Fot. Mahle

Coraz więcej samochodowych silników spalinowych jest doładowanych z wykorzystaniem turbosprężarki. Taką konstrukcję mają dziś prawie wszystkie silniki z zapłonem samoczynnym oraz rosnąca liczba silników z zapłonem iskrowym.

Bez względu na rodzaj silnika łożyska turbosprężarki są smarowane olejem dostarczanym z układu olejowego silnika. Warunki pracy oleju w turbosprężarce są o wiele trudniejsze od panujących w dowolnej części silnika z powodu znacznie większych prędkości obrotowych oraz wyższych temperatur.

Nie tylko smarowanie

Olej w turbosprężarce spełnia następujące funkcje:

• smaruje promieniowe i osiowe łożyska ślizgowe, zapewniając ich poprawną pracę;
• stanowi barierę termiczną dla przepływu ciepła z turbiny do sprężarki;
• usuwa zanieczyszczania powstające w turbosprężarce;
• umożliwia właściwą pracę uszczelniania labiryntowego.

Z powyższych względów jakiekolwiek nieprawidłowości w pracy układu smarowania lub niska jakość środka smarnego przyczyniają się do uszkodzeń turbosprężarki. Olej o niskiej odporności na wysokie temperatury jest podatny na koksowanie, czyli rozpad, co powoduje powstawanie nagarów na bieżniach łożysk. Prowadzi to do zmniejszenia luzu promieniowego, zakłócając właściwą pracę układu wirującego. Może też przyczynić się do zatarcia turbosprężarki. Ponadto powstające produkty degradacji oleju w postaci cząstek stałych węgla mają tendencję do blokowania pierścienia w uszczelnieniu labiryntowym, co skutkuje wyciekiem oleju (rys.1).

Rys. 1. Pierścień uszczelniający zablokowany skoksowanym olejem

Ponadto w skrajnych przypadkach produkty koksowania oleju mogą odkładać się w olejowym przewodzie powrotnym, zmniejszając jego przekrój aż do całkowitego zatkania (rys. 2). Następstwem takiego uszkodzenia jest najczęściej wyciek oleju po stronie gorącej i zimnej turbosprężarki (rys. 3).

Rys. 2. Kanał powrotny zaślepiony nagarem

Koksowanie oleju może następować również w wyniku braku osłony termicznej na przewodzie zasilającym lub powrotnym oleju. Nie jest to wówczas związane z jakością oleju.

Rola dodatków uszlachetniających

Olej o zbyt małej zawartości dodatków zapobiegających jego pienieniu się (rys. 4) może przyczynić się do zakłócenia pracy łożysk, a w konsekwencji do ich przyspieszonego zużycia ściernego lub zatarcia. Ponadto pienienie się oleju bywa przyczyną wycieku oleju z turbosprężarki w wyniku ograniczenia jego przepływu w kanale powrotnym. Pienienie może być również spowodowane pomieszaniem olejów o zupełnie różnych właściwościach, np. podczas uzupełniania niedoboru.

Nieprawidłowa lepkość

Konstrukcja łożysk dostosowana jest do określonych parametrów smarowania. Tymczasem olej o nieprawidłowej (zbyt małej) lepkości lub o niewłaściwej charakterystyce lepkościowej (w funkcji temperatur) nie tworzy ciągłego, trwałego i odpowiednio grubego filmu smarnego na smarowanych powierzchniach. Podobne negatywne efekty przynosi zanieczyszczenie właściwego oleju smarnego innymi płynami eksploatacyjnymi, tj. płynem chłodniczym lub paliwem.

Rys. 3, 4, 5. wyciek oleju z turbosprężarki spowodowany (od lewej): zmniejszeniem przekroju kanału powrotnego, pienieniem się oleju, zbyt wysokim poziomem oleju

Z kolei zbyt wysoka lepkość oleju (jego niedostosowanie do warunków klimatycznych) sprawia, iż często podczas zimnego rozruchu silnika turbosprężarka pracuje "na sucho" bądź z ograniczonym smarowaniem, co prowadzi do zużywania się łożysk i znacząco skraca czas eksploatacji całego podzespołu. Ponadto olej o zawyżonej lepkości dłużej przepływa kanałem by-pass w filtrze, zwiększając ryzyko zanieczyszczania magistrali olejowej turbosprężarki i jej uszkodzenia.

Niewłaściwy poziom

Zarówno za niski, jak i za wysoki poziom oleju może spowodować uszkodzenie turbosprężarki. Za niski – może przyczynić się do szybszego zużycia łożysk ślizgowych oraz finalnie doprowadzić do zniszczenia turbosprężarki (zatarcie łożysk, pęknięcie wału, przedostanie się części uszkodzonej turbosprężarki do silnika). Za wysoki natomiast – najczęściej przyczynia się do wycieku oleju zarówno po stronie sprężarki i turbiny, co może być mylnie zdiagnozowane jako uszkodzenie turbosprężarki (rys. 6).

Rys. 6. Zmiana zabarwienia wałka z powodu ograniczenia lub braku smarowania

Artykuł opracowany przez zespół ekspertów firmy Mahle

Tweet

Artykuł sponsorowany