Awarie turbosprężarki z olejem w roli głównej

, 26 czerwca 2020, 14:48

Olej, a raczej jego wyciek, jest jedną z najczęstszych przyczyn awarii, z którą zgłaszają się klienci do warsztatów. Do wycieków zarówno na zewnątrz turbosprężarki, jak i tzw. brania oleju przyczyniają się problemy z systemem uszczelnień w turbinie, które są powodowane przez różne czynniki wpływające na ich degradację.

Ciśnienie uszczelnia turbinę

Uszczelnienie w systemie doładowania turbosprężarką można nazwać mianem „aktywnego”, ponieważ ulega pełnemu doszczelnieniu w momencie wzrostu ciśnienia w korpusie po stronie spalin, jak i powietrza, a także przez ruch obrotowy. Ciśnienie powietrza, zarówno po stronie gorącej, jak i zimnej, jest zawsze wyższe od ciśnienia oleju. Powoduje to jego odseparowanie i uszczelnienie układu przez zastosowanie tzw. odrzutnika oleju wraz z pierścieniem uszczelniającym, który dopiero podczas ruchu obrotowego wałka turbosprężarki odrzuca olej siłą odśrodkową na zewnątrz do specjalnych przestrzeni olejowych, który następnie grawitacyjnie spływa do miski olejowej.

Wzrastające ciśnienie sprawia, że zamontowany stalowy pierścień uszczelniający zostaje dociśnięty zarówno po stronie gorącej (przez spaliny), jak i zimnej (przez powietrze). Klasyczne uszczelki olejowe typu O-ring nie są używane do budowy turbosprężarek, ponieważ w przypadku tego podzespołu zwyczajnie nie zdają egzaminu ze względu na bardzo wysokie wartości osiągane w zakresie prędkości obrotowych (sięgających 250 tys. obr/min) oraz wartości temperaturowych (sięgające nawet 1 200 stopni Celsjusza).

Układ doładowania zaczyna „puszczać” olej

Wycieki oleju owszem przyjmują główną rolę (w rozumieniu bycia symptomem) w potencjalnej awarii turbosprężarki, ale przeważnie nie jest to jego bezpośrednią przyczyną, co pokazuje przykład zanieczyszczonego oleju jako przyczyny awarii.

Brudny olej, który ma w sobie opiłki metalu, jest objawem przyspieszonej degradacji innego podzespołu i jeśli zanieczyszczony olej nie zostanie przefiltrowany przez filtr oleju, który może być zablokowany, uszkodzony, niskiej jakości lub jego zawór przelewowy będzie niesprawny, to doprowadzi do przetarć na łożyskach turbosprężarki. Można uniknąć tego rodzaju uszkodzeń, regularnie wymieniając olej oraz filtry co 10-15 tys. km.

Kolejną przyczyną doprowadzającą do uszkodzenia turbiny są przerwy w dostarczaniu oleju (przez ok. 4-5 sek.), które mogą doprowadzić do wypalenia oraz wypolerowania powierzchni łożysk. Przerwy w systemie smarowania turbosprężarki są spowodowane przez niskie ciśnienie oleju (złe funkcjonowanie systemu smarowania), zanieczyszczenie oleju przez paliwo, gdy pojazd stał dłuższy czas nieużytkowany lub przez błędy w procesie wymiany oleju i filtra olejowego oraz wymianie lub regeneracji turbosprężarki.

Groźniejszym zjawiskiem od przerwy w dostarczaniu jest niedobór ciśnienia oleju, który poza wyżej wymienionym wypaleniem oraz wypolerowaniem powierzchni łożysk, powoduje także przebarwienia termiczne. Możliwą przyczyną wystąpienia niskiego ciśnienia jest uszkodzona pompa olejowa, uszkodzony przewód smarujący (niedrożny, zgięty lub złamany), zbyt niski poziom oleju, a także nawet zbyt długi postój odpalonego pojazdu na bardzo pochyłym terenie.

Olej cieknie, ale turbo zdrowe

Zdarzają się przypadki rozszczelnionego układu doładowania, które nie wynikają z jego uszkodzenia, natomiast są ostrzeżeniem o anomaliach występujących w innej części silnika. Są nimi m.in. przedmuchy silnika i nieprawidłowo działający system odpowietrzania układu korbowego.

Ruch tłoków powoduje powstawanie podciśnienia, które ułatwia spływ grawitacyjny oleju do miski olejowej. Jednak nawet niewielkie zwiększenie ciśnienia w skrzyni korbowej blokuje swobodny spływ oleju z turbosprężarki. Efektem jest jego wyciek (szczególnie na stronę układu wydechowego). Na zwiększenie ciśnienia w skrzyni korbowej ma wpływ przepuszczanie gazów przez pierścienie oraz prowadnice zaworów, a także przenikanie gazów przez pierścienie tłokowe.

Za źle działający system odpowietrzania układu korbowego (jak wiadomo, turbina bierze udział odprężaniu skrzyni korbowej), odpowiada nieprawidłowe separowanie oleju w odmie, które skutkuje pojawieniem się oleju na kole kompresji turbosprężarki, a następnie w intercoolerze.

Bardziej błahymi powodami rozszczelnienia turbosprężarki jest niedrożny przewód spływu oleju, który może być zagięty lub zanieczyszczony przez przepracowany, lub przepalony olej. Nawet zbyt wysoki poziom oleju w silniku może powodować blokowanie jego swobodnego spływu do miski olejowej.

Krzysztof Pawlak: Jakie są najczęstsze przyczyny wycieków oleju z turbosprężarki i co za nie odpowiada?

Jacek Ratajczak, Branch Manager w firmie MotoRemo: Wycieki oleju z turbosprężarki, to jedne z najczęściej spotykanych problemów. Nie zawsze jednak wyciek przesądza o awarii turbosprężarki, ponieważ istnieje kilka przyczyn wywołanych przez inne elementy jednostki napędowej, np. może być niedrożny przewód spływu oleju, zmniejszenie średnicy spływu oleju przez źle dobraną uszczelkę (stosowanie silikonu zamiast/razem z uszczelką), zbyt wysoki poziom oleju w silniku, który blokuje jego swobodny spływ do miski (szczególnie często spotykany w silnikach wyposażonych w filtr cząstek stały), nadciśnienie w skrzyni korbowej silnika, może być spowodowane złym stanem silnika, kiedy występują przedmuchy.

W przypadku jakich wycieków turbosprężarka kwalifikuje się do regeneracji a przy których nie?

Wycieki, których przyczyna leży poza turbosprężarką, czyli nie wynikają bezpośrednio z jej awarii, nie wymagają regeneracji turbosprężarki pod warunkiem usunięcia przyczyn ich powstania. Na przykład, kiedy olej wpada na koło kompresji wraz z zasysanym powietrzem, wystarczy wymienić odmę bez konieczności ingerencji w turbosprężarkę. Oczywiście jednocześnie trzeba pamiętać, o tym, że zbyt długo utrzymujący się stan wycieków z odmy może doprowadzić finalnie do uszkodzenia turbosprężarki. Olej przykleja się do łopatek koła kompresji, powodując z czasem utratę wyważenia.

Natomiast w przypadku stwierdzenia mechanicznych uszkodzeń elementów układu wirującego lub przy zwiększonym luzie wałka, wycieki oleju kwalifikują turbosprężarkę do naprawy lub wymiany.

Czy niedobór oleju silnikowego w jednostce spalinowej może doprowadzić do szybszego zużycia elementów turbosprężarki lub nagłej awarii np. przez zerwany film olejowy lub opóźnione wtłoczenie oleju do podzespołu?

Aby zrozumieć istotę problemu, należy uświadomić sobie, jak precyzyjna jest budowa turbosprężarki. System ułożyskowania skonstruowany jest w taki sposób, że tuleje umiejscowione są pomiędzy nieruchomą obudową rdzenia turbosprężarki oraz obracającym się z dużymi prędkościami wałkiem turbiny. Konstrukcja uniemożliwia jakąkolwiek styczność współpracujących ze sobą elementów w całym zakresie pracy turbosprężarki. Wraz z funkcją smarowania oraz chłodzenia, powstały film olejowy ma również za zadanie zapewnić stabilność pracy wałka i koła turbiny przy jednoczesnym zachowaniu krytycznych tolerancji luzów rzędu kilku mikronów.

Prędkości obrotowe współcześnie produkowanych turbosprężarek sięgają 300 tys. obr/min. Łatwo sobie zatem wyobrazić, jakie konsekwencje może spowodować niedostateczna ilość oleju. W krótkim czasie dochodzi do wypalania i wycierania się elementów (najczęściej łożyska wcierają się w powierzchnię wałka), a następnie powstawania nadmiernych luzów w układzie wirującym. Przykładowe przyczyny powstania awarii:

  • zbyt niski poziom oleju w silniku (turbosprężarka nie jest wystarczająco smarowana i chłodzona),
  • stosowany jest olej niskiej jakości, nie odporny na panujące temepratury,
  • blokada, najczęściej przez karbonizację, przewodu doprowadzającego olej oraz kanałów olejowych wewnątrz turbosprężarki (blokada przepływu oleju),
  • gwałtowne wyłączenie silnika,
  • niska wydajność pompy olejowej,
  • zużyty, zablokowany lub słabej jakości filtr oleju,
  • rozcieńczenie oleju paliwem wskutek częstej regeneracji filtra cząstek stałych (jazda na krótkich odcinkach),
  • wydłużone okresy między przeglądami,
  • rozcieńczenie oleju wodą z powodu wycieku spod uszczelki głowicy,

Aby zapobiec uszkodzeniu turbosprężarki, zaleca się przestrzeganie niektórych żelaznych zasad:

  • należy stosować dobrej jakości olej silnikowy i filtr oleju, zgodnie z zaleceniami producenta pojazdu,
  • należy przestrzegać zalecanych odstępów miedzy przeglądami,
  • przewody zasilające oraz spływowe oleju powinny być wymienione na nowe,
  • zawsze należy stosować nowe uszczelki olejowe,
  • silnik powinien być schłodzony po jeździe z dużą prędkością oraz rozgrzany przed osiągnięciem wysokiej prędkości,
  • należy unikać jazdy wyłącznie na krótkich dystansach.

Większość awarii turbosprężarek związanych jest z problemami układu olejowego. Prawidłowo traktowana turbosprężarka powinna bezawaryjnie działać tak długo, jak długo pracuje silnik, dlatego tak ważne jest przestrzeganie zasad prawidłowej obsługi silnika turbodoładowanego.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!