9. Turbosprężarki - regeneracja turbiny czy jej wymiana?

Obecnie coraz szersza gama modeli samochodów wyposażana jest w silniki z turbosprężarkami. Dawniej turbosprężarki stosowano w samochodach sportowych, gdzie miały podnieść moc silnika, a potem także powszechnie w silnikach wysokoprężnych, gdzie dzięki zastosowaniu tego typu doładowania, można było nie tylko zwiększyć moc, ale także poprawić charakterystykę pracy silnika przy wyższych obrotach, gdzie wolnossące silniki diesla często już traciły osiągi. Jednak wraz z pojawianiem się coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin producenci samochodów zmuszeni byli do konstruowania mniejszych silników, w których niedobory pojemności rekompensowane były przez zastosowanie doładowania, bardzo często turbosprężarką. Dziś istnieje duża szansa, że kupując samochód używany, kupimy go już z silnikiem turbodoładowanym, wśród samochodów nowych, jest na to jeszcze większa szansa.

Jak działają turbosprężarki?

Turbosprężarka jest urządzeniem związanym z układem zasilania silnika w mieszankę paliwowo-powietrzną. Jak sama nazwa wskazuje, składa się ona z turbiny, oraz sprężarki. Turbina jest wirnikiem, poruszanym przez energię spalin wyrzucanych przez silnik. Na osi połączonej z turbiną znajduje się natomiast wirnik sprężarki. Sprężarka ma za zadanie "zagęszczenie" powietrza które podawane jest do układu dolotowego, dzięki sprężeniu (zwiększeniu ciśnienia) w tej samej objętości znajduje się powietrze o masie większej, niż przy ciśnieniu atmosferycznym. W seryjnych pojazdach, nie mających charakteru sportowego, ciśnienie sprężania nie jest wysokie, zwykle nie przekracza 0,2 bara.

Dzięki podaniu większej ilości powietrza, możliwe jest spalenie większej ilości paliwa, co za tym idzie wygenerowanie z silnika większej mocy, szczególnie w wyższych zakresach obrotów, gdzie turbosprężarki pracują najwydajniej. Ponadto więcej powietrza pozwala też dokładniej spalać paliwo, szczególnie w silnikach o zapłonie samoczynnym (diesla), a odzyskanie części energii spalin (strat) do wygenerowania mocy zwiększa sprawność całego układu.

Podczas pracy elementy turbosprężarki obracają się z prędkością około 200 tysięcy obrotów na minutę, do tego pracują w bardzo ciężkich warunkach technicznych. Wysoka temperatura spalin napędzających turbinę i bardzo wysoka prędkość obrotowa powodują, że powierzchnie łożyskowania z czasem zużywają się, elementy tracą wyważenie, dochodzi do uszkodzeń mechanicznych i turbina przestaje spełniać swoje zadanie. Proces ten przyspiesza zły stan silnika, z którego powodu może dochodzić do tworzenia się nagaru, przecieków płyny chłodzącego do oleju, który jest odpowiedzialny za odbiór ciepła z nagrzanej turbiny, co może prowadzić do zapchania się kanałów chłodzących turbosprężarkę. Zabójczy dla turbiny jest także niedobór oleju lub jego nieodpowiednie ciśnienie, który prowadzi do przegrzania się turbiny i termicznego zniszczenia współpracujących powierzchni (zapieczenia).

Uszkodzona turbosprężarka - co zrobić?

Pierwszym etapem w takim wypadku powinna być dokładna diagnostyka całego silnika. Oczywiście przyczyną może być zużycie związane z dużym przebiegiem samej turbosprężarki, jednak często związane jest to z usterkami układu chłodzenia, uszczelki pod głowicą, układu smarowania, lub ogólnego zużycia układu tłokowo-korbowego. Bez tego istnieje ryzyko, że naprawa turbosprężarki będzie tylko krótkotrwała, ponieważ niesprawności silnika szybko doprowadzą do jej uszkodzenia.

Prostszą opcją wydaje się być wymiana turbosprężarki na urządzenie fabrycznie nowe, oczywiście gwarantuje to stuprocentową sprawność turbiny i zapewnia pełne bezpieczeństwo. Największą wadą tego rozwiązania jest jednak koszt zakupu tej części, często sięgający kilku tysięcy złotych. Turbina jest bardzo precyzyjną i skomplikowaną maszyną, dlatego koszty jej zakupu muszą być bardzo wysokie.

Drugą opcją jest regeneracja turbosprężarki, czyli jej naprawa. W ostatnich latach technika warsztatowa poszła na tyle mocno do przodu, że w przypadku dobrych warsztatów regeneracyjnych otrzymujemy produkt o właściwościach bardzo zbliżonych do nowych części, a koszt takiej operacji zwykle nie przekracza połowy ceny nowej turbosprężarki.

Na czym polega regeneracja turbosprężarki

W zakładzie regeneracji w pierwszej kolejności weryfikowany jest stan turbosprężarki, sprawdzany jest stan i luzy wirnika, przepływ oleju, działanie elementów sterowania takich jak zawory upustowe czy zmienna geometria łopatek wirnika. W drugiej kolejności podczas regeneracji turbosprężarki, rozbierana jest ona na części i czyszczona w myjkach ultradźwiękowych, dzięki czemu można w pełni ocenić stan poszczególnych jej części i uszkodzenia, co pozwala nie tylko na określenie niezbędnego zakresu regeneracji, ale często także pomaga w zdiagnozowaniu problemu jaki doprowadził do uszkodzenia turbosprężarki i wyeliminowania ich, przed ponownym montażem turbiny. Następnie piaskowany jest korpus turbiny, oraz dokonuje się wymiany tulei obudowy łożyskowania.

Trzecim etapem regeneracji turbiny jest wymiana elementów które uległy uszkodzeniu na nowe. Najważniejsze jest, by były to oryginalne części wysokiej jakości, tylko wówczas regeneracja turbosprężarki może być w pełni bezpieczna i satysfakcjonująca, zapewniająca dobrą pracę tego elementu przez długi czas po naprawie. Najczęściej wymieniane elementy to łożyska oporowe i ślizgowe, odrzutnik, pierścienie uszczelniające i koła kompresji.

Bardzo ważną częścią procesu regeneracji turbosprężarki jest wyważenie wirnika i doważenie całego układu wirującego. Jak już było wspomniane, prędkość wirowania elementów turbiny jest bardzo wysoka, dlatego wszelkie bicia i niedokładności mogą spowodować bardzo szybkie uszkodzenie. W celu wyważenia elementów wirujących stosuje się bardzo precyzyjne maszyny, które pozwalają nie tylko na dokładne ustawienie wszystkich elementów, ale także na pełną diagnostykę zregenerowanej turbiny w warunkach zbliżonych do prawdziwej pracy tej części. Dzięki temu uzyskujemy pewność, że zregenerowane urządzenie nie posiada już wad i będzie pracowało jak nowe.

Ostatnią częścią regeneracji turbiny jest montaż wszystkich dodatkowych elementów turbosprężarki, oraz regulacja jej pracy w zakresie poziomu i przebiegu ciśnienia doładowania. W tym celu reguluje się zawory upustowe czy zmianę geometrii łopatek wirnika w nowocześniejszych turbosprężarkach. Po takiej fachowej regeneracji turbosprężarki, może ona trafić do klienta i zostać ponownie zamontowana w silniku.

Regeneracja turbosprężarki jest procesem skomplikowanym, jednak prostszym i tańszym niż wytworzenie nowej części, jeżeli zostanie przeprowadzona w odpowiednim warsztacie, posiadającym wykwalifikowaną kadrę i nowoczesny, precyzyjny park maszynowy, zapewnia bardzo zbliżoną do nowej sprawność i niezawodność. Regeneracja turbiny może być dokonana w przypadku wszystkich typów pojazdów w nią wyposażonych, zarówno tych z silnikami benzynowymi, jak i z silnikami diesla, sprawdzi się zarówno w ciężarówkach, jak i w przypadku samochodów osobowych, czy rzadkich, turbodoładowanych motocykli.