Turbosprężarka - jak to działa, awarie, koszty. Co musisz wiedzieć o turbo, żeby go nie zepsuć

W Europie zadziwiająco często nie docenia się tego, co dla świata motoryzacji zrobiły Stany Zjednoczone. Weźmy na przykład takie turbodoładowanie - spytajcie kogoś, jaki był pierwszy produkowany seryjnie samochód z takim wyposażeniem, a jeśli w ogóle odpowie, to zapewne podsunie BMW 2002 turbo z 1973 r. lub nieco nowsze Porsche 911 Turbo.

Pierwszym autem osobowym z turbosprężarką, które trafiło do sprzedaży, był Oldsmobile Turbo Jetfire z 1962 r. (chwilę później dołączył do niego Chevrolet Corvair Monza Spyder) - a to i tak było ponad 30 lat po tym, jak szwajcarski producent ciężarówek Saurer wprowadził opcjonalne turbosprężarki do swojej oferty. Sam pomysł na skonstruowanie turbosprężarki pojawił się jednak znacznie, znacznie wcześniej - w 1905 r. takie urządzenie opatentował szwajcarski inżynier i wynalazca Alfred Buechi. Pierwszy prototyp powstał 10 lat później.

Jetfire korzystał ze zmodyfikowanego przez Oldsmobile'a 3,5-litrowego silnika V8, który w drogowych wersjach wolnossących osiągał maksymalnie 198 KM i 319 Nm. Montaż niewielkiej turbosprężarki Garrett T5 pozwolił na osiągnięcie 218 KM i 410 Nm, i to pomimo relatywnie niewysokiego ciśnienia doładowania wynoszącego 0,34 bara (dla porównania, seryjne Porsche 911 Turbo S obecnej generacji 992 ma dwie turbosprężarki, które zapewniają ciśnienie doładowania na poziomie 1,2 bara).

Jak nazwa wskazuje, każda tradycyjna turbosprężarka składa się z dwóch głównych części - turbiny i sprężarki. Ta pierwsza napędzana jest gazami spalinowymi, a to pozwala na jednoczesne napędzanie sprężarki i sprężenie świeżego powietrza wpadającego do silnika. Mówiąc obrazowo i w uproszczeniu - turbosprężarka pozwala na wtłoczenie do silnika większej ilości powietrza, niż normalnie by tam trafiło bez tej pomocy. A to, po odpowiednim zwiększeniu dawki podawanego paliwa, pozwala na zwiększenie mocy, gdy sytuacja tego wymaga. Istotną zaletą jest już sam fakt używania spalin do napędzania turbiny, ponieważ dzięki temu można odzyskać część energii, która w silniku wolnossącym (tj. bez doładowania) byłaby bezpowrotnie tracona - czyli zwiększa się w ten sposób efektywność jednostki napędowej. W samolotach, gdzie turbosprężarki trafiły najpierw, ich głównym celem było co innego - umożliwienie silnikowi poprawnej pracy na wysokościach, gdzie powietrze jest już silnie rozrzedzone.

W pojazdach osobowych, dostawczych i ciężarowych turbodoładowanie jest powszechnie stosowane od lat, szczególnie w silnikach Diesla - ale i wśród samochodów benzynowych coraz trudniej kupić coś bez turbo. Często określa się to pół-żartem, pół-serio jako „pojemność na życzenie” - jeśli potrzeba maksymalnych osiągów silnika, to np. 2-litrowy silnik z turbodoładowaniem zapewni parametry porównywalne lub lepsze od starszego, wolnossącego 3.5 V6. A gdy jazda jest spokojniejsza, spada też zużycie paliwa - w teorii do poziomu porównywalnego z wolnossącym silnikiem 2.0. W praktyce w realnej eksploatacji na ogół jest już mniej różowo, ale skoro w tabelkach pomiarowych wszystko się zgadza, to Unia Europejska jest zadowolona.

Dość powszechnym w turbodieslach i niemal niespotykanym w silnikach benzynowych rozwiązaniem jest VTG (Variable Turbo Geometry), czyli funkcja zmiany kąta nachylenia łopatek tzw. kierownicy spalin. VTG stosuje się po to, by nawet przy niskich obrotach silnika (gdy powstaje niewiele spalin) turbosprężarka była w stanie działać bardziej efektywnie.

Brak chęci samochodu do przyspieszania z powodu zbyt niskiej prędkości obrotowej silnika (czyli zbyt małej ilości spalin napędzających turbinę) zwyczajowo nazywa się „turbodziurą” - bywa ona mniej lub bardziej odczuwalna i zwykle przestaje być problemem po osiągnięciu 1200-1800 obr./min. (zależnie od samochodu).

Turbosprężarka nie jest elementem wiecznym i przytrafić mogą jej się rozmaite usterki i awarie. Część wynika po prostu z zużycia eksploatacyjnego, a część - z zaniedbań użytkowników, szczególnie w starszych autach.

Należy mieć na uwadze, że krytycznie ważnym dla bezawaryjnej pracy jest smarowanie turbosprężarki. I nic w tym dziwnego, bowiem jej prędkość obrotowa może sięgać ok. 150 tys. obr./min., czyli blisko 30-krotnie więcej niż w typowym silniku Diesla.

I teraz uwaga: najważniejsze nawet nie jest to, co się dzieje podczas normalnej pracy turba, a to, co się dzieje zaraz po włączeniu i zaraz po wyłączeniu silnika samochodu. Zacznijmy od kwestii uruchomienia zimnej jednostki napędowej: olej silnikowy potrzebuje trochę czasu, by się rozgrzać i smarować poszczególne elementy jak należy, dlatego korzystanie z pełni osiągów samochodu zaraz po ruszeniu wpływa na przedwczesne zużycie nie tylko samego silnika, ale też właśnie turbosprężarki.

Przejdźmy dalej: kończenie jazdy. W wielu autach (szczególnie starszych) nie ma systemu wymuszonego smarowania turbosprężarki po wyłączeniu silnika. Jeśli więc po długiej lub dynamicznej jeździe od razu unieruchomi się silnik, bez odczekania co najmniej 30-60 (w skrajnych przypadkach nawet do 2-3 minut) sekund na ostudzenie i zmniejszenie prędkości obrotowej turbiny, to ryzykuje się po prostu zwęgleniem oleju silnikowego w obrębie łożysk turbosprężarki (i wskutek tego ich zacieranie się). Do tego dochodzi kwestia zatykania kanałów olejowych.

Jeśli powyższe błędy popełnia się regularnie, to zdecydowanie skraca to żywotność układu turbodoładowania - a przy prawidłowym użytkowaniu powinna on wytrzymać nie mniej niż 100-300 tys. km, zależnie od konkretnego modelu samochodu (czy raczej typu silnika) i sposobu eksploatacji (przy regularnej jeździe w trasie turbo wytrzyma dłużej). Spotyka się też opinie, że w praktyce żywotność tych urządzeń jest nieokreślona. Nierzadko zdarzają się przypadki, że jedna turbosprężarka służy bezawaryjnie przez np. pół miliona i więcej kilometrów, choć zwykle dotyczy to prostszych modeli, bez VTG.

Wszelkie. Najprostsze i najbardziej oczywiste to po prostu te wywołane eksploatacyjnym zużyciem, czyli luzy. Kolejna kategoria to uszkodzenia mechaniczne: regularnie spotyka się np. uszkodzone lub wręcz połamane łopatki turbiny (jeśli przedostaną się one dalej, to zakres zniszczeń może się tylko zwiększyć), a także pęknięcia niektórych elementów (np. korpusów) czy awarie nastawnika VTG. To ostatnie sprawia, że turbosprężarka nie jest w stanie efektywnie (lub wręcz w ogóle) zmieniać swojej charakterystyki, a to prowadzi do spadku osiągów i generalnych problemów z pracą silnika. Przykładowo, przy danych obrotach silnika turbo może pompować zbyt słabo, a przy innych - zbyt mocno, co z kolei może doprowadzić do wprowadzenia jednostki napędowej w awaryjny tryb pracy.

