Turbinos revoliucionavo automobilių rinką, suteikdamos didžiulį potencialą gaminti gerokai našesnius variklius. Kadangi turbina leidžia išgauti daugiau galios nedidinant variklio ir nesiremiant kitais drastiškais pokyčiais, turbinos yra naudojamos daugelyje modernių automobilių su vidaus degimo varikliais. Šiame straipsnyje aptarsime turbinos veikimo principus, dažniausias gedimų priežastis, požymius ir rekomendacijas, kaip elgtis pastebėjus gedimą.
Turbokompresoriaus veikimo principas
Turbina yra unikalus įrenginys, kuris padidina vidaus degimo variklio našumą, įpūsdamas daugiau oro į degimo kamerą, todėl automobilio variklis gali sudeginti daugiau degalų ir generuoti daugiau galios. Turbina veikia pagal išmetamųjų dujų panaudojimo principą varant turbiną, kuri yra prijungta prie oro kompresoriaus.
Turbinos veikimo procesas prasideda nuo variklio išmetamųjų dujų. Variklis, degindamas kurą, dideliu greičiu paleidžia išmetamąsias dujas, kurios nukreipiamos per išmetimo kolektorių į turbinos korpusą. Išmetamosios dujos eina per turbinos sparnuotę, priverčiant ją greitai suktis. Ši sparnuotė velenu sujungta su oro kompresoriumi kitoje turbinos pusėje, todėl, turbinai besisukant, siurbiamas oras.
Turbinos sparnuotė įtraukia aplinkos orą ir jį suspaudžia. Tada šis suslėgtas oras į variklio įsiurbimo kolektorių patenka didesniu slėgiu ir tankiu nei atmosferiniuose varikliuose (varikliuose, kuriuose nėra turbinos). Padidėjęs oro tankis leidžia varikliui sudeginti daugiau degalų, todėl degimas efektyvesnis, o galia yra didesnė.
Viena iš svarbiausių turbinos funkcijų yra temperatūros, kuri susidaro suspaudžiant orą, reguliavimas. Daugumoje variklių, kuriuose naudojama turbina, yra tarpinis aušintuvas (interkuleris), kuris atvėsina suslėgtą orą prieš jam patenkant į variklį. Tai užtikrina didesnį oro tankį ir deguonies kiekį, kas dar labiau padidina degimo efektyvumą.
Turbokompresorius leidžia pasiekti žymiai geresnę degalų ekonomiją, lyginant su analogiško pajėgumo, tačiau turbokompresoriaus neturinčiu, varikliu. Be to, variklis su turbina bus ir mažesnis, ir lengvesnis. Bene vienintelė nepalanki charakteristika yra šiluminį variklio balansą pakeičiantis turbinos efektas.
Turbinos tipai
Turbinos būna kelių tipų:
- Fiksuotomis mentėmis: šios turbinos yra ilgaamžiškiausios ir pigiausiai remontuojamos, tačiau suteikia efektą siauriausiame sūkių diapazone.
- Kintamos geometrijos mentėmis: šios turbinos, keisdamos menčių geometriją, veikia plačiame diapazone, tačiau judančių menčių mechanizmas yra subtilesnis ir brangiau remontuojamas.
- Dvigubos („twin scroll“): šio tipo turbina apjungia abiejų pirmųjų dviejų gerąsias savybes: mažo diametro turbina veikia mažų sūkių diapazone, didelio diametro - aukštų sūkių diapazone. Taip pasiekiamas ir ilgaamžiškumas, ir gera trauka bet kokių variklio sūkių diapazone.
Dažniausi turbinos gedimo požymiai
Sugedęs turbokompresorius gali stipriai paveikti variklio efektyvumą ir patikimumą. Mokėdami atpažinti turbinos gedimus galėsite išvengti tolesnių problemų ir užtikrinti saugią automobilio eksploataciją. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių turbinos gedimo požymių:
Sumažėjusi galia ir lėtesnis įsibėgėjimas
Vienas iš lengviausiai pastebimų sugedusios turbinos požymių - sumažėjusi variklio galia ir lėtesnis įsibėgėjimas. Jei jaučiate, kad jūsų automobilis sunkiai pasiekia įprastą greitį arba pasidarė vangus, tai gali būti dėl netinkamai veikiančios turbinos. Turbina turėtų tiekti suslėgtą orą, kuris padeda varikliui išvystyti didesnę galią. Galios kritimą gali sukelti ribotas oro srautas (pvz., užsikimšęs oro filtras, pažeista ar įtrūkusi įsiurbimo žarna) arba problemos, susijusios su alyvos tiekimu turbinai.
Padidėjęs dūmingumas ir dūmų spalva
Neįprastai didelis išmetamųjų dujų kiekis, ypač jei dūmai yra mėlyni, juodi arba balti, gali būti turbinos gedimo požymis:
- Mėlyni arba pilkšvi dūmai įspėja apie alyvos sunaudojimą, kas gali reikšti, kad alyva per turbiną patenka į degimo kamerą arba į išmetimo sistemą. Mėlyni/pilkšvi dūmai ryškiausiai pasirodo užvedus variklį arba stipriau paspaudus akceleratorių.
- Juodi dūmai gali įspėti apie oro ir degalų mišinio disbalansą dėl prasto turbinos veikimo, t.y. variklis gauna per mažai oro, todėl kuras pilnai nesudega.
- Balti dūmai (ypač po automobilio įsibėgėjimo) gali reikšti vandens ar antifrizo patekimą į degimo kamerą, nors tai ir ne visada susiję su turbina.
Pašaliniai variklio garsai
Keisti garsai, pvz., cypimas, metalo trinties, barškėjimo, švilpimo, ūžimo ar šniokštimas iš variklio skyriaus, gali įspėti apie turbinos guolių arba sparnuotės problemas. Šie garsai gali kilti dėl pernelyg didelio nusidėvėjimo, pažeidimo ar besitrinančių elementų. Neįprastai intensyvėjantis švilpimas yra vienas iš požymių. Per sutrūkinėjusią tarpinę arba kompresoriaus korpusą prasiskverbiančios išmetamosios dujos arba siurbiamas oras skleidžia specifinį garsą.
Degėsių kvapas ir alyvos nuotėkis
Jei užuodžiate degėsių kvapą, tai gali būti dėl alyvos nuotėkio iš sugedusios turbinos ir sąlyčio su įkaitusiais variklio komponentais. Tai gali sukelti pavojingas situacijas ir reikalauja neatidėliotino dėmesio. Labai padidėjusios alyvos sąnaudos arba pastebimas alyvos nuotėkis ant turbinos korpuso ar žarnų yra aiškus gedimo požymis.
Variklio alyvos trūkumas ir suvartojimas
Neveikianti turbina gali praleisti alyvą į degimo kamerą, taip ją deginant kartu su degalais. Dėl to sunaudojama daugiau alyvos nei įprastai. Labai svarbu reguliariai tikrinti alyvos lygį ir, pastebėjus nuotėkį ar padidėjusias sąnaudas, nedelsiant ieškoti problemos. Variklio alyva turbokompresorių ne tik tepa, bet ir aušina. Kad trūksta alyvos, rodo veleno spalvos pokytis, atsiradęs dėl terminio poveikio.
„Check engine“ lemputė
Dėl sugedusios turbinos prietaisų skydelyje gali aktyvuotis įspėjamoji „check engine“ lemputė. Šiuolaikiniuose automobiliuose sumontuoti davikliai, kurie stebi įvairius variklio darbo aspektus, o aptikus tam tikrų duomenų neatitikimus (pvz., slėgio nukrypimus), aktyvuojama „check engine“ lemputė. Nepakankamas kompresoriaus spaudimas yra rimtas ir aiškus signalas, rodantis sistemos gedimą.
Sumažėjęs slėgis ir padidėjusios kuro sąnaudos
Turbinos yra atsakingos už variklio oro įsiurbimą. Jei pastebite staigų turbinos slėgio sumažėjimą spaudžiant akceleratoriaus pedalą arba įsibėgėjant, tai gali būti dėl turbinos pažeidimo. Dėl netinkamai veikiančios turbinos kuro degimas gali būti neefektyvus, todėl padidėja kuro sąnaudos. Jei baką pildyti tenka dažniau vairavimo sąlygoms nepakitus, tai gali būti dėl turbinos problemų.
Turbinos gedimo priežastys
Turbinos yra sudėtingi mechaniniai komponentai, kurie gali sugesti dėl įvairių priežasčių. Didžiausia turbinų problema - jos veikia esant itin ekstremaliomis sąlygomis. Beprotišku greičiu besisukanti ir išmetamųjų dujų kaitinama turbina labai įkaista. Perkaitimas, didelės amplitudės temperatūrų kaita ir tepimo sutrikimai yra didžiausi turbokompresorių priešai.
Tepimo sutrikimai ir alyvos užterštumas
Ekspertai tvirtina, kad bemaž pusės turbinų gedimų priežastis yra tepimo sutrikimai. Nepakankamas tepimas ir alyvos užterštumas, dėl kurio greičiau nusidėvi ir pažeidžiami guoliai bei velenai, yra kone dažniausia priežastis. Sumažėjęs alyvos slėgis, varikliui veikiant laisvąja eiga, nebus kenksmingas, bet, pasiekus aukštus sūkius, mažins kompresoriaus resursą. Reikia pabrėžti, kad variklinė alyva turbokompresorių ne tik tepa, bet ir aušina. Jei alyva pasensta, tirštėja arba praranda tepamąsias savybes, jos nebepakanka turbinos guoliams, todėl jie ima perkaisti ir greičiau dėvisi.
Nešvarumai variklinėje alyvoje, tokie kaip metalo dalelės, likusios nuo ankstesnio gedimo, arba anglies nuosėdos, susidariusios degant alyvai, gali pažeisti guolius arba slystamuosius veleno paviršius. Kiti teršalai, pavyzdžiui, vietoj sandarinimo tarpiklių naudojamas silikoninis sandariklis, gali užblokuoti alyvos srautą ir paspartinti turbokompresoriaus dėvėjimąsi.
Pašaliniai objektai
Dar maždaug 40 procentų gedimų sukelia mentes sugadinantys smulkūs pašaliniai objektai, patenkantys iš variklio arba oro tiekimo sistemos. Bet koks pašalinis objektas, patekęs į didžiuliu greičiu besisukančią turbiną, sukels labai spartų mazgo dėvėjimąsi arba netgi visišką dalių susivirinimą. Tie objektai gali būti variklio detalių dalelės ar per oro filtrą patenkantys aplinkos nešvarumai. Dėl to pažeidžiamos kompresoriaus ratų mentės (dėl to krenta oro slėgis), turbinos ratų mentės, rotorius. Ant kompresoriaus menčių atsiranda smūgių žymės, o ilgainiui išsibalansavusios mentės ima lūžinėti. Tokie reiškiniai gali atsirasti ir įtrūkus orą tiekiančioms žarnoms.
Perkaitimas
Dėl per didelio karščio, kuris įprastai atsiranda dėl netinkamo aušinimo ar alyvos tiekimo, turbinos komponentai gali deformuotis, atsiranda ašelės klibėjimas, sutrinka turbinos geometrija. Naudojant nekokybiškus degalus arba esant netinkamam variklio reguliavimui turbina ima dar labiau kaisti. Apie jos perkaitimą rodo ant korpuso atsirandančios išblukusio atspalvio dėmės. Tokiam reiškiniui užsitęsus, korpusas ima trūkinėti, „iškepa“ tarpikliai ar net guoliai.
