Come può un corpo aspirato danneggiare il turbo?

Le giranti del turbocompressore ruotano ad una velocità angolare che può arrivare a 200.000 giri al minuto. In tale condizioni anche il più piccolo oggetto risucchiato all'interno del turbo può danneggiarlo seriamente o distruggerlo.

I danni alla girante compressore possono essere causati da oggetti aspirati nel sistema di aspirazione del motore posto a monte del turbocompressore. La girante turbina può essere danneggiata da oggetti provenienti dallo stesso motore, come parti di iniettori, valvole o pistoni.

Quali sono le cause di un danno dovuto a corpo estraneo?

• Un filtro aria danneggiato, di cattiva qualità o mancante (spesso è il filtro stesso a decomporsi e a rilasciare proprie parti)
• Condotti di aspirazione aria danneggiati, che rilasciano proprie parti o permettono a piccoli corpi di entrane nel condotto
• Parti di guarnizioni entrate nel condotto di aspirazione
• Viti, bulloni o simili, perse nel tubo di aspirazione durante il servizio di manutenzione
• Parti distaccatesi da altri componenti del motore
• Parti del precedente turbocompressore

Prevenire il guasto dovuto ad un impatto con un corpo estraneo

• Assicurarsi che tutti i condotti di aspirazione siano interi, privi di lacerazioni o di ostruzioni
• Usare guarnizioni nuove per creare una buona tenuta ed evitare la rottura della guarnizione
• Sostituire sempre il filtro dell'aria con un filtro nuovo di buona qualità
• Controllare che non ci siano frammenti del vecchio turbo dispersi nel condotto di aspirazione

Perché la perdita d'olio danneggia il turbo?

Le giranti del turbocompressore ruotano ad una velocità angolare che può arrivare a 200.000 giri al minuto. L'albero del rotore e i cuscinetti non entrano mai in contatto con le parti fisse ma galleggiano in un sottile film d'olio. Questo sottile strato d'olio è mantenuto con delle guarnizioni di tenuta presenti sull'albero sia sul lato turbina che sul lato compressore.

Queste guarnizioni di tenuta sono diverse dai normali O-ring, che non potrebbero mai sopportare queste velocità angolari, sono piuttosto simili alle fasce elastiche dei pistoni. Affinché queste guarnizioni funzionino correttamente e trattengano l'olio in quantità sufficiente a creare il bagno, necessitano di una pressione d'aria positiva sia sul lato compressore che sul lato turbina. Un depressione aspirerebbe l'olio nei carter del turbo invece di trattenerlo all'interno della cavità dei cuscinetti.

Una restrizione ai condotti di aspirazione posti a monte del turbo o un filtro ostruito, causa una depressione lato compressore che aspira l'olio dal cuscinetto riducendo il bagno d'olio in cui l'albero ruota. Se il motore ruota al regime minimo per lunghi periodi, questa depressione diventa notevole e riesce a svuotare completamente il cuscinetto su cui ruota l'albero causandone la rottura

Cosa causa la perdita di olio dal lato compressore?

• Un filtro aria ostruito
• Condotti di aspirazione a valle del turbo strozzati o ostruiti
• Parti di guarnizioni entrate nel condotto di aspirazione
• Perdita di aria nei condotti di aspirazione a valle del turbo o nell'intercooler
• Eccessiva contro-pressione allo scarico (FAP o catalizzatore ostruiti?)

Cosa causa la perdita di olio dal lato turbina?

• Perdite nel sistema di scarico
• Perdite nella valvola EGR

Cosa causa la perdita di olio da entrambi i lati?

• Ogni restrizione nel condotto di scarico olio del turbocompressore
• Cattivo funzionamento del sistema di sfiato dei vapori d'olio del motore
• Danni fisici o sbilanciamento eccessivo del rotore
• Eccessivo gioco nell'accoppiamento fra gruppo rotore e corpo
• Ripetuti spegnimenti del motore con turbocompressore ancora molto caldo, situazioni che causano un deposito carbonioso che interferisce con gli anelli di tenuta

Prevenire il guasto dovuto a perdite d'olio

• Assicurarsi che non ci siano blocchi o restrizione nel sistema di aspirazione dell'aria
• Assicurarsi che non ci siano ostacolo allo scarico dell'olio del turbo. Condotto di drenaggio olio libero e pulito, assenza di pressione nella vasca olio
• Assicurarsi che non ci siano perdite nel condotto di scarico
• Verificare il corretto funzionamento della valvola EGR

Perché la carenza d'olio danneggia il turbo?

Le giranti del turbocompressore ruotano ad una velocità angolare che può arrivare a 200.000 giri al minuto. L'albero del rotore e i cuscinetto non entrano mai in contatto con le parti fisse ma galleggiano in un sottile film d'olio. Se questo sottile film d'olio non è presente fin dall'avvio del motore e non è mantenuto costantemente, il cuscinetto smette di funzionare causando maggiori danni al turbocompressore.

Far ruotare il turbocompressore in assenza di olio anche per pochi secondi, irrimediabilmente ne causa il guasto.

Mentre è importante verificare che l'afflusso di olio al turbocompressore avvenga alla pressione prescritta dal costruttore, altrettanto critico è verificare che i condotti dell'olio siano liberi e puliti cosi da garantire con costanza l'afflusso di olio alla pressione prescritta.

Cosa può causare una carenza d'olio?

• Livello dell'olio in vasca basso
• Tubo di alimentazione olio piegato o attorcigliato
• Depositi carboniosi nel tubo di alimentazione dell'olio
• Ostruzioni ai condotti dell'olio causate dall'uso di silicone o gomma liquida
• Guarnizione olio del turbo errata o fuori sede
• Pompa dell'olio ammalorata
• Ritardato riempimento del circuito dell'olio dopo un cambio olio
• Motore non usato per lunghi periodo (soprattutto nelle stagioni fredde)

Prevenire il guasto dovuto a carenza di olio

• Non usare prodotti liquidi nella guarnizione dell'olio del turbocompressore
• Pulire o sostituire il tubo di alimentazione dell'olio
• Ad ogni sostituzione del turbo sostituire filtro e olio usando prodotti rispondenti alle specifiche del costruttore del motore

Perché la sovravelocità danneggia il turbocompressore?

Le giranti del turbocompressore ruotano ad una velocità angolare che può arrivare a 200.000 giri al minuto e con una temperatura dei gas di scarico fino ad 800 °C. Ogni turbo è progettato e costruito in considerazioni di quelle che sono le condizioni a regime. Il termine sovravelocità indica che il turbo viene fatto ruotare a velocità superiori rispetto ai suoi limiti operazionali

La sovravelocità può portare il turbo ad operare al di fuori dei suoi parametri di sicurezza, causandone la distruzione. Se il turbo continua a lavorare in sovravelocità senza guasti, può causare la rottura di altre parti meccaniche del motore

Quali sono le cause della sovravelocità?

• Una restrizione nel condotto di aspirazione aria o un tubo staccato o lacerato possono far fluire all'interno del turbo una errata quantità d'aria
• Un motore elaborato per ottenere prestazioni diverse da quelle di targa
• Manomissione della valvola wastegate
• Sistema di iniezione malfunzionante
• Perdita del segnale di regolazione della VNT o della wastegate
• Abbinamento turbo/motore errato

Prevenire il guasto dovuto sovravelocità

• Controllare che non ci sano restrizioni o perdite nel condotto di aspirazione
• Controllare che il leveraggio della geometria funzioni correttamente
• Controllare il corretto funzionamento dei sensori elettronici e della centralina di controllo del motore (ECU)

L'introduzione del turbocompressore a geometria variabile (VNT) ha permesso di dimensionare il turbo in relazione alla potenza massima del motore senza però intaccarne l'efficienza ai regimi di minimo o intermedi. I più evoluti turbo a geometria variabile dispongono di un controllo della geometria completamente elettronico, garantendo:

• Risposta rapida
• Accuratezza
• Segnale di ritorno alla centralina del motore (ECU)

Malfunzionamento dell'attuatore elettronico

Il movimento della geometria è controllato da un attuatore REA (Rotary Electronic Actuator). Guasti, o presunti guasti all'attuatore sono indicati da:

• Spia diagnosi motore accesa
• Pressione di sovralimentazione insufficiente
• Pressione di sovralimentazione oltre i limiti consentiti
• Rumorosità del turbo

Cosa fare in caso di sospetto di un malfunzionamento all'attuatore?

• Chiedere al cliente l'esatta descrizione del problema e delle condizioni in cui si verifica
• Controllare la storia manutentiva del veicolo e di eventuali componenti sostituiti di recente, con particolare attenzione alla valvola EGR
• Controllare che la tensione ai capi della batteria sia corretta
• Verificare tutti i codici di errore memorizzati in centralina motore (ECU)
• A motore fermo. Controllare il leveraggio della geometria sia libero di scorrere
• Controllare che il connettore sia fissato saldamente alla la presa elettrica dell'attuatore e verificare la continuità elettrica
• Accendere il quadro dell'auto senza avviare il motore, l'attuatore deve spostarsi in posizione di apertura massima. Avviando il motore l'attuatore deve portarsi rapidamente nella posizione di apertura massima. In entrambi gli estremi il leveraggio deve avere un piccolo gioco e non deve risultare bloccato

Cos'è la valvola EGR?

La valvola EGR (Exhaust Gas Recirculation) riimmette una piccola quantità dei gas di scarico nel condotto di aspirazione, con l'effetto di ridurre la temperatura massima di combustione e quindi i valori di inquinamento. La valvola EGR è disabilitata con motore al minimo e quando sono richiesti picchi di potenza

Un cattivo funzionamento della valvola EGR può causare un eccessivo deposito carbonioso sul lato turbina. Questo a sua volta può causare un bloccaggio delle palette della geometria elettronica e quindi un cattivo funzionamento del turbo. Continuare ad utilizzare il veicolo in queste condizioni può causare la totale rottura del turbo

Il rotore del turbocompressore fino ad una velocità angolare di 200.000 giri per minuto (RPM) ed è proprio la dinamica con cui raggiunge questa alta velocità abbinata ad una scelta corretta del senso di rotazione e del senso di filettatura che ne garantisce la tenuta.

Cosa assicura la tenuta del dado

La maggir parte dei turbocompressori sono progettati con la rotazione dell'albero in senso orario (guardando dal lato compressore) e con il dado di bilanciatura a filettatura sinistrosa. Per comprendere il significato di questa scelta basta osservare come il rotore dl turbo sia soggetto a valori di accelerazione molto più elevati rispetto ai valori di decelerazione. La rotazione in senso orario abbinata alla filettatura sinistrosa, assicura che il dado continui a "stringere" durante il normale uso del turbocompressore.

Un turbocompressore con rotazione in senso orario (antiorario) e filettatura destrosa (sinistrosa) garantisce comunque la tenuta del dado, se il rotore è stato assemblato con il dado serrato alla coppia prescritta.

Circostanze su cui investigare se il dado di bilanciatura si è svitato

• Un cattivo funzionamento del cuscinetto (normalmente dovuto ad olio contaminato) può causare l'arresto repentino dell'albero, cioè una forte decelerazione e quindi l'allentamento del dado
• La sovravelocità può causare uno stiramento della girante soggetta ad una forte forza centrifuga, quindi un rilassamento della tensione sul dado e un conseguente allentamento, fino alla perdita, di quest'ultimo.
• Un oggetto estraneo che impatta una delle giranti, quando non distrugge quest'ultima, causa uno squilibrio del gruppo rotore. Questo squilibrio, se elevato, può portate una delle giranti in contatto con uno dei carter, quindi una forte decelerazione e la perdita del dado per le ragioni già esposte

Il rotore del turbocompressore è sottoposto a temperature elevate che in condizioni di regime possono raggiungere i 950 °C. Considerato che si raggiungono temperature molto vicine ai punti di fusione del materiale, anche un piccolo deficit del sistema di raffreddamento può causare un guasto al turbocompressore

Come individuare un turbocompressore surriscaldato

Il turbocompressore che ha subito un surriscaldamento spesso (ma non sempre) presenta un colorazione violacea sulla parte centrale in ghisa.

Cause del surriscaldamento

• Mancata o carente lubrificazione
• Mancanza di apporto del fluido refrigerante (per i turbocompressori raffreddati ad acqua)
• Ostruzione del condotto di scarico dei gas di combustione (filtro di antiparticolato o catalizzatore intasati)
• Cattivo funzionamento dell'attuatore

Effetti del surriscaldamento

Il gruppo rotore del turbocompressore è un corpo estremamente rigido in modo da non deformarsi (quindi sbilanciarsi) a causa della forza centrifuga quando posto in rotazione alle velocità di regime che può arrivare a 200.000 RPM

L'acciaio di cui è composto l'albero, se portato a temperature prossime a quella di fusione e poi raffreddato diventa meno rigido (fenomeno della ricoturra) e quindi il rotore risulterà sbilanciato.

Continuare ad usare il veicolo con l'albero sbilanciato causerà il gusto definitivo del turbocompressore.

Come evitare il surriscaldamento

• Verificare il corretto funzionamento dell'impianto di scarico dei gas di combustione (vedi i nostri prodotti per la pulizia del FAP)
• