Dlaczego nowa turbina może się zepsuć? 7 przyczyn poza turbosprężarką    

Nowa turbina możeulec uszkodzeniu, jeśli po awarii poprzedniej turbosprężarki w samochodzie pozostanie jej rzeczywista przyczyna. Nowy podzespół będzie korzystał z tego samego układu smarowania, dolotu i wydechu oraz pracował w tych samych warunkach spalania. Dlatego przed montażem kolejnej turbiny trzeba ustalić nie tylko, co uległo uszkodzeniu, lecz także jaki mechanizm do tego doprowadził. Stan zdemontowanej turbosprężarki może wskazać kierunek tej diagnostyki, ale sam nie potwierdza jeszcze konkretnej przyczyny.

Poniższe wnioski opieramy na powtarzających się przypadkach uszkodzeń turbosprężarek oraz informacjach przekazywanych przez warsztaty zajmujące się układami doładowania. Ponad 20-letnie doświadczenie Wiatreo w branży pozwala spojrzeć na uszkodzoną turbinę nie tylko jak na część wymagającą wymiany, lecz także jak na źródło informacji o problemach w układach współpracujących z silnikiem. Taka praktyka pokazuje, dlaczego przed założeniem nowego podzespołu trzeba sprawdzić systemy, które mogły stworzyć warunki prowadzące do uszkodzenia poprzedniego.

7 przyczyn awarii turbiny poza samą turbosprężarką 

Zużyte łożyska, uszkodzone łopatki koła kompresji i przegrzana strona gorąca prowadzą diagnostykę w różnych kierunkach. Dlatego przed montażem kolejnej turbosprężarki trzeba sprawdzić układy, które mogły zmienić jej smarowanie, przepływ powietrza, ciśnienie spalin albo warunki spalania. Ten sam objaw może mieć kilka źródeł, więc znalezienie uszkodzenia nie kończy jeszcze poszukiwania przyczyny.

1. Problemy ze smarowaniem: ilość, ciśnienie i właściwości oleju

Wał i łożyska ślizgowe turbiny są oddzielone filmem olejowym. Niedobór oleju, zbyt niskie ciśnienie, niewłaściwa lepkość albo zbyt mała odporność oleju na wysoką temperaturę pogarszają smarowanie. W skrajnym przypadku wał zaczyna pracować bez wystarczającej warstwy ochronnej, co prowadzi do zużycia powierzchni łożyskowych, powiększenia luzu i zatarcia, a w ciężkich przypadkach także do uszkodzenia wału. 

Problem działa również w przeciwną stronę. Nadmierne ciśnienie, na przykład związane z nieprawidłową pracą pompy oleju, może sprzyjać przedostawaniu się oleju na stronę dolotową lub gorącą i powstawaniu osadów. Olej eksploatowany zbyt długo traci właściwości ochronne, utlenia się i koksuje, a osad pogarsza przepływ oraz pracę ruchomych elementów. Koksowaniu sprzyja także wyłączanie mocno rozgrzanego silnika bezpośrednio po dużym obciążeniu, gdy obieg oleju zatrzymuje się przy nadal wysokiej temperaturze turbosprężarki.

Przed montażem kolejnego podzespołu trzeba więc sprawdzić poziom i specyfikację oleju, ciśnienie w układzie, pracę pompy oraz drożność przewodu doprowadzającego olej. Sama wymiana turbiny nie poprawi żadnego z tych parametrów.

2. Niedrożny spływ oleju i zaburzona różnica ciśnień

Sprawne zasilanie olejem nie wystarcza, jeśli środek smarny nie może swobodnie opuścić turbosprężarki. Zwężony, zakoksowany, zagięty albo nieprawidłowo poprowadzony przewód powrotny tworzy przeciwciśnienie w korpusie. Olej może wtedy przedostawać się do dolotu lub wydechu, gdzie wysoka temperatura sprzyja jego spalaniu i powstawaniu twardych osadów

Podobny obraz może wystąpić przy nieprawidłowej różnicy ciśnień między stroną dolotową i wydechową. Opór po jednej stronie może sprzyjać wypychaniu oleju po drugiej, dlatego zaolejenie przewodów, dymienie i spadek doładowania nie dowodzą jeszcze uszkodzenia wewnętrznych elementów turbiny. Dodatkowo odpływ oleju może pogarszać podwyższone ciśnienie w skrzyni korbowej, dlatego przy takich objawach kontrola nie powinna kończyć się na samym przewodzie powrotnym.

Koks powstający w takich warunkach może z czasem ograniczać ruch mechanizmów regulujących przepływ spalin. Przed założeniem nowego turbo trzeba więc ustalić, dlaczego olej nie odpływał prawidłowo, zamiast traktować sam wyciek jako pełną diagnozę.

3. Nieszczelny dolot, filtr powietrza i zanieczyszczenia

Układ dolotowy może obciążać turbosprężarkę na kilka sposobów. Zabrudzony filtr ogranicza przepływ powietrza, natomiast uszkodzony lub źle doważony rdzeń, nieszczelna obudowa albo rozszczelnienie przed sprężarką mogą dopuścić niefiltrowane powietrze, pył i drobne ciała obce do wirnika. Nieszczelności w przewodach zmieniają również przepływ powietrza i utrudniają uzyskanie oczekiwanego ciśnienia doładowania.

Twarde cząstki uderzające w szybko obracające się koło kompresji działają jak materiał ścierny. Stopniowo niszczą krawędzie łopatek koła kompresji lub wałka, tworzą mikrouszkodzenia i zmieniają rozkład masy wirnika, co może pogorszyć jego wyważenie oraz zwiększyć obciążenie wału i łożysk. Inny problem tworzą olej i nagar odkładające się w dolocie, ponieważ duża ilość osadu jest sygnałem, że trzeba ustalić jego źródło, zanim zacznie ograniczać przepływ lub trafiać dalej do układu.

Ślady mechanicznych uderzeń po zimnej stronie prowadzą więc diagnostykę w stronę filtra, jego obudowy i odcinka dolotu przed sprężarką. Spadek doładowania bez takich śladów wymaga z kolei sprawdzenia szczelności przewodów i połączeń.

4. DPF, katalizator i GPF: kiedy problem zaczyna się w wydechu

Zatkany DPF lub nadmiernie ograniczony przepływ przez katalizator zwiększają przeciwciśnienie spalin. Wraz ze wzrostem oporu rośnie obciążenie cieplne strony gorącej, a spaliny nie opuszczają układu w warunkach przewidzianych przez konstrukcję silnika. Skutkiem mogą być przegrzanie, wycieki oleju, wahania ciśnienia doładowania, przyspieszone zużycie układu łożyskowego i spadek mocy.

Wysoka temperatura i sadza mogą również prowadzić do koksowania oleju oraz ograniczać ruch mechanizmu VNT lub wastegate. Wtedy pierwotny problem z przepływem spalin zaczyna wpływać także na sterowanie doładowaniem. W silnikach benzynowych podobnej uwagi wymaga GPF, ponieważ zaburzenie przepływu przy wysokim obciążeniu cieplnym może pogarszać warunki pracy obudowy turbiny, strony gorącej i wastegate.

Osobną wskazówką jest pęknięty lub nieszczelny kolektor wydechowy. Ucieczka spalin przed turbiną zmniejsza energię docierającą do wirnika i może objawiać się niedoładowaniem, utratą mocy lub błędem P0299. Dlatego przy przegrzanej stronie gorącej albo niestabilnym doładowaniu kontrola powinna objąć drożność DPF i katalizatora, stan GPF w odpowiednich silnikach oraz szczelność kolektora i pozostałej części wydechu.

5. EGR i zaburzony przepływ spalin

Układ EGR zmienia ilość spalin kierowanych ponownie do silnika, dlatego jego prawidłowa praca ma znaczenie również dla warunków działania turbodoładowania. Zanieczyszczony, niedrożny albo niestabilnie pracujący zawór może zaburzyć przepływ i ciśnienie po stronie wydechowej. W efekcie mogą pojawiać się odchylenia doładowania, spadki mocy i dymienie. 