Nepakankama priežiūra ir eksploatavimo klaidos
Nepakankama priežiūra, pvz., alyvos ir filtrų keitimo nepaisymas, taip pat gali prisidėti prie nuosėdų susidarymo, kurios sumažina efektyvumą ir sukelia gedimus. Agresyvus vairavimo stilius, aukšti variklio sūkiai bei ilgas veikimas tuščiąja eiga gali prisidėti prie turbinos apkrovos ir gedimų. Pažeistos tarpinės, dėl kurių alyva patenka į išmetimo sistemą, arba netinkamas balansavimas ir įvairių detalių pažeidimas taip pat gali pakenkti turbinos geometrijai.
Viena dažniausių vairuotojų klaidų - netinkamas elgesys su varikliu iškart po šalto užvedimo. Didžioji problema - stipriai spausti akceleratorių vos užvedus šaltą variklį. Tuo metu alyva dar nespėjusi cirkuliuoti po visą sistemą, o dėl žemos temperatūros ji būna sutirštėjusi. Tepimo siurblys dar nepasiekęs reikiamo slėgio, todėl variklio komponentai kelias pirmąsias sekundes veikia praktiškai „sausai“. Kai tuo metu vairuotojas staigiai padidina apsukas, stūmokliai ir cilindrai patiria milžinišką trintį. Turbokompresorius dirba itin ekstremaliomis sąlygomis - velenas sukasi iki 200 000 aps./min., o tepti jį reikia nuolat ir stabiliai. Jei alyvos slėgis dar nepasiekęs normos, turbina lieka be tepimo, o jos guoliai trinasi „sausai“.
Ką daryti pastebėjus turbinos gedimą?
Jei iš turbokompresoriaus teka alyva, jis neįprastai vibruoja ar skleidžia triukšmą, tuoj pat išjunkite variklį. Turbokompresorius sukasi dideliu greičiu, todėl rimtą gedimą gali sukelti net menkiausias nukrypimas nuo normos (jei tepimas nepakankamas, guoliams negrįžtamai sugadinti pakanka vos kelių sekundžių). Tinkamai ir sparčiai nustačius priežastį, gedimą galima pašalinti lengviau ir pigiau.
Ar galima toliau važiuoti sugedusia turbina?
Nors galima važiuoti su sugedusia turbina, tai nėra patartina, kadangi galite sukelti dar didesnę žalą automobiliui bei pavojų saugumui. Dėl netinkamai veikiančios turbinos gali sumažėti variklio galia ir padidėti degalų sąnaudos. Nepaisydami turbinos gedimo požymių, tokių kaip padidėjęs dūmingumas, neįprasti pašaliniai garsai ar galios praradimas, galite leisti problemai išsiplėsti ir sugadinti aplinkinius komponentus.
Toliau važiuojant su sugedusia turbina taip pat gali išbėgti variklio alyva, todėl galite sugadinti variklį dėl per didelės trinties ir temperatūros tarp komponentų. Be to, pažeista turbina gali neigiamai paveikti bendrą transporto priemonės valdymą, kadangi akceleratorius pasidaro ne toks jautrus, ypač tais atvejais, kai reikia pagreitinti automobilį įvažiuojant į greitkelį arba lenkimo metu. Jei turbina pradeda leisti alyvą į įsiurbimo sistemą, susidaro rizika vadinamajam „diesel runaway“ - situacija, kai variklis pats ima deginti alyvą ir nebereguoja į uždegimą. Tai labai pavojinga ir daugeliu atvejų baigiasi visišku variklio sugadinimu. Jei subyra turbinos mentės, jos gali patekti į interkulerį, o vėliau - į cilindrus. Į cilindrus patekusios metalo nuolaužos gali subraižyti sieneles, pažeisti vožtuvus ir stūmoklius. Dar vienas pavojus - dėl alyvos nutekėjimo sumažėjęs tepalo lygis. Jei variklis dirba be pakankamos lubrikacijos, jis labai greitai perkaista ir sugenda. Taip pat rizikuojate sugadinti katalizatorių ar DPF filtrą, nes deginama alyva virsta tirštais dūmais, užkemšančiais išmetimo sistemą.
Taigi, jeigu atsirado turbinos gedimas, automobilio eksploatuoti nereikėtų. Priešingu atveju, galite susidurti su dar daugiau įvairių problemų, kurios tik dar labiau padidins bendrą remonto kainą. Negana to, neveikianti turbina kelia pavojų netgi jūsų saugumui.
Profesionali diagnostika ir remontas
Jei įtariate turbinos gedimus, rekomenduojama pasikonsultuoti su kvalifikuotu mechaniku, kuris galėtų tinkamai nustatyti ir išspręsti iškilusias problemas. Servise atliekama kompiuterinė diagnostika, kuri padeda nustatyti klaidų kodus ir tiksliai įvertinti turbokompresoriaus slėgio darbą. Dažniausiai aptinkamos klaidos susijusios su „underboost“ arba „overboost“ - tai reiškia, kad turbina sukuria per mažą arba per didelį slėgį. Po elektroninės diagnostikos meistrai atlieka mechaninę patikrą: įvertina turbinos ašies laisvumą, sparnuočių būklę, slėgio nuostolius sistemoje, alyvos padavimą ir žarnų sandarumą. Kartais problema slypi ne turbinoje, bet susidėvėjusioje vakumo sistemoje, slėgio reguliatoriuje arba tuščiosios eigos vožtuve.
Turbinų remontas paprastai prasideda nuo turbinos nuėmimo ir išardymo. Tik taip galima tiksliai nustatyti pažeidimų mastą. Meistrai atidžiai apžiūri guolius, sandariklius, sparnuotes ir visą šerdį. Dažniausi gedimai - susidėvėję slydimo guoliai, nutrupėjusios mentės, įskilusi šerdis ar alyvos nuotėkis per sandariklius. Suradus problemą, pažeistos dalys keičiamos naujomis, o turbina vėl surenkama ir balansuojama specialia įranga. Balansavimas yra itin svarbus, nes net mažas disbalansas gali sukelti vibraciją ir vėl sugadinti turbiną. Profesionalus turbinų remontas apima ir sistemos išvalymą: išplaunamas interkuleris, tikrinami alyvos kanalai, keičiami filtrai. Po remonto automobilio galia grįžta į įprastą lygį, o vairavimas vėl tampa lengvas ir dinamiškas. Dauguma servisų suteikia garantiją, todėl galite būti tikri dėl atliktų darbų.
Turbinos restauravimas arba keitimas
Turbokompresorius - brangus mazgas. Jos kaina gali siekti maždaug 500-1000 eurų. O restauravimas kainuoja 300-550 eurų. Kintamos geometrijos turbinos remontas yra maždaug 10 proc. brangesnis. Internete galima rasti daugybę pasiūlymų pačiam restauruoti turbinas, tačiau specialistai tokias idėjas kategoriškai neigia. Nes svarbiausias restauravimo procesas - turbinos balansavimas. 100 tūkstančių sūkių per minutę besisukanti turbina reaguos į mažiausią disbalansą, o tinkamam balansavimui reikalingos namudinėmis sąlygomis neprieinamos technologijos. Reikia įvertinti tai, kad turbinos detalių tolerancijos siekia vos keletą mikrometrų (1 mkm = 0.001 mm). Todėl apie rankdarbius čia geriau pamiršti.
Restauruojant keičiami guoliai, tarpikliai, turbinos ir kompresoriaus sparnuotės. Paprastai jie sumontuojami į senąjį korpusą, tuomet mazgas subalansuojamas, patikrinamas jo hermetiškumas. Gamintojų atstovai neužsiima turbinų restauravimu, tačiau siūlo galimybę seną kompresorių pakeisti į gamykloje restauruotą ir gamyklinę garantiją turintį mazgą. Lyginant su naujos turbinos pirkimu, toks pasirinkimas leidžia sutaupyti.
Turbinos priežiūra ir eksploatavimo patarimai
Kadangi turbokompresorius yra ypač tikslus įrenginys, jo mechanizmas yra palyginti paprastas, patvarus ir efektyvus. Turbokompresoriai sukonstruoti taip, kad veiktų visą variklio eksploatavimo laiką. Šiems įrenginiams nereikia jokio specialaus kapitalinio remonto. Tereikia laikytis tinkamų eksploatavimo sąlygų.
Reguliarus variklinės alyvos ir filtrų keitimas
Reguliarus variklinės alyvos keitimas ir alyvos filtravimo sistemos (alyvos filtro ir vamzdelių) techninė priežiūra yra būtina. Alyva reikėtų keisti dažniau nei minimaliai rekomenduoja gamintojas, ypač jei automobilis dažnai eksploatuojamas mieste, kur variklis nuolat dirba ne optimaliomis sąlygomis. Visuomet rekomenduotina rinktis konkrečią, gamintojo nurodytą, alyvą. Taip pat naudokite aukštos kokybės tepalo ir oro filtrus, nes jie atlieka labai svarbią funkciją. Oro tiekimo sistemos (oro filtro, ortakių) techninė priežiūra taip pat yra kritiškai svarbi. Šaltkalvis Kęstutis Čiapas atkreipia dėmesį į oro filtro keitimą, nes per oro tiekimo sistemą patenkant kietosioms dalelėms, ant kompresoriaus menčių atsiranda smūgių žymės, o ilgainiui išsibalansavusios mentės ima lūžinėti.
Kaip pačiam pakeisti variklio alyvą bet kurioje transporto priemonėje! (GERIAUSIAS VADOVAS)
Tinkamas variklio įšilimas ir atvėsinimas
Norėdami pailginti turbinos veikimo trukmę, rekomenduojama pradėti važiuoti, po variklio užvedimo praėjus bent minutei. Tai ypač aktualu šaltu oru, kai alyva sutirštėja. Per tą laiką alyva pasieks kompresoriaus guolius ir užtikrins tinkamą tepimą. Antra taisyklė - automobiliui sustojus, variklį išjunkite tik leidę jam dar bent minutę veikti laisvąja eiga. Tai ypač svarbu po ilgo važiavimo, varikliui veikiant didele apkrova. Laisvoji eiga turbinai leidžia atvėsti ir tuomet ją galima saugiai stabdyti. To nepadarius, įkaitusi ir sustojusi turbina tiesiog „keps“, trumpindama savo guolių, tarpiklių ir korpuso ilgaamžiškumą.
Leisti varikliui „pabusti“ švelniai. Vos minutė kantrybės šaltą rytą gali sutaupyti šimtus ar tūkstančius eurų.
Kitos rekomendacijos
- Oro slėgio reguliavimas: turbokompresoriaus oro slėgio nedidinkite, t. y. nekeiskite slėgio reguliatoriaus nuostatos. Jis suderintas taip, kad variklio efektyvumas būtų optimalus. Jei turbokompresoriaus oro slėgis bus per didelis, gali pakilti variklio temperatūra, nuo kurios nukentės stūmokliai arba variklio guolių paviršius.
- Vairuotojų mokymas: turbokompresoriaus guoliai dėvėsis lėčiau, jei variklis nebus išjungiamas nesumažėjus jo greičiui, nes tokiu atveju alyvos slėgis krinta iki nulio, o turbokompresorius vis dar sukasi dideliu greičiu.
- Kuro priedai: naudokite tinkamus kuro priedus, kurie padeda palaikyti turbinos švarą, pvz., profesionalų ir itin veiksmingą „JLM Diesel Turbo Cleaner“. Tai padeda sumažinti apnašų kaupimąsi, tačiau tai yra priežiūros priemonė, o ne esamo gedimo sprendimo būdas.
- Tinkamas turbokompresorius: kiekvienas turbokompresorius gaminamas konkretaus tipo varikliui ir pagal jo eksploatavimo sąlygas. Projektuojant turbokompresorių, atsižvelgiama į įvairius veiksnius, pavyzdžiui, variklio darbinį tūrį, variklio galią, veikimo principą, transporto priemonės apkrovą. Tik įgaliotasis servisas gali užtikrinti, kad, keičiant gamyklinį turbokompresorių nauju, bus išlaikyti gamintojo nustatyti variklio veikimo parametrai.