滤破损或空滤与增压器进气口连接处破损 ? 维护保养时脏物进入进排气管 ? 发动机零件异常损坏 ? 使用劣质假冒空气滤清器

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机油脏 引起的增压器典型故障

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失效分析 - 机油脏

主轴
机油脏包括两层含义: 1.机油内混入直径较大 的颗粒杂质。 2.机油内混入燃油、水、 冷却剂等物质。
主轴在浮动轴承 处磨损、划伤

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失效分析 - 机油脏

浮动轴承
? 导致浮动轴承内圆和外 圆划伤(颗粒杂质导 致)

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失效分析 - 机油脏
中间壳(图示) 导致中间壳内孔严重划 伤,可能阻塞进油孔 (颗粒杂质导致)

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失效分析-机油脏
新的浮动轴承 机油受污染后的浮动轴承

检查浮动轴承颜色,因使用而自然带暗的颜色可以接受。 如果表面阴暗并带粉末状,则可能机油中混有冷冻剂(水等)止 推轴承情况也是如此。此时虽然轴承表面没有划伤痕迹,但是轴 承可能已经磨损。
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失效分析 - 机油脏
浮动轴承间隙 (H1/WH1/HX系列) C C = Max = E S 0.084mm 0.042mm
C

人的头发(0.076mm)
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机油脏的最明显的 原因是什么?

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失效分析 - 机油脏
原因 : ? ? ? ? ? ? 机油滤清器没按要求定期更换 维护保养时脏物进入进油管 使用劣质/假冒机油滤清器 使用劣质机油 机油高温变质产生积碳等固体颗粒 使用劣质假冒增压器备件(毛刺去不干净)

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过热 / 热停车引起的增压器 的典型故障

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失效分析-过热 / 热停车

涡轮部件 ? 积碳

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失效分析-过热 / 热停车

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失效分析-过热 / 热停车
浮动轴承 ? 内孔外 圆积碳

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失效分析-过热 / 热停车
为什么停车、启动前要怠速3~5分钟

340
停车前未怠速运行 CF级别机油 工作极限温度 停车前怠速1分钟 停车前怠速2分钟 停车前怠速3分钟

300 260 220 180 140 浮动轴承温度oC

0
54

60

120

180

240

300

360

怠速时间 (秒)

过热 / 热停车最主要的 原因是什么?

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失效分析-过热 / 热停车
原因 ? 排气温度过高 ? 机油温度过高 ? 重复热停车(停车前未怠速3-5分钟) ? ? ? 空滤器阻塞 劣质机油 其它导致增压器不能正常工作的情况

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漏油常见的原因

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失效分析-漏油
增压器为什么会漏油? 增压器漏油绝大部分是假性漏油,即并非因增压器损 坏而漏油。 注意: 1.通常的压端漏油不会损坏增压器除非止推轴承损坏, 典 型的原因是空滤器堵塞或进气管损坏. 2. 长期的涡轮端漏油会产生积碳而损坏增压器.

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失效分析-漏油
假如不是假性漏油,通常是因为积碳、机油脏、缺油、异 物打坏压叶轮或涡轮导致叶轮擦壳等损坏密封环后造成漏 油。这种情况通常是由于增压器同时存在其他故障,而非简 单的只是漏油。

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失效分析-漏油
增压器密封系统
密封环的作用是有效密封以免 废气和空气进入中间壳及防止 漏油 密封环的原理与内燃机活塞环 相似,靠的是环两侧的压力差 来密封 机油进油压力在2-4bar/cm2 , 但是机油通过浮动轴承后,由 于沿程损失,其能量已消耗殆 尽,密封环附近机油压力非常 小(密封环靠近中间壳一侧压 力约等于曲轴箱压力值)
密封环靠近中 间壳一侧压力 约等于曲轴箱 压力

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失效分析-漏油
增压器漏油一般分为三种情况: 1. 压端漏油

2. 涡端漏油

3. 两端漏油

4.排气制动对漏油的影响

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失效分析-漏油
1.压端漏油
仅仅压端漏油绝大部分是假性漏油,通常的原因是进气压力不 足,常见原因包括:

空滤器堵塞导致进气受阻 进气管变形 进气系统漏气(进气歧管,中冷器及发动机其余进气管道)

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失效分析-漏油

检查空滤后端的压力降,不得大于约0.63bar
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失效分析-漏油
进气受阻

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失效分析-漏油
进气受阻

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失效分析-漏油
2.涡端漏油 2.1仅仅涡端漏油绝大部分是由于涡端积碳磨损密封环,导致密封环损坏漏
油,至于积碳的原因需要进一步分析。 2.2 如果在涡壳进气流道中发现油迹,请仔细辨别是否为柴油,如果是柴油, 请检查发动机燃油系统和气门正时。

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失效分析-漏油
3.两端漏油 1)增压器回油完全靠机油自身重力,回油不畅将导致增压器涡端
和压气机端漏油。 如果增压器两端同时漏油,可能回油不畅。 2)发动机长时间怠速运转(超过20min)导致涡压两端气压不足, 导致两端漏油。

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失效分析-漏油

Restriction 回油受阻
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失效分析-漏油 两端漏油常见原因:
回油管堵塞或撞弯/回油法兰垫片开口太小 发动机下排气大(发动机活塞环或衬套磨损,进、排气门或活 塞结焦) 发动机曲轴箱中气压过高(检查曲轴箱通风系统) 中间壳油腔积碳使油腔变窄 发动机油底壳油面太高(增压器回油管机油出口高度应高于油 底壳最高液面)
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失效分析-漏油
排气制动与漏油的关系
在比较长的陡坡路况下,卡车下坡过程中经常使用排气制动,在 碟阀完全关死时,排气岐管内压力迅速升高,同时切断燃油供给,此 时具有很好的制动效果,但是柴油机进气管内不能建立连续的、足够 大的压力,会导致增压器压端漏油。 同时柴油机下排气增大,曲轴箱 压力升高,容易造成增压器回油不畅,造成增压器两端漏油。

建议:司机不要连续长时间使用排气制动,以免导致增压器漏油。 涡端漏出的机油会在高温下形成积碳,最终导致密封环磨 损。
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失效分析-漏油

错误的漏油检测--将增压器压壳出气口与中冷器连接端断开,启动发 动机去检测增压器是否漏油 实际上,该方法回导致压端100%的漏油,因为压 壳出气口短开连接,压气机叶轮背压无法建立,由 于进油压力的作用,将导致润滑油从压端渗出.

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产品安装使用及维护保养- 安装检查
1.检查发动机进排气管路 检查空滤器是否清洁,空滤不干净会引起增压器漏油。 检查压气机进气管路和涡轮前发动机排气管路是否有杂物, 以防杂物打坏压叶轮和涡轮。

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产品安装使用及维护保养- 安装检查
2.检查增压器进油管路 检查机油滤清器是否需要更换,更换后的滤清器内应注满干 净机油。 检查增压器进油管是否干净,进油管不能扭曲、阻塞。 如果增压器进油管路使用密封垫片(不得使用密封胶),检 查垫片是否有腐蚀、变形现象,如果有则更换垫片。

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产品安装使用及维护保养- 安装检查
3.检查增压器回油管路 回油管不能扭曲、转折或阻塞,回油管面积应大于或等于增 压器回油口面积。 检查回油口垫片是否变形,垫片不能挡住回油口 检查发动机曲轴箱油面位置,如太低,应加油,如油面太 高,请放掉多余的油以保证正常油面。 如机油变脏或变质,应及时更换。更换机油应在热态下进 行,(或用柴油仔细清洗油底壳)以免脏物粘在油底壳。机 油应使用发动机厂家指定的牌号。

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产品安装使用及维护保养- 安装检查
4.预润滑涡轮增压器 增压器安装到发动机上,暂不接进油管,先从中间壳进油口 向增压器内加入干净的机油,并用手转动转子,使增压器轴 承系统充满机油后再接进油管。 用手转动增压器转子,如果叶轮滞转或有摩擦壳体的感觉请 查明原因后在安装增压器。

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产品安装使用及维护保养- 使用注意事项
增压器装配注意事项: 密封环开口朝进油口方向 挡圈开口朝回油口方向 对准动平衡刻线 锁紧螺母拧紧力矩: 15±1 Nm; 涡轮壳与中间壳连接螺钉拧 紧力矩: 26±1 Nm(HX35、HX35W系列32±1N.m) 特别提醒: 锁紧螺母为反螺纹! 拧错方向将会扭断涡轮轴(HT3B系 列为正螺纹)
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安装检查及使用注意事项 - 使用注意事项
使用注意事项: 润滑油必须过滤,最大颗粒不超过30微米。滤清器必须符合 厂家要求。 润滑油的牌号必须符合发动机制造厂家的要求。 机油等级 ≥ CF15W/40(建议CH级以上)。 发动机启动后3-4秒内,增压器进油口必须显示油压0.7公斤 力/厘米2,防止增压器的轴承系统因缺润滑油而损坏。 发动机在负载运行时油压必须在2.0公斤力/厘米2 - 4.0公斤 力/厘米2才安全;空转时油压不低于0.7公斤力/厘米2。
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安装检查及使用注意事项 - 使用注意事项
使用注意事项: 回油靠自重从增压器回油管路进入发动机中,回油管出口应 高出发动机油底壳内润滑油的液面,回油管应没有缩节。 空气压力降不得超过630mm水柱。在滤清器里的滤芯应避免 潮湿状态,因为这样会显著增加压力降。 涡轮后的排气背压不应超过500mm水柱。使用排气制动时, 限制值可适当高一些。

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安装检查及使用注意事项 - 使用注意事项
使用注意事项: 启动时注意事项 凡更换机油、机油滤清器或长期停放的发动机,启动发动机 前应盘车数圈,以预润滑增压器。 启动发动机后应怠速运转3-5分钟,保证油压达到2公斤/厘 米2 后再加负载。

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安装检查及使用注意事项 - 使用注意事项
使用注意事项: 运转中注意事项 运转中增压器进油压力应保持在2-4公斤/厘米2,运转过程 中发动机油压报警必须停车,检查运转注意增压器有无异 响,如有,应予排除;润滑油进油温度在50-80度之间(极限 温度为120度),润滑油回油温度120度;涡轮进口最高温度 700度

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安装检查及使用注意事项 - 使用注意事项
使用注意事项: 停车前注意事项 在高速及满负荷运转时,无特殊情况不可以立即停车,应逐 步降速、降幅荷。停车前怠速3-5分钟,以防因轴承缺油或 机件过热损坏增压器。 注意:怠速时间不得超过20分钟。

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日常保养
只能使用发动机厂家推荐的机油(不低于CF15W/40)。 只能使用发动机厂家推荐的机油滤清器和空气滤清器。 不在进回油口垫片上使用硅胶;不得随意调整设置放气阀。 定期更换机油/空滤器(一般8000kM)。 定期(8000kM)检查增压器间隙,轴向间隙大于0.15mm,径 向间隙小于0.10mm时必须找专业人士检查。 长期未使用(超过7天),必须拆下增压器在进油口加注机 油后方可使用。

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日常保养
严格按照上述保养要求,并在安装增压器前按照以下方 法清洗发动机或油底壳可以提高增压器使用寿命。 方法一:
1.拆掉坏增压器; 2.放净机油,加入一定量的混合油(30%机油+70%柴油); 3.把增压器进油管塞入发动机回油管内或把进油管封住; 4.启动发动机,怠速运转1-2分钟,放掉混合油,如果油脏的话,最好清洗两次, 以上工作在热车时进行; 5.清洗或更换增压器进油管,清洗油底壳,更换机油滤清器; 6.安装增压器,并在增压器进油管口加注机油预润滑后再装进油管,安装新的机油 滤清器并在滤清器内加满机油,安装其他管道; 7.启动发动机,怠速三分钟提速。

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日常保养
方法二: 1.拆掉坏增压器; 2.拆下油底壳并清洗干净,然后安装好; 3.拆下增压器进油管,清除管内的污垢杂志,内壁洗干净,然 后装在发动机上; 4.加符合发动机制造厂家规定牌号的新机油,更换新的符合发 动机制造厂家规定的机油滤清器; 5.先不安装增压器,把增压器进油管连接到回油管,启动发动 机,怠速三分钟。

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