W wielu nowoczesnych dieslach układy EGR niskiego i wysokiego ciśnienia współpracują z DPF oraz pozostałymi elementami kontroli emisji. Nie oznacza to, że każdą usterkę któregoś z tych systemów można automatycznie uznać za przyczynę awarii turbo. Trzeba ustalić, czy faktycznie zmieniły się przepływ spalin, przeciwciśnienie albo parametry doładowania.

Podobne objawy może dawać niesprawny mechanizm VNT/VGT lub elektroniczny zawór. Tych elementów nie należy jednak zaliczać do zewnętrznych źródeł uszkodzenia, ponieważ należą do samego układu turbosprężarki i wymagają osobnej oceny.

6. Wtryskiwacze, dawkowanie i parametry paliwa

Nowoczesny układ wtryskowy bardzo precyzyjnie steruje chwilą, ilością i sposobem podania paliwa. W rozwiązaniach Bosch Common Rail ciśnienie wtrysku sięga 2500 bar. Zużycie wtryskiwacza lub odchylenie jego korekt może wyraźnie zmienić przebieg spalania. Zużyta końcówka może podawać niewłaściwą dawkę albo źle rozpylać paliwo, a wtedy zmieniają się temperatura i skład spalin napędzających turbinę.

Zbyt mała dawka może powodować spadek mocy i zaburzyć współpracę silnika z układem doładowania. Nadmierna dawka albo nieprawidłowe rozpylanie sprzyjają niedopaleniu paliwa, powstawaniu sadzy i wzrostowi obciążenia cieplnego wydechu. Dlatego przypadek, w którym wymieniono DPF lub turbosprężarkę, a nie sprawdzono wtryskiwaczy, może zakończyć się powrotem problemu. 

Znaczenie ma także paliwo zgodne z wymaganiami konkretnego silnika. Nieprawidłowe parametry, w tym niewłaściwa liczba cetanowa w dieslu, podwyższona zawartość siarki lub zanieczyszczenia sprzyjające tworzeniu osadów, mogą pogarszać przebieg spalania i czystość układu. Przy przegrzaniu albo silnym nagarze trzeba więc sprawdzić korekty wtryskiwaczy i parametry spalania, zamiast zaczynać od kolejnej turbiny.

7. Uszkodzenia silnika i ciała obce po stronie gorącej

Nie każda zewnętrzna przyczyna rozwija się stopniowo. Fragment uszkodzonego elementu zespołu tłokowo-cylindrowego może przedostać się ze spalinami bezpośrednio do części gorącej turbiny. Przykładem jest uszkodzenie pierścienia zgarniającego olej, którego fragment może uderzyć w koło turbiny, uszkodzić łopatki i doprowadzić do dalszego uszkodzenia wirnika lub wału. 

Ślady takiego uderzenia mają inny charakter niż stopniowe zużycie wywołane olejem czy temperaturą. Założenie kolejnej turbiny bez znalezienia źródła odłamków oznacza pozostawienie poważniejszej awarii w samym silniku. Dlatego mechaniczne uszkodzenie od strony gorącej wymaga sprawdzenia, co działo się w cylindrach i w drodze spalin przed turbiną.

Siedem opisanych obszarów nie wyczerpuje usterek, które mogą powstać wewnątrz samej turbosprężarki. Wada fabryczna, zmęczenie materiału, własne zużycie łożysk, przegrzanie, złe wyważenie wirnika, zablokowana zmienna geometria czy niesprawny nastawnik tworzą osobną grupę i mogą dawać podobne objawy. Gdy przyczyna zewnętrzna nie zostanie potwierdzona, stan starego podzespołu staje się punktem wyjścia do rozróżnienia tych dwóch grup awarii.

Co ślady na starej turbinie mówią o kierunku dalszej diagnostyki

Ślad na uszkodzonej turbosprężarce wskazuje kierunek diagnostyki, ale sam nie potwierdza źródła awarii. Ten sam rodzaj uszkodzenia może powstać w kilku różnych warunkach, dlatego najpierw trzeba dokładnie udokumentować stan podzespołu. 

Podczas kontroli warto zapisać:

• stan koła kompresji i krawędzi łopatek

• stan wirnika, łożysk i samego korasa

• luz osiowy i promieniowy

• obecność oleju, nagaru i osadu

• ślady przegrzania strony gorącej

• stan i zakres ruchu VNT/VGT oraz wynik kontroli nastawnika.

Pojedynczy ślad zwykle nie wystarcza do wskazania źródła awarii, dlatego trzeba zestawić go z kontrolą odpowiednich układów samochodu.

Dalsze postępowanie można zamknąć w pięciu krokach:

1. Udokumentować uszkodzenie starej turbiny.

2. Wytypować układy, które mogły stworzyć takie warunki.

3. Potwierdzić lub wykluczyć hipotezy diagnostyką warsztatową.

4. Usunąć potwierdzoną przyczynę i ponownie sprawdzić układ.

5. Dopiero wtedy zamontować kolejną turbosprężarkę i zweryfikować parametry doładowania.

Montaż kolejnej turbiny powinien nastąpić dopiero po potwierdzeniu i usunięciu źródła poprzedniej awarii albo po wiarygodnym wykluczeniu przyczyny zewnętrznej. Bez tego kolejny podzespół zostaje wystawiony na działanie niewyjaśnionego mechanizmu uszkodzenia. 

Najczęstsze pytania przed i po montażu nowej turbosprężarki

Co należy zrobić z układem olejowym przed pierwszym uruchomieniem nowej turbiny?

Trzeba zastosować świeży olej o wymaganej specyfikacji i nowy filtr oraz potwierdzić drożność przewodu zasilającego i powrotnego. Przed pierwszym uruchomieniem turbosprężarkę należy napełnić świeżym olejem, a następnie zapewnić dopływ oleju do jej łożyskowania zgodnie z procedurą producenta. Pierwsze sekundy pracy bez prawidłowego smarowania mogą wystarczyć do uszkodzenia układu łożyskowego.

Co z intercoolerem po awarii turbiny? Wyczyścić czy wymienić?

To zależy od rodzaju uszkodzenia. Olej i osad trzeba usunąć z układu zgodnie z procedurą producenta. Jeśli jednak mechaniczne uszkodzenie koła kompresji pozostawiło metalowe fragmenty, samo płukanie intercoolera może nie zapewnić ich pełnego usunięcia. W takim przypadku intercooler może wymagać wymiany, aby zanieczyszczenia nie trafiły później do silnika.

Czy po wymianie turbiny można od razu jechać?

Nie. Po prawidłowym przygotowaniu układu olejowego silnik trzeba najpierw uruchomić na biegu jałowym i sprawdzić szczelność połączeń olejowych, dolotowych i wydechowych. Po tej kontroli należy ponownie sprawdzić poziom oleju. Dopiero gdy nie ma wycieków, a układ pracuje prawidłowo, można przejść do jazdy kontrolnej i weryfikacji parametrów doładowania zgodnie z procedurą producenta.

Czy dymienie po wymianie turbiny oznacza wadę nowego podzespołu?

Nie zawsze. Olej pozostały po poprzedniej awarii w intercoolerze lub dolocie może powodować dymienie także po montażu nowej turbosprężarki. Jeśli objaw nie występuje, trzeba sprawdzić czystość układu, drożność odpływu oleju oraz ciśnienie w skrzyni korbowej i działanie jej odpowietrzania, zanim za źródło problemu zostanie uznany nowy podzespół.

Czy gwizdanie po wymianie turbiny oznacza jej uszkodzenie?

Nie zawsze. Głośne wycie lub gwizdanie może wskazywać na nieszczelność przewodów, intercoolera, połączeń układu doładowania albo układu wydechowego. Najpierw trzeba więc sprawdzić szczelność drogi powietrza i spalin. Dopiero po wykluczeniu tych przyczyn należy diagnozować samą turbosprężarkę.