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首頁>汽車知識>『渦輪增壓器』故障原因的探討?

一般渦輪增壓器會故障的原因、除人為疏忽外、其餘均是潤滑問題所導致的渦輪損傷。
因潤滑問題所導致渦輪損傷的原因不外忽:1.機油供給遲滯 2.機油油污染3.潤滑系統循環不良。

渦輪增壓器的構造很簡單,由引擎排放的廢氣來驅動渦輪葉片,在經過中心軸連動另一端的壓縮葉片,
迫使新鮮空氣在高壓力下進入引擎。通常壓縮端裝置在空氣濾芯和進氣歧管之間,而渦輪端則在排氣歧管 下方集中排氣驅動葉片。

●由於是以高壓將大量的空氣壓縮進入引擎燃燒室,能混合較多的燃油並且有效的燃燒,(壓縮比提高),所 以可以產生較大的動力。

●渦輪增壓器裝置基本上並不需要特別的維護保養,但是為確保長期穩定的運轉,需注意持續供應潔淨優質 的『機油』『空氣』,幾乎所有的渦輪增壓器裝置故障都歸因於這兩部份的缺失。

●渦輪增壓器裝置需依靠乾淨的機油持續供應來作為潤滑和冷卻之用。渦輪增壓器全速運轉時高達 200,000rpm的轉速,渦輪及壓縮葉片轉軸由兩個銅套軸承支撐,渦輪增壓器運轉時,需來自曲軸箱的高壓 機油經油道不斷的供給,使銅套軸承浮在機油油膜上高速旋轉,以減少磨擦。除了潤滑之外,更重要是 帶走渦輪軸承端的高熱。因為引擎排放廢氣雖可驅動渦輪葉片,但其溫度至少600~700度,甚致1000度以 上,這樣的嚴荷條件下,即使是短暫的油壓不足,都可能造成無法彌補的損壞。

●回到前題,因潤滑問題所導致渦輪損傷的原因不外忽:
1.機油供給遲滯 2.機油油污染不良3.潤滑系統循環不良。

機油供給遲滯發生於引擎剛起動時,低溫機油黏度較稠,流經渦輪軸承的速度較慢,無法瞬間提供機油潤滑渦輪軸承。此時如果立即猛加油門讓引擎高速運轉,渦輪軸承和軸承間不當磨損無可避免,久而久之軸承的損壞就浮現。(加油時有異音)

PS.A4渦輪增壓器潤滑靠一條70公分長口徑0.5公分油管輸送機油潤滑(管子繯繞在引擎上周圍溫度很高);而A3渦輪增壓器潤滑靠一條10公分長口徑1.0公分油管輸送機油潤滑,且油管是在引擎下方溫度較低,請問何者較容易磨損呢?

不潔的機油對任何引擎而言都是問題。高速的渦輪增壓器裝置更容易因機油裡的污染粒子而產生磨損。吸入空氣濾清不良,機油及機油濾芯未定期更換,都會使機油遭受到污染,導致軸承磨損,輸油管阻塞,而且千萬不要忽略這些微小的磨損,因為高速運轉極易造成油封漏油,隨後震動平衡不良,將使渦輪和壓縮葉片打到機體,嚴重毀損渦輪增壓器。為了對付機油的污染問題,最簡單的方法便是依照原廠的建議定期換油保養,同時更換機油濾芯,以確保引擎機油隨時保持良好的狀況。更有廠家在渦輪增壓器之前額外加裝濾油芯以保證機油的潔淨。

機油焦化肇因於渦輪增壓引擎在高速運轉後立即關機,渦輪增壓器本體高溫無法藉由機油的流動持續帶走而降溫,停流於軸承罩裡頭的機油因此逐漸的燒焦且裂解,最後在渦輪增壓器的油道(油管)內表層形成一層焦化的積垢,這積垢層不僅破壞潤滑造成軸承的拉痕,並且阻礙機油的傳熱效果,使積碳焦化加劇。如問題持續惡化,最終潤滑油管將完全堵塞,至渦輪增壓器毀損。面對渦輪端的高溫,現今的設計均採循環水道,以水冷方式來降低渦輪增壓器軸心的高溫。這種水冷卻系統可以降低渦輪增壓器本體溫度達到100度。故以上的故障都來自潤滑供應系統的缺憾。

接著我們在進一步從空氣的供給系統來探討。長期有不潔的空氣夾帶著微細的灰塵粒子會損壞渦輪增壓器,渦輪增壓引擎進氣系統需要高品質的空氣濾芯,轉速達 200000RPM的壓縮端進氣氣流裡,任何微細灰塵砂粒都足以產生嚴重的磨損。當檢查壓縮輪葉片有彎曲或破裂的情形,則可確定是否有較大的硬物侵入渦輪增壓器造成的現象。另一現象是空氣濾芯堵塞,造成進氣管和渦輪增壓器間產生壓差,機油經壓縮端的軸承油封被吸入引擎裡,接著吸入的機油燃燒使排氣冒煙,同時渦輪增壓器無法吸入足量的空氣來提升燃燒動力。

●談了這麼多的渦輪增壓器可能出現的毛病後,我們再來探討有效的對策,以免除這些問題。首先從駕駛人
開始檢討是最佳的方向。
1.冷車起動的引擎,避免立即高速運轉。理想的潤滑是讓軸承浮在機油油膜上高速運轉,所以讓引擎於中低速運轉片刻,達到正常的工作溫度,能快速的通過軸承處,將軸承撐起以減少磨擦阻力並順暢引擎。
2.引擎高速運轉之後,應有適當的緩和時間,讓渦輪增壓軸心處的高溫冷卻再關掉引擎。
3.關掉引擎之前,切勿拉高引擎轉速。這可能使機油供給瞬間不足,造成軸承損傷。
4.確實遵手保養手冊的建議定期維修保養。可能的話儘量縮短保養間隔,尤其是比較嚴荷的駕駛狀況。

●渦輪增壓引擎的潤滑油。
如何確保渦輪增壓器的效能及壽命,最重要的是正確的選用機油並定期更換。機油的選擇需遵照原廠所指定及建議的品級。
無論是汽油或柴油引擎,原廠大都會建議選用美國石油協會(API)的最高服務品級分類機油,例如 API SJ/SL或API CH-4/CI-4等等,分別給予汽油或柴油引擎使用,以提供最佳的保護。有些知名廠家 甚致有特別的規範,要求在抗氧化,抗高溫,抗磨損和維持潔淨方面進一步的保護。機油品級的要求隨著更新的引擎設計而不停的往上提升。

另外正確的SAE黏度選擇其重要性覺不亞於API的服務品級分類。黏度太稀,固然不足以保護高速高負載下的運轉;但是黏度過於濃稠,會造成供油遲滯,潤滑不良。在低溫狀況時尤其嚴重。翻開原廠潤滑黏度建議,絕大多數的廠家都推薦複級油,都傾向低黏度,例如:10W-30、5W-40、5W-30、0W- 40等。

接下來是談談合成機油的使用。合成機油是否提供渦輪增壓器引擎較好的保護,答案是肯定的。合成機油具有先天的高黏度指數,但面對上千度的渦輪增壓高溫,任何油品都無法直接承受長期的煎熬。不過良好的駕駛習慣和定期換油保養仍舊是最主要的關鍵是不可忽略的。

 
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