Objawy uszkodzonej turbiny w ciężarówce: jak działa turbo

Objawy uszkodzonej turbiny w ciężarówce to najczęściej spadek mocy pod obciążeniem, zmiana dźwięku, niebieskoszary dym i ubytek oleju; pęknięty wąż daje nagły spadek mocy i syczenie. Turbosprężarka (potocznie turbina) to element, w którym turbina napędzana spalinami i wirnik sprężarki na jednym wale sprężają zasysane powietrze, dzięki czemu silnik dostaje go więcej, niż zassałby sam, i ma większy moment obrotowy.

W skrócie:

• Turbo wykorzystuje energię spalin, która inaczej by się marnowała, i tłoczy do silnika gęstsze powietrze; w ciężarówce poprawia to moment obrotowy, sprawność paliwową i jakość spalania.
• Typowe objawy to spadek mocy pod obciążeniem, zmieniony dźwięk turbiny, niebieskoszary dym, ubytek oleju i kod usterki ciśnienia doładowania.
• Przyczyną spadku mocy często nie jest sama turbosprężarka, lecz pęknięty wąż, poluzowana opaska lub zatkany filtr powietrza.
• Większość awarii turbosprężarek wynika ze smarowania, zanieczyszczonego powietrza lub ciał obcych; jeśli przyczyna nie zostanie usunięta, nowa turbosprężarka też szybko ulegnie uszkodzeniu.

Do czego służy turbo i dlaczego jest ważne w ciężarówce?

Turbo napełnia cylindry powietrzem o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego, dzięki czemu z tej samej pojemności silnika uzyskuje się większy moment obrotowy i moc. Więcej powietrza oznacza możliwość spalenia większej ilości paliwa i pełniejsze spalanie, co poprawia zarówno osiągi, jak i sprawność.

W ciężarówce turbosprężarka pracuje w cięższych warunkach niż w samochodzie osobowym: samochód osobowy pracuje najczęściej przy częściowym obciążeniu, a diesel ciężarówki, zwłaszcza załadowanej i na wzniesieniu, długo pracuje pod dużym obciążeniem, a turbo wytwarza wtedy wysokie ciśnienie doładowania (zwiększenie ciśnienia powietrza dostarczanego do silnika). W dużym dieslu turbo pomaga uzyskać wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach i ogranicza utratę mocy spowodowaną rzadszym powietrzem na dużych wysokościach. Odpowiedni nadmiar powietrza zmniejsza też powstawanie sadzy i ułatwia spełnienie norm emisji spalin.

Sprężarka podczas sprężania nagrzewa powietrze. Dlatego ciężarówki z turbo mają chłodnicę powietrza doładowującego (intercooler: wymiennik powietrze–powietrze, który schładza powietrze nagrzane w turbosprężarce i zwiększa jego gęstość); zwykle jest ona umieszczona przed chłodnicą silnika.

Jak działa turbosprężarka w ciężarówce?

Spaliny obracają wirnik turbiny, a ten wirnik sprężarki osadzony na tym samym wale; sprężarka spręża zasysane powietrze i tłoczy je do silnika. Turbina znajduje się po stronie wydechu, sprężarka po stronie dolotu.

• Droga powietrza: filtr powietrza → rura dolotowa → sprężarka → przewody i węże powietrza doładowującego → intercooler → kolektor dolotowy → cylindry.
• Droga spalin: cylindry → kolektor wydechowy → turbina → układ wydechowy i układ oczyszczania spalin (DPF: filtr cząstek stałych; SCR: selektywna redukcja katalityczna).

Wał obraca się z dziesiątkami tysięcy obrotów na minutę; jego łożyska w korpusie środkowym są smarowane i chłodzone olejem silnikowym. Olej dopływa pod ciśnieniem przewodem zasilającym, a wraca do miski grawitacyjnie przewodem powrotnym; dlatego przewód powrotny nie może być zgnieciony ani załamany. W niektórych turbosprężarkach korpus środkowy jest dodatkowo chłodzony płynem chłodniczym silnika.

W nowoczesnych silnikach ciśnienie doładowania ogranicza się zwykle na jeden z dwóch sposobów: zaworem wastegate (klapa obejściowa, która przepuszcza część spalin obok turbiny) lub turbosprężarką o zmiennej geometrii (VGT: układ zmieniający położenie łopatek na wlocie do turbiny i w ten sposób regulujący przepływ spalin). Sterowanie odbywa się, zależnie od silnika, pneumatycznym lub elektronicznym siłownikiem (aktuatorem). W niektórych silnikach występuje turbosprężarka dwustopniowa lub układ turbocompound (układ, który odzyskuje resztkę energii spalin drugą turbiną i przekazuje ją na wał korbowy).

Sterownik silnika monitoruje ciśnienie doładowania czujnikiem w kolektorze dolotowym. Jeśli pod obciążeniem ciśnienie jest niższe lub wyższe od oczekiwanego, zapisuje kod usterki i zapala kontrolkę; zależnie od silnika i rodzaju usterki może też ograniczyć moc (tryb awaryjny).

Objawy uszkodzonej turbiny: jak rozpoznać awarię turbosprężarki?

Objawy uszkodzonej turbiny to najczęściej spadek mocy pod obciążeniem, zmiana dźwięku, dym i ubytek oleju. Te same objawy daje nieszczelność przewodów powietrza doładowującego, zatkany filtr powietrza i nieszczelności po stronie wydechowej; spadek mocy może też wynikać z usterki układu paliwowego. Główne oznaki to:

• utrata mocy na wzniesieniu i pod obciążeniem, powolny powrót mocy;
• zmiana dźwięku: lekki szum przepływu turbosprężarki jest normalny; ważny jest nowy lub wyraźnie nasilony gwizd, wznoszący się dźwięk syreny, tarcie lub metaliczny odgłos;
• niebieskoszary dym i ubytek oleju szybszy niż zwykle;
• czarny dym: silnik nie dostaje dość powietrza, mieszanka się wzbogaca (w pojazdach z DPF dym może nie być widoczny na wydechu);
• kod usterki ciśnienia doładowania i kontrolka;
• ślady oleju na zewnątrz wokół turbosprężarki i przy złączach przewodów.

Niebieski dym nie zawsze oznacza turbosprężarkę: zużyte uszczelniacze zaworowe i pierścienie tłokowe albo zatkana odma skrzyni korbowej też powodują spalanie oleju.

Pęknięcie kolektora przed turbiną lub nieszczelność uszczelki zmniejszają energię spalin docierającą do turbosprężarki i mylą się z jej awarią; aby je odróżnić, zob. objawy nieszczelności kolektora wydechowego.

Awaria turbosprężarki rzadko jest bezpośrednią przyczyną przegrzewania: w turbosprężarkach chłodzonych cieczą nieszczelność przyłącza płynu chłodniczego może zmniejszać jego ilość, a niedobór powietrza podnosi temperaturę spalin. Jeśli wskaźnik temperatury rośnie, trzeba przejść do przyczyn przegrzewania silnika ciężarówki i kolejności kontroli.

Pęknięty wąż turbosprężarki lub przewód powietrza doładowującego: co się dzieje?

Pęknięty wąż lub przewód wypuszcza sprężone powietrze na zewnątrz; silnik nie dostaje dość powietrza, moc spada, słychać syczenie, może wzrosnąć czarny dym i zapalić się kontrolka. W ciężarówce ten odcinek jest długi: przewody powietrza doładowującego prowadzą z turbosprężarki do dużej chłodnicy powietrza doładowującego przed chłodnicą silnika, a stamtąd do kolektora dolotowego, i są połączone silikonowymi lub gumowymi wężami oraz opaskami. Główne przyczyny to drgania silnika, ciepło, opary oleju, poluzowana opaska i ocieranie węża o wspornik lub ramę.

Nieszczelność między filtrem powietrza a turbosprężarką (po stronie dolotu) może nie dawać wyraźnego dźwięku, ale wciąga do turbosprężarki i cylindrów niefiltrowany kurz; jest groźniejsza, bo zużywa wirnik sprężarki i silnik. Nieszczelność po stronie ciśnieniowej zwykle objawia się spadkiem mocy i syczeniem; gdy układ sterowania próbuje zrekompensować brak ciśnienia, turbosprężarka może pracować na wyższych obrotach i być bardziej obciążona.

Pewne wykrycie następuje w warsztacie: układ poddaje się próbie ciśnieniowej na wartość z instrukcji serwisowej albo testowi dymem. Przy wymianie wymienia się też opaski i uszczelki; jeśli wnętrze przewodu jest wyraźnie zaolejone, szuka się źródła (nieszczelność uszczelnień turbosprężarki lub odma skrzyni korbowej). Przewody w układzie turbosprężarki, w tym przewody zasilania i powrotu oleju, zależą od pojazdu, dlatego przewody turbosprężarki dopasowuje się po numerze OEM.

Uwaga dotycząca bezpieczeństwa: korpus turbosprężarki, kolektor i przewody są po pracy bardzo gorące; nie dotyka się ich przed ostygnięciem. Przy zdjętej rurze dolotowej nie uruchamia się silnika: obracający się wirnik sprężarki może wciągnąć rękę, szmatę lub narzędzie. Kontrolę nasłuchem przy pracującym silniku wykonuje się z dala od obracających się pasków i wentylatora oraz gorących powierzchni, z udziałem wykwalifikowanego personelu i w pomieszczeniu z wentylacją. Gdy praca odbywa się przy odchylonej kabinie, sprawdza się zamek kabiny i mechanizm podpierający; pojazd musi mieć zaciągnięty hamulec postojowy i być zablokowany klinami.

Dlaczego turbosprężarka ulega awarii?

Przyczyną większości awarii turbosprężarek nie jest sama turbosprężarka, lecz smarowanie, powietrze dolotowe i warunki pracy. Główne przyczyny:

• Niedostateczne smarowanie: niski poziom lub ciśnienie oleju, zgnieciony albo zatkany przewód zasilający, zużyty lub zanieczyszczony olej, olej bez zatwierdzenia producenta i wydłużone interwały wymiany szybko niszczą łożyska. Jeśli ciśnienie oleju jest niskie, osobno trzeba zbadać, dlaczego spada ciśnienie oleju w silniku.
• Zablokowany powrót oleju: zgnieciony lub zakoksowany przewód powrotny, wysokie ciśnienie w skrzyni korbowej i przepełniona miska powodują, że olej przedostaje się przez uszczelnienia na stronę sprężarki lub turbiny.
• Ciała obce: rozdarty lub źle osadzony filtr powietrza, nieszczelność po stronie dolotu albo oderwana część od strony wydechu zostawiają uderzenia i ślady zużycia na łopatkach wirnika.
• Gaszenie gorącego i obciążanie zimnego silnika: natychmiastowe zgaszenie silnika po długim podjeździe lub dużym obciążeniu może powodować zakoksowanie oleju w korpusie środkowym; stosuje się zalecenie producenta dotyczące chłodzenia na biegu jałowym. Gwałtowne rozpędzanie zimnego silnika też osłabia film olejowy.
• Opory i nieszczelności w torze powietrza i spalin: zatkany filtr powietrza, nieszczelność powietrza doładowującego i rosnące przeciwciśnienie w układzie wydechowym (np. zapełniony DPF) powodują spadek mocy i pogarszają warunki pracy turbosprężarki; zatkany filtr powietrza ułatwia też przecieki oleju po stronie sprężarki. Nieszczelności spalin przed turbiną zmniejszają energię docierającą do turbosprężarki.
• VGT i siłownik: osad sadzy na łopatkach lub awaria siłownika i układu sterowania mogą powodować kod zbyt niskiego lub zbyt wysokiego ciśnienia doładowania.

We flotach stosujących długie interwały wymiany oleju terminowa wymiana oleju i filtrów wpływa także na trwałość turbosprężarki.

Regeneracja czy wymiana turbosprężarki? Dobór części i serwis

Decyzję podejmuje się na podstawie miejsca i przyczyny uszkodzenia; nowa turbosprężarka zamontowana bez usunięcia przyczyny również szybko ulegnie awarii. Przy regeneracji wymienia się zużywające się części, takie jak łożyska, uszczelnienia, pierścienie i uszczelki. Ponieważ wymaga to wyważenia wirnika i czystego środowiska pracy, jest to zadanie wyspecjalizowanego warsztatu regeneracji turbosprężarek; przy uszkodzonym wirniku lub korpusie konieczna jest wymiana. Zawartość zestawów naprawczych turbosprężarki zależy od modelu; to, co obejmuje zestaw, potwierdza się numerem OEM na karcie produktu.

Na co zwrócić uwagę przy wymianie:

• 1. Kontroluje się przewody zasilania i powrotu oleju oraz ich uszczelki i w razie potrzeby wymienia je; na przejścia oleju nie nakłada się uszczelniacza płynnego.
• 2. Wymienia się olej silnikowy, filtr oleju i filtr powietrza.
• 3. Jeśli wirnik sprężarki uległ rozpadowi, intercooler i przewody powietrza doładowującego oczyszcza się z odłamków albo wymienia według zaleceń producenta.
• 4. Przed pierwszym uruchomieniem turbosprężarkę zalewa się olejem i buduje ciśnienie oleju; dopóki ciśnienie nie wzrośnie, nie zwiększa się obrotów powyżej biegu jałowego.

Przy doborze części razem weryfikuje się numer OEM lub numer części, numer VIN, kod silnika i rok modelowy; muszą się zgadzać także to, czy turbosprężarka ma wastegate czy VGT, typ siłownika, końcówka przyłącza przewodów i typ uszczelki. Przewody turbosprężarki, przewody powietrza doładowującego i zestawy naprawcze można wyszukać po numerze OEM w dziale Turbo katalogu MPT.

Do serwisu trzeba jechać, gdy kontrolka i spadek mocy nie ustępują, z turbosprężarki dochodzi metaliczny dźwięk, rośnie zużycie oleju, w intercoolerze jest wyraźna ilość oleju albo podejrzewa się luz na wale. Dalsza jazda z podejrzaną lub hałaśliwą turbosprężarką może doprowadzić do uszkodzenia silnika.