Ponadto spotyka się uszkodzenia polegające na porysowaniu współpracujących elementów z powodu tarcia, a także awarie wywołane przegrzaniem układu (na skutek zbyt wysokiej temperatury spalin, na ogół wywołanej innego typu niedomaganiami silnika).

W większości przypadków tak... o ile ktoś się trochę interesuje tym, co ma pod maską - a to nie jest takie oczywiste. Silnik samochodu może zapewniać gorsze osiągi (czasem niezależnie od prędkości obrotowej silnika, czasem w konkretnym zakresie obrotów), często spotyka się także niepożądane odgłosy - choćby pod postacią głośniejszej niż dotychczas pracy. Auto może też zacząć kopcić z układu wydechowego, najczęściej na biało, i szarpać podczas jazdy, dochodzi tu wspomniane wcześniej wchodzenie silnika w tryb awaryjny - zwykle polega on na braku możliwości osiągnięcia wysokich prędkości obrotowych silnika (np. wyższych niż 3 tys. obr./min.) i ograniczeniu mocy.

Przede wszystkim: nie jeździć samochodem z uszkodzonym układem turbodoładowania, jeśli nie ma absolutnej konieczności - to może bowiem prowadzić do dalszych uszkodzeń, nawet teoretycznie niezwiązanych z tym elementów, jak np. filtrów cząstek stałych. Auto trzeba odstawić bezpośrednio do mechanika.

Później opcje są na ogół dwie: regeneracja starej turbosprężarki (koszt: od 700 zł w górę, zależnie od stopnia komplikacji urządzenia i od zakresu uszkodzeń) lub zakup nowej (co kosztuje zwykle nie mniej niż 2500-3000 zł, ale może być też dwu- czy trzykrotnie droższe). Można też próbować kupić urządzenie używane w lepszym stanie, ale może to być problematyczne i rzadko kiedy jest polecanym rozwiązaniem, podobnie jak zakup tanich zamienników - te ostatnie mogą mieć np. nieco inną geometrię łopatek i zapewniać osiągi na gorszym poziomie i (lub) w innym zakresie obrotów, a w skrajnym przypadku nieprawidłowo współpracować z silnikiem. Należy mieć na uwadze, że producenci bardziej skomplikowanych modeli turbosprężarek (np. z VTG) nie przewidują ich regeneracji - jeśli nawet jakaś firma takie usługi oferuje, to nie jest stuprocentowo pewne, że odnowione turbo będzie działać tak samo dobrze jak wcześniej.

Nie, a przynajmniej nie powinien. Nowoczesne samochody wyposażone zarówno w turbosprężarki jak i w układy start-stop powinny zapewniać układy wymuszonego smarowania turbiny nawet po wyłączeniu silnika, albo chociaż monitorować stan i temperatury silnika. W praktyce raczej nie słychać o pladze padających turbosprężarek w autach ze start-stopem, a jeśli ktoś mimo wszystko się tego obawia, to funkcję chwilowego wyłączania silnika można dezaktywować.

Absolutnie nie. Zresztą w przypadku diesli nie bardzo jest taka możliwość, bo od lat na rynku samochodów osobowych nie ma żadnych wolnossących modeli, jednymi z ostatnich były Volkswageny i Skody z silnikami SDI (np. 75-konny VW Golf V 2.0 SDI z lat 2004-2008). Unikać trzeba zaniedbanych aut z turbodoładowaniem, chyba że od razu mamy przewidziany budżet na ich mechaniczną reanimację. Większość powyższych uwag sprowadza się więc do jednego doskonale znanego stwierdzenia:

Zdjęcie główne: Guitar Studio, Shutterstock.com