Turbo biznes

Maciej Blum
Maciej Blum
6.7.2016

Naprawa turbosprężarek jest bardzo popularnym przedmiotem prowadzenia działalności gospodarczej. Szyldy reklamujące tego typu usługi są dość często widoczne, a prowadzący taką działalność raczej nie narzekają na brak pracy.

Turbosprężarka bywa dość kapryśnym podzespołem – szczególnie, gdy nie jest obsługiwana w sposób prawidłowy. Wielu kierowców nie zdaje sobie sprawy z tego, że istnieją pewne techniki i zachowania, których należy się nauczyć, posiadając samochód z turbodoładowaniem. Mechanicy naprawiający samochody, pomimo znajomości fachu, także potrafią popełniać błędy, które mogą przyczynić się do późniejszych usterek turbiny.

W trakcie użytkowania samochodu z turbodoładowaniem szczególną uwagę mają 2 momenty. Pierwszy to chwila uruchomienia silnika. Po odpaleniu auta należy przez kilka sekund dać mu popracować na wolnych obrotach. Niewskazane jest natychmiastowe ruszanie i obciążanie silnika wyższymi prędkościami obrotowymi, ponieważ w pierwszych sekundach po uruchomieniu olej musi dotrzeć do turbiny, aby móc ją smarować i wytworzyć odpowiednie ciśnienie nośne w tulejach podpierających wirnik. W przypadku nagłego wzrostu obrotów silnika gwałtownie rosną też obroty wałka turbiny, co okazuje się zgubne w przypadku braku oleju smarującego. W chwili, kiedy zaczyna on docierać do turbiny, jest już zbyt późno, ponieważ wałek zdąży się „przytrzeć” i zwiększyć swój luz w tulejkach, a jest to prosta droga do trwałego uszkodzenia turbo-
sprężarki.

Szkodliwy brak ciśnienia

Podobny problem, jak przy gwałtownym zwiększeniu obrotów po uruchomieniu silnika, występuje przy jego nagłym wyłączeniu. Wielu producentów samochodu w instrukcji podaje wskazówkę, aby po dłuższej trasie lub po jeździe autostradowej przed wyłączeniem silnika pozwolić mu pracować około 2 minut na biegu jałowym bez obciążenia. Można też ostatni odcinek drogi przed zatrzymaniem (wyłączeniem silnika) pokonać spokojnie i bez obciążania silnika. W tym przypadku chodzi o wytracenie prędkości przez turbosprężarkę, ale przede wszystkim o zmniejszenie jej temperatury. W trakcie pracy pod obciążeniem temperatura turbosprężarki może dochodzić do 700–800°C, natomiast podczas pracy bez obciążenia sekcja turbiny (od strony wydechu) nie przekracza temperatury 300°C. W przypadku wyłączenia silnika z nagrzaną turbosprężarką dochodzi do propagacji temperatury wewnątrz turbosprężarki i znacznego nagrzewania wirnika, który w czasie pracy jest chłodzony masą sprężanego powietrza. Nagrzewanie wirnika w konsekwencji powoduje zwęglanie pozostałości oleju w kanałach smarujących ułożyskowanie wirnika. To w prostej linii prowadzi do awarii, ponieważ zmniejsza się przekrój przepływu oleju smarującego turbinę, i może wręcz dojść do całkowitego zablokowania kanałów olejowych, a co gorsze – nagar może spowodować trwałe uszkodzenie wirnika już przy następnym uruchomieniu silnika.

Problem ten okazał się dość ważny w samochodach wyposażonych w funkcję start-stop. Aby zminimalizować w nich problem spadku ciśnienia smarującego turbosprężarkę zaczęto stosować napędzane elektrycznie pompy oleju, które działają niezależnie od pracy silnika.

Oprócz temperatury kolejnym problemem podczas wyłączania silnika jest prędkość obrotowa wirnika turbiny. Przy obciążeniu wirniki obracają się z prędkością 200 000 do nawet 300 000 obrotów na minutę. W chwili spadku ciśnienia oleju smarującego wałek z tą prędkością obrotową zaczyna pracować ciernie w łożyskach w korpusie. Łożyska te nie są przystosowane do tego typu działania, lecz są łożyskami hydrodynamicznymi, spełniającymi swoje zadanie tylko w czasie, kiedy doprowadzane jest do nich
ciśnienie oleju. 

Gdy turbina już się zepsuje

Podstawową operacją przy usterce turbosprężarki jest weryfikacja stopnia uszkodzeń, które spowodowała. Po jej zdemontowaniu należy dokładnie ocenić, czy wirnik jest tylko zatarty, czy dodatkowo nastąpiło jego urwanie lub połamanie łopatek w kole sprężarki. Jeśli koła łopatek sekcji sprężającej są połamane, to najprawdopodobniej ich pozostałości zostały wtłoczone do intercoolera, który znajduje się między turbiną a kolektorem dolotowym silnika. Gdy silnik nie ma intercoolera (coraz rzadziej, ale jednak zdarzają się takie konstrukcje), to odłamki koła sprężającego trafiły do cylindrów i najprawdopodobniej zostały powbijane w denko tłoka. W tej sytuacji nie obejdzie się bez zdjęcia głowicy i rewizji stanu tłoków, zaworów, świec żarowych i wtryskiwaczy, ponieważ mogły one zostać uszkodzone przez znajdujące się w cylindrze odłamki.
Wszystkie przewody doprowadzające powietrze, olej smarujący oraz płyn chłodniczy do turbiny należy dokładnie oczyścić i skontrolować ich drożność. Dla pewności przewody smarujące należy wymienić na nowe.
Kolejnym krokiem jest zweryfikowanie stanu samej turbosprężarki i stwierdzenie, czy zakres uszkodzeń pozwala na jej remont, czy konieczne jest szukanie nowego – kompletnego podzespołu. Szacowaniem zniszczeń oraz określaniem ewentualnych możliwości naprawy zajmuje się już specjalistyczna firma oferująca kompleksową naprawą turbosprężarek. 

Podstawowym procesem podczas naprawy turbosprężarki jest wymiana rdzenia oraz jego prawidłowe wyważenie. Ze względu na wysoką prędkość obrotową wirnika musi być on idealnie wyważony, co wyeliminuje wszystkie drgania. Jak podkreśla Marcjan Mazurkiewicz z firmy Turbo Technics Polska, wyważanie turbosprężarki polega na wprowadzeniu w ruch zespołu obrotowego turbosprężarki, symulując jego pracę w normalnych warunkach roboczych. Komputer w maszynie mierzy poziom drgań i prędkości rotacji i na podstawie tych danych rysuje wykres liniowy, który wskazuje na jakiej prędkości występuje dany poziom drgań, i z której strony koła kompresji należy ująć materiału przy pomocy specjalnej szlifierki lub frezu. Czynność tę powtarza się aż do momentu osiągnięcia założonego poziomu wyważenia. Jeżeli używa się profesjonalnej wyważarki wysokoobrotowej, zbędne jest wyważanie statyczne, ponieważ zespół obrotowy w turbosprężarce działa w warunkach dynamicznych, a jej poszczególne części są już uprzednio fabrycznie wyważane statyczne. Zdarzają się wadliwe wałki, jednak szeroka dostępność części na rynku powoduje, że korzystniej jest wybrać odpowiedniego dostawcę niż kupować maszynę do wyważania statycznego. Koszt zakupu jest na tylko wysoki, że nie jest ekonomicznie uzasadniony, nie jest w stanie się zamortyzować a kupno nowego wałka jest tańsze. Dobra wyważarka wysokoobrotowa, która wyważa w dwóch płaszczyznach, bez problemu wyeliminuje ewentualne niedoskonałości wałka. 

Warto wiedzieć
Wyważanie statyczne a dynamiczne
Z wyważaniem statycznym mamy do czynienia, gdy środek grawitacji jest w centrum osi obrotu elementu wyważanego. Wyważanie dynamiczne polega na tym, że środek grawitacji elementu obracającego nie jest stały i dynamicznie się zmienia. Takie warunki występują w rdzeniu turbosprężarki.

Turbobiznes

Mimo tego, że na rynku powstało sporo firm zajmujących się regeneracją turbosprężarek, popyt na tę usługę stale rośnie. Ilość samochodów wyposażonych w turbosprężarki wzrasta. Zwiększa się także wydajność silników, co oznacza, że liczba turbosprężarek do naprawy nie będzie malała. Marcjan Mazurkiewicz zwraca uwagę na fakt, że na rynku dalej jest sporo miejsca dla nowo powstających warsztatów. Turbosprężarka nie jest skomplikowanym układem, złożenie i rozłożenie jest łatwe, ale sprawdzenie czy turbina działa odpowiednio, bez użycia specjalnych maszyn już nie jest możliwe. Szkolenie w zakresie obsługi maszyn wyważających jest bardzo szybkie.

Aby podjąć się naprawy turbosprężarek, konieczne jest wyposażenie firmy w kilka niezbędnych sprzętów. Pierwszym z nich jest wyważarka. Niektóre typy typy tych urządzeń wymagają doposażenia firmy w doważarkę. Według specjalisty z Turbo Technics Polska w przypadku używania maszyny o wysokiej wydajności i wyważającej dynamicznie w dwóch płaszczyznach (ujmowanie materiału z nakrętki i między łopatkami koła kompresji) i precyzyjnemu systemowi pomiarowemu w maszynach wyważających nie ma potrzeby zakupu doważarki. Cały cykl wyważenia odbywa się wtedy tylko na jednej maszynie.
Kolejnym urządzeniem koniecznym do wykonywania tego typu działalności jest maszyna do kalibracji układu VNT, czyli zmiennej geometrii turbosprężarki. Pozostałe narzędzia wchodzą w skład standardowego wyposażenia warsztatowego, zalicza się do niego również sprzęt do dokładnego czyszczenia.

O Autorze

Tagi artykułu

autoExpert 7–8 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę