Příčiny a důsledky úniku oleje z turbíny – jak rozpoznat a opravit problém

Docela běžná situace je, když se olej z ložiskové sestavy uvolňuje do skříně kompresoru (pokud je přítomen, do mezichladiče) nebo turbíny. Často to vede k jednoznačnému závěru, že turbína je vadná, ale není to vždy pravda. Z fungujícího turbodmychadla může unikat olej z řady důvodů a v některých případech dochází k únikům v obou směrech najednou.

Abychom porozuměli těmto důvodům, je třeba zvážit typický návrh TC. Jako příklad je použito turbodmychadlo Garrett GT15 (obr. 1). Ložiskové těleso TC má vnitřní dutinu, která je od kompresorové části izolována těsnícím kroužkem 5 a od turbínové části těsnicím kroužkem 6. Tato těsnění fungují hlavně při nízkých otáčkách turbodmychadla, protože nejsou schopna zadržet olej při vysokém tlaku . Jsou to v podstatě konstrukční prvky navržené tak, aby bránily úniku oleje a průniku plynu do dutiny pouzdra ložiska. V provozních režimech TC tlak plynu v obou částech převyšuje tlak uvnitř ložiskové skříně. Část plynů tak stále proniká, mísí se s olejem a vstupuje do klikové skříně, načež se uvolňuje do atmosféry prostřednictvím ventilačního systému klikové skříně.

Rýže. 1 — Schéma turbodmychadla Garrett GT15

1. Radiální kluzné ložisko (Slender Shaft) – radiální kluzné ložisko

2. Spirálový pojistný kroužek (pojistka Brg)

3. „O“ kroužková vložka (čtvercová) – těsnící disková manžeta (čtvercová část)

4. „O“ kroužek Brg Hsg do CC – manžeta skříně kompresoru

5. Pístní kroužek (turbine End) – těsnící kroužek (turbínová strana)

6. Pístní kroužek (Comp 10mm) – těsnící kroužek (na straně kompresoru)

7. Thrust Flinger (10-pad /10mm P/Ring) – vnější tlakové pouzdro

8. Thrust Collar (10-pad) – přítlačná vnitřní objímka

9. Antirotační čep (journal brg) – radiální ložiskový antirotační čep

10. Axiální ložisko (Nové 360 stupňů 10-pad) – axiální ložisko

11. Hřídelová matice LHT – hřídelová matice s levým závitem

13. Aretační šroub (s/plate to brg hsg) – upevňovací šroub

14. Šroub (Turb Hsg) – upevňovací šroub skříně turbíny

20. Kompresorové kolo – kompresorové kolo

21. Shaft & Wheel – hřídel s turbínovým kolem

22. Ložiskové pouzdro – pouzdro ložiska

23. Těsnicí deska – těsnící kotouč

Použití olejových těsnění kontaktního typu (olejová těsnění, manžety atd.) v turbokompresorech není možné z důvodů zaprvé vytvoření příliš velkého odporu proti otáčení a zadruhé příliš rychlého opotřebení v důsledku nepřípustné rychlosti otáčení rotor TC. Za zmínku stojí jeden typ kontaktních těsnění – uhlíkové (podobné se používají k utěsnění rotoru motorové vodní pumpy). Používají se však pouze na nízkootáčkových turbodmychadlech, jejichž otáčky nepřesahují 80 tisíc otáček za minutu. Jde však o poněkud exotický typ těsnění, většina turbodmychadel k tomu přistupuje jinak.

Aby nedocházelo k únikům oleje bez vytvoření rotačního odporu, používají se tzv. dynamická těsnění. Jejich činnost je založena na principu využití odstředivých sil, které neumožňují vytékání oleje. Dynamické těsnění, na příkladu turbodmychadla Garrett GT15, se skládá ze dvou drážek obrobených na hřídeli rotoru (foto 1). V jednom z nich je instalován O-kroužek a druhá drážka s rozdílem průměrů D a d je dynamické těsnění. Odstředivé síly působící na olej po jeho působení v ložiskách vedou k jeho rozstřikování uvnitř skříně, načež samospádem proudí do klikové skříně motoru.

Foto 1. Rotor turbodmychadla

Princip činnosti dynamických ucpávek na straně turbíny a kompresoru a turbíny je shodný. Rozdíl je pouze v konstrukčních vlastnostech – na straně kompresoru je dynamické těsnění vytvořeno rozdílem průměrů vnějšího axiálního pouzdra (obr. 1, poz. 7).

Normální provoz ložiskové sestavy turbodmychadla je tedy zajištěn přítomností dynamických těsnění, pro jejichž normální provoz musí být splněny určité podmínky. Hlavním požadavkem je přítomnost vzduchu uvnitř pouzdra ložiska. Při určitých problémech může být skříň naplněna olejem nebo může být narušen správný poměr tlaku uvnitř a vně. V tomto případě je činnost dynamických ucpávek z fyzikálních důvodů nemožná, což vede k únikům oleje směrem ke kompresoru, turbíně nebo v obou směrech současně.

Nesprávná funkce dynamických těsnění může mít několik důvodů, které jsou diskutovány níže.

Nejčastější příčinou selhání dynamického těsnění turbodmychadla je porucha ventilačního systému klikové skříně. Jak víte, tento systém je navržen tak, aby zajistil odvod plynů z klikové skříně, které se tam dostávají proražením pístních kroužků z válců motoru. Aby tento systém fungoval efektivně, musí být výstupní potrubí připojeno k vakuové (nízkotlaké) zóně. U atmosférických motorů to může být sací potrubí a u přeplňovaného motoru, kde je zvýšený tlak v sacím potrubí, je výfukové potrubí klikové skříně napojeno na vstup turbodmychadla. Olej z turbodmychadla odtéká samospádem a napojení na mazací systém je většinou pod hladinou oleje v systému. Pokud se v klikové skříni objeví přetlak, naruší se přirozený odtok oleje a olej se může hromadit v ložiskovém tělese, což způsobí záložní efekt a naruší normální provoz dynamických těsnění. Nejčastější příčinou selhání ventilace klikové skříně je koksování výfukového potrubí klikové skříně nebo odlučovače oleje. Příčinou může být i mechanická deformace potrubí.

Druhý častý důvod spočívá v částečném ucpání odvodního potrubí turbodmychadla. Může se jednat o stejné koksování, vniknutí cizích předmětů (tmel, kusy těsnění), mechanické poškození vedení. Tento důvod lze snadno diagnostikovat a odstranit.

Třetím důvodem je nedostatek vzduchu na vstupu do turbodmychadla. To může být způsobeno předčasnou výměnou vzduchového filtru, nebo použitím nekvalitního filtru, přes který je ztížený průchod vzduchu. Příčinou může být i mechanické poškození – potrubí je ohnuté a prochází jím méně vzduchu, než je nutné. V tomto případě se v zóně kompresoru vytváří určité vakuum, v důsledku čehož olej proudí do skříně kompresoru.

Čtvrtý důvod může spočívat na straně výfukového systému. Za prvé může dojít k deformaci některé části výfukového systému. Sestava katalyzátoru může být také koksována. V důsledku toho se zvyšuje tlak v turbínové části a některé plyny pronikají do ložiskové skříně a vytvářejí přetlak i tam. V tomto případě bude olej proudit směrem ke kompresoru.

Výše uvedené důvody mohou koexistovat v kombinaci, ale v každém případě bude indikátorem modrý výfuk. Ještě jednou stojí za zmínku, že v tomto případě může být turbína plně provozuschopná a po odstranění popsaných problémů se provoz turbodmychadla vrátí do normálu a zastaví se úniky oleje. Pokud se objeví, měli byste nejprve zkontrolovat systém ventilace klikové skříně.

Statistiky ukazují, že přeplňovaných motorů přibývá. A to je docela normální. Přeplňovaná pohonná jednotka přináší svému majiteli spoustu přímých i nepřímých bonusů. Přítomnost kompresoru umožňuje racionálnější využití paliva. Pomocí turbíny můžete zvýšit výkonovou charakteristiku motoru bez nutnosti zvětšovat zdvihový objem motoru. Toho je dosaženo pomocí dodávky stlačeného vzduchu vynuceného oběžným kolem. Je tu ale jeden problém – turbína pohání olej, což způsobuje spoustu nepříjemností a spoustu peněz. Pokusme se pochopit příčiny poruchy a způsoby, jak tento problém vyřešit.

Mohlo by vás zajímat: Společnost Nissan: úspěšný příběh

Turbodmychadlo

Pokud mluvíme o složitých věcech jednoduchými slovy, pak má kompresor velmi primitivní design. Turbína je plášť v podobě hlemýždě. Uvnitř pouzdra je hřídel se dvěma lopatkovými převody. Jedno takové ozubené kolo se kvůli výfukovým plynům protáčí. Druhý se také otáčí, protože je usazen na stejné hřídeli. Rychlost otáčení hřídele může být neúnosná – až 250 tisíc otáček za minutu. Proto musí hřídel běžet na kvalitních ložiskách. Obvykle jsou taková ložiska dvě.

Mohlo by vás zajímat: Brzdový systém „Ural“: konstrukce, princip činnosti, seřízení

Praxe ukazuje, že při provozních otáčkách turbíny za takových podmínek nevydrží zatížení ani jedno existující suché ložisko. Ložisko se zasekne a turbína je odeslána do opravy. Inženýři dlouho přemýšleli o tom, jak odstranit nadměrnou teplotu a zlepšit klouzání. S tím vším si olej dobře poradí – mazací kanály pro každé ložisko jsou napojeny na hřídel turbíny z klikové skříně motoru. Mechanismus tak může pracovat při vysokých rychlostech, čímž se zvyšuje jeho výkon a spolehlivost.

I plně funkční turbína spotřebuje určité množství oleje. Čím více řidič tlačí na plyn, tím větší je spotřeba. Běžná spotřeba je do 2,5 litru na 10 tisíc kilometrů. Může turbína pohánět velké objemy oleje? Záleží na stavu spalovacího motoru.

Mohlo by vás zajímat: Pneumatiky Avatyre Freeze: recenze, vlastnosti a popis

Turbodmychadlo má dvě části – horkou a studenou. Olejové kanály jsou připojeny k ložiskům kompresoru shora. Jeden je potřeba pro horkou část, druhý pro studenou. Poté se olej po namazání ložisek vrátí do klikové skříně. Jsou ale ložiska utěsněná?

Ložisko by se v žádném případě a za žádných okolností nemělo dostat do kontaktu s lopatkami, jinak v tomto případě turbína žene olej na jedné straně do rozdělovače nebo mezichladiče a na druhé straně do tlumiče výfuku. Mezi ložisko a oběžné kolo jsou instalovány pojistné kroužky. Tlak tyto kroužky podporuje a olej neuniká ve velkých objemech.

Hlavní nevýhoda turbíny

Dosavadní zkušenosti s provozem turbínových motorů ukazují, že tyto pohonné jednotky mají řadu problémů. Hlavní problém souvisí s úniky oleje z kompresoru. A pokud turbína pohání olej na nějaký motor, pak její výměna ne vždy pomůže tento problém úplně vyřešit.

Olej vytéká z kompresoru pouze v případě vysokého tlaku. Aby turbína protlačila vzduch, musí být vyvinuta velmi velká síla. Tato síla způsobuje, že olej protéká kluznými ložisky.

Jak normalizovat krevní tlak?

Pro normalizaci tlaku i při instalaci turbodmychadla musí být splněny určité podmínky a přijata opatření.

Musíte tedy zjistit, v jakém stavu je vzduchový filtr. Pokud je špinavý a ucpaný, je třeba nainstalovat nový. Zkontrolujte také čistotu tělesa vzduchového filtru a potrubí. Dále se musíte ujistit, že pouzdro filtru a jeho kryt jsou utěsněny. Pokud tomu tak není, může se prach a nečistoty velmi snadno dostat dovnitř turbodmychadla, což brzy povede k selhání jednotky. Současně jsou všechny trubky vyčištěny a při montáži dbejte na to, aby se dovnitř nedostaly žádné nečistoty nebo cizí částice.

Je také lepší vyměnit motorový olej. Nečistoty, které jsou vždy v oleji, se jistě usadí na povrchu ložisek a po nějaké době se zasekne kompresor.

Ne všichni mechanici a automobiloví nadšenci znají a plně provádějí všechny tyto operace, v důsledku toho turbína pohání olej. Při instalaci kompresoru je třeba pečlivě prostudovat pokyny. V zásadě jsou všechny problémy způsobeny opotřebením a nepravidelnostmi během procesu instalace.

Jiné příčiny úniku oleje

Mohlo by vás zajímat: Pneumatiky Tunga Zodiac: recenze, testy, popis

Únik oleje přes kompresor je častým problémem. S tím se setkal snad každý majitel. Lze identifikovat následující důvody tohoto jevu:

• Takže dochází k potížím v důsledku zvýšené hladiny oleje v systému v důsledku ucpaného ventilačního systému klikové skříně. Majitelé motorů se silným opotřebením pístové skupiny mohou narazit na problém – uvnitř motoru je vysoký tlak. Pokud je katalyzátor ucpaný, turbína pohání olej, což je normální. Pokud je vypouštěcí kanál turbínového oleje ucpaný, příznaky budou stejné.
• Mnoho důvodů souvisí s problémem se systémem vypouštění oleje. Do pouzdra se dodává pod tlakem. Olej prochází přívodním potrubím, kde se následně mísí se vzduchem a produkty spalování. V důsledku toho se vytvoří pěna, která následně stéká po těle šneka. A teprve potom vstupuje do vypouštěcího potrubí oleje a poté do klikové skříně. Pokud není vypouštěcí kanál dostatečně široký nebo je v motoru více oleje, zůstane ve skříni turbíny a protéká těsnicími prvky.

Těsnění

Mnoho lidí se mylně domnívá, že těsnící díly v kompresoru jsou potřeba pouze k tomu, aby se olej nedostal do skříně turbíny. To je sice pravda, ale hlavním úkolem těsnění je umožnit plynům vstupovat do klikové skříně motoru pod vysokým tlakem. Někteří výrobci vyrábějí kompresory bez jakýchkoliv těsnících kroužků ze sacího traktu, ale v tomto případě olej neteče.

Netěsnost v důsledku ucpaného vzduchového filtru

Při používání vozidla se vzduchový filtr postupně zanáší. Hromadí se v něm abrazivo. Zvyšuje se odpor proti průchodu proudu vzduchu a na vstupu do turbíny vzniká podtlak. Ve vysokých a středních otáčkách motor běží dobře. Za turbínovým kolem je přetlak, takže olej neteče.

Ale v klidových a přechodných režimech je vakuum již na vstupu a výstupu. Při nízkém zatížení stoupá olej ze spodní části skříně turbíny vlivem podtlaku a poté se dostává do sacího potrubí. To je stejný případ, kdy turbína žene olej do mezichladiče.

A k odstranění poruchy potřebujete velmi málo – stačí vyměnit vzduchový filtr za nový. Někdy stačí starý filtr dobře profouknout.

Ucpaný katalyzátor a turbína

Při zanesení katalyzátoru se odpor objeví i na výstupu výfukových plynů. To vede ke zvýšenému zatížení rotoru kompresoru. Pokud budete pokračovat v používání vozu, bude to mít za následek zvýšenou spotřebu paliva, snížení dynamiky a výkonu. To také vede k opotřebení ložisek v turbíně. Proto turbína pohání olej.

Mezichladič

Během provozu kompresoru vzniká velké množství tepla. To vede k určitým důsledkům. Tím se snižuje provozní účinnost, protože pro turbínu je obtížnější stlačovat horký vzduch. A v důsledku zvýšeného zatížení se části a součásti konstrukce intenzivně opotřebovávají. To vše bylo hlavním důvodem selhání turbodmychadla. K vyřešení tohoto problému byl vytvořen mezichladič. Je potřeba snížit teplotu vzduchu na optimální hodnotu. V automobilovém průmyslu se používají vzduchové a kapalinové radiátory.

Turbína a olej v mezichladiči

Podívejme se na situaci, kdy turbína žene olej do mezichladiče. Důvody tohoto problému jsou stejné vadné olejové potrubí, nečistoty, poškozené vzduchové kanály a filtry.

Porucha olejového vedení

Olejové potrubí by mělo být posouzeno vizuálně. Nachází se ve většině případů mezi turbínou a kráterem motoru. Prostřednictvím toho je olej přiváděn do kompresoru. Tato trubka je vyrobena z oceli a má složitý tvar. Deformovat to je docela těžké, ale je to možné. Změní-li se tvar ropovodu, naruší se normální provoz turbíny. Propustnost klesá a množství oleje pro normální a efektivní provoz kompresoru nestačí. To vede ke zvýšení tlaku oleje, který proudí do mezichladiče.

Špinavé olejové vedení

Čím je auto starší, tím má více skrytých závad a problémů. Patří mezi ně situace, kdy dieselová turbína pohání olej. Postupem času se na vnitřní dutině ropovodu tvoří vrstvy, které zmenšují průměr kanálu. To opět vede ke zvýšení tlaku v rozdělovači nebo mezichladiči.

Zanesený filtr

Majitelé aut často zapomínají na vzduchové filtry a nemění je ani nečistí. Ale hraje důležitou roli ve fungování přeplňování. Znečištěný vzduch vede k poruchám v provozu turbíny. Pokud filtr dobře nečistí přiváděný vzduch, nedodává dostatek vzduchu. V důsledku toho je olej hnán přes turbínu přímo do chladicího systému.

Poškozené vzduchové potrubí

V krytu potrubí se mohou tvořit trhliny. Přispívají k vytvoření vakuové zóny. To způsobí tok oleje z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku. Potom olej poškodí těsnicí prvky a těsnění. Vakuová zóna se rozšíří a v tomto případě bude olej proudit jako lavina nebo tsunami.

Nekritické poškození lze opravit. A pokud to není možné opravit, je nutné jej urychleně změnit, protože provoz v tomto režimu povede k potřebě vyčistit kompresor.

Oil

Podívali jsme se na případy, kdy turbína pohání olej. To jsou hlavní důvody. Na vině ale může být samotný olej, zejména nekvalitní olej. U turbodmychadel musí být odolný proti spalování. Pro turbodmychadla existuje speciální žáruvzdorný olej. Nemělo by to hořet. Běžný olej způsobí koksování všech kanálů pro mazání ložisek turbíny. Proto musíte správně vybrat maziva.

Ať je olej jakýkoli, opotřebovává se a ztrácí své vlastnosti. Vznikají uhlíkové usazeniny a koksování kanálů. To také způsobuje, že kompresor pohání olej.

Špinavý mezichladič a následky

Pokud je v mezichladiči olej, kvalita chlazení plnicího vzduchu se sníží. To povede k přehřátí turbíny.

Závěr

To není rozsudek smrti, pokud dieselová turbína pohání olej. Příčiny problému lze levně a relativně jednoduše odstranit. Hlavní věc je udělat to včas. A pak auto potěší a dá emoce.