Najczęstsze przyczyny awarii turbosprężarek

Melett
Reklama
Reklama

Podczas dopasowywania turbosprężarki do silnika bardzo ważne jest, aby zrównoważyć reakcję przy niskiej prędkości z wydajnością przy wysokiej prędkości.

Układ zmiennej geometrii łopatek zmienia obszar wejścia spalin wraz z prędkością silnika i precyzyjnie dostosowuje go do wymaganej mocy silnika. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika sterownik elektroniczny przestawia łopatki zmiennej geometrii do położenia całkowicie otwartego, aby umożliwić maksymalny przepływ spalin.

Początkowo wszystkie układy zmiennej geometrii były sterowane przez zawory pneumatyczne. Niestety, to rozwiązanie mimo dużej zalety, jaką jest prostota budowy, ma dwie podstawowe wady: brak informacji zwrotnej od ECU oraz prędkość reakcji. Wraz z rozwojem technologii opracowano rozwiązanie – sterownik elektroniczny. Rozwiązanie to eliminowało wady zaworu pneumatycznego i pomogło producentom zrobić krok bliżej w kierunku osiągnięcia mieszanki stechiometrycznej.

Sterowniki (tzw. aktuatory) elektroniczne REA/SREA są niezwykle zaawansowane i skomplikowane. Poszczególne typy nie są między sobą zamienne, a ustawienia kalibracji są określone w oprogramowaniu i są odmienne dla każdej turbosprężarki.

Zalety elektronicznych aktuatorów:

  • szybka reakcja na zmiany prędkości,
  • dokładność minimalnego i maksymalnego przepływu powietrza,
  • pętla informacji do modułu ECU pojazdu wskazuje położenia ramienia zaworu i rozpoznaje wymagane doładowanie.

Objawy usterki aktuatora elektronicznego:

  • całkowita utrata mocy powodująca przejście pojazdu w tryb awaryjny,
  • pulsująca kontrolka układu sterowania silnikiem,
  • przerywane niskie ciśnienie lub nadmierne doładowanie.

Najczęstsze usterki:

  • usterka przekładni – usterka turbosprężarki wyposażonej w zawór REA i SREA następuje na skutek zacięcia mechanizmu zmiennej geometrii przez osadzanie się lub gromadzenie węgla. Gdy mechanizm zmiennej geometrii zatnie się, powoduje przepływ zbyt wysokiego natężenia przez silnik, co z kolei doprowadza do spalenia silnika lub uszkodzenia przekładni ślimakowych, które wykonane są z tworzywa sztucznego. Usterka ta może zmniejszyć ciśnienie doładowania i doprowadzić do przejścia pojazdu w tryb awaryjny;
  • złącza płyty – złącza na płycie głównej modułu mogą rozszerzać się i kurczyć, ostatecznie rozrywając się i powodując usterkę układu elektronicznego. Usterka ta może często pozostać niewykryta podczas napraw i testów w warsztacie, ponieważ jest to możliwe dopiero gdy zawór się rozgrzeje;
    nieprawidłowe obchodzenie się z turbosprężarką – uderzenie w turbosprężarkę może spowodować jej uszkodzenie i konieczność wymiany całego urządzenia;
  • przedostawanie się wody – umieszczenie turbosprężarki w komorze silnika może oznaczać większe narażenie aktuatora na przedostawanie się wody. Mechanizm wykonawczy może zardzewieć i zostać zanieczyszczony, co prowadzi do przekazywania błędnych sygnałów, a ostatecznie do uszkodzenia;
    drgania silnika – stałe drgania pojazdu mogą spowodować zużycie całego mechanizmu, doprowadzając po pewnym czasie do usterki;
  • utrata mocy – jeśli zawór nie otworzył łopatek zmiennej geometrii podczas przyspieszania, sprężarka nie będzie działała wydajnie. Jeśli łopatki są ustawione w położeniu zamkniętym, mogą powodować zdławienie silnika lub nadmierną prędkość turbiny, co może spowodować poważną awarię turbosprężarki.
    Jeśli łopatki są otwarte bardziej niż jest to wymagane, turbosprężarka będzie działać z nadmiernym opóźnieniem, a jej reakcje będą spowolnione. W takiej sytuacji należy sprawdzić, czy w konsekwencji innych usterek nie wystąpiła usterka zaworu elektronicznego.
Reklama

Naprawa

Na szczęście obecnie na rynku dostępna jest szeroka gama części do naprawy zaworów elektronicznych – od zestawów naprawczych zawierających silnik oraz tryby, aż po całe przekładnie (bez elektroniki). Same układy elektroniczne można obecnie programować na specjalnie przeznaczonych do tego urządzeniach.

Podczas naprawy należy pamiętać o tym, że:

  • w przypadku naprawy aktuatora elektronicznego przekładnia ślimakowa i silnik muszą mieć odpowiednie przełożenie, aby uniknąć natychmiastowej usterki;
  • zawory REA muszą zostać skalibrowane dla turbosprężarki po naprawie, gdyż nieprawidłowa kalibracja po zamontowaniu w turbosprężarce może skutkować niską wydajnością lub kolejną awarią;
  • nie należy lutować zerwanych połączeń przekładni i elektroniki, ponieważ luty mogą pękać;
  • z powodu zmiennych temperatur i drgań silnik i złącze układu muszą być zespawane punktowo.
Reklama

Uszkodzenia turbosprężarki na skutek zatkania filtra DPF

Filtry DPF (od ang. Diesel Particulate Filter) zostały po raz pierwszy wprowadzone w styczniu 2005 roku wraz z wejściem w życie normy emisji spalin Euro 4, w której stężenie cząstek stałych obcięto do bardzo niskiego poziomu, aby zmniejszyć dopuszczalną ilość drobnych cząstek stałych (ang. PM) uwalnianych do atmosfery. Redukcja rozmiaru cząstek do tego poziomu w toku samego spalania nie była technicznie możliwa, a zatem wszystkie pojazdy z silnikiem Diesla po wrześniu 2009 roku zostały wyposażone w filtr do wychwytywania sadzy i innych szkodliwych cząstek, aby zapobiec ich emisji do atmosfery. Filtr DPF jest w stanie usunąć około 85% pyłów z gazów spalinowych.
Zablokowany DPF nie działa prawidłowo. Aby go oczyścić, stosuje się powszechnie dwie metody regeneracji. Nowsze pojazdy posiadają system regeneracji aktywnej – proces usuwania nagromadzonej sadzy z filtra przez dodanie paliwa, co zwiększa temperaturę spalin i wypala sadzę, zapewniając tymczasowe rozwiązanie. Regeneracja pasywna odbywa się automatycznie, na trasach takich jak autostrady i drogi szybkiego ruchu, gdy temperatura spalin jest wysoka. Wielu producentów wprowadziło regenerację aktywną, ponieważ znaczna liczba kierowców nie jeździ na długich trasach przy prędkościach autostradowych. Stałe pokonywanie krótkich tras nie jest dobre ani dla turbosprężarki, ani dla układu wydechowego.

Co się dzieje z turbosprężarką, gdy DPF jest zapchany?

Przy zablokowanym filtrze DPF gazy spalinowe nie przechodzą przez układ wydechowy z właściwą prędkością. W rezultacie ciśnienie wsteczne i temperatura spalin rosną wewnątrz obudowy turbiny. Podwyższona temperatura spalin i ciśnienie wsteczne mogą wpływać na turbosprężarkę na wiele sposobów, powodując np. problemy z wydajnością, wycieki oleju, koksowanie oleju w turbosprężarce i wycieki gazów spalinowych.

Jak rozpoznać turbosprężarkę uszkodzoną wskutek problemu z DPF?

Części w rdzeniu turbosprężarki (CHRA) są odbarwione, czemu zwykle towarzyszą dowody na transfer ciepła przez CHRA od strony turbiny. Ta nadmierna temperatura w CHRA powodowana jest ciśnieniem wstecznym, które przepycha gazy spalinowe przez pierścienie uszczelniające tłok do CHRA. Spaliny o wysokiej temperaturze powstrzymują wydajne chłodzenie oleju w CHRA, a nawet prowadzą do zwęglania się oleju, ograniczając światło w kanałach przepływu oleju. Powoduje to nadmierne zużywanie się systemu łożyskowań. Tego typu uszkodzenia łatwo pomylić z brakiem smarowania lub zanieczyszczonym olejem.

Nagar gromadzi się na pierścieniu uszczelniającym po stronie turbiny, co spowodowane jest zwiększoną temperaturą gazów wydechowych.

Olej wycieka do obudowy sprężarki w konsekwencji tego, że spaliny przeciskają się do CHRA od strony turbiny, przepychając olej przez uszczelnienia po stronie sprężarki.
Zablokowany DPF może powodować przeciskanie się spalin przez najmniejsze szczeliny, np. luzy w dźwigniach mechanizmów zmiennej geometrii i zawory upustowe. Jeśli to nastąpi, nagar w tych mechanizmach może ograniczać ruch dźwigni, co ma niekorzystny wpływ na działanie turbosprężarki. W niektórych przypadkach nagromadzenie sadzy widać na tylnej powierzchni płyty uszczelniającej, w miejscu, przez które przedostawały się spaliny.
Koło turbiny może ulec awarii spowodowanej wysokocyklowym zmęczeniem materiału (HCF) wskutek nadmiernej temperatury.

Jak zapobiegać występowaniu tych awarii?

Należy zidentyfikować rodzaj awarii oraz ocenić, czy przyczyna leży w DPF. Jeżeli cały zespół wirnika jest w porządku, a występują oznaki przegrzania na odcinku od turbiny do rdzenia, to uszkodzenie może być spowodowane nadmierną temperaturą gazów spalinowych. Duże ilości nagaru w obrębie mechanizmu zmiennej geometrii i ramion dźwigni wskazują na zablokowany układ DPF, a kierowca pojazdu może doświadczać zwiększonej turbodziury albo nadmiernego doładowania turbosprężarki.

Aby uniknąć awarii turbosprężarki spowodowanej przez DPF, należy:

  • sprawdzić, czy filtr DPF jest zablokowany,
  • skontaktować się ze specjalistą w zakresie DPF z prośbą o poradę,
  • wymienić filtr DPF na nowy filtr o wysokiej jakości, niskobudżetowe filtry DPF często nie działają tak skutecznie, jak części oryginalne i wcześniej ulegają awariom,
  • jeśli filtr DPF uległ zablokowaniu, należy zawsze wymienić zespół środkowy turbosprężarki, aby zapobiec ewentualnym wyciekom oleju,
  • sprawdzić, czy siłownik ma swój pełen zakres ruchu, szczególnie jeśli jest sterowany elektronicznie, a elementy wewnętrzne mogły ulec zużyciu.

Na zablokowanie układu DPF potrzeba sporo czasu, niekiedy kilku lat. Gdy jednak układ ten ulegnie już zablokowaniu, awaria turbosprężarki może nastąpić bardzo szybko. Jeśli nie sprawdzimy stanu DPF podczas instalacji nowej turbosprężarki, istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, że wymienioną turbosprężarkę czeka ten sam los, co poprzednią jednostkę, z uwagi na jej pracę w tym samym środowisku. 

Reklama

Tagi artykułu

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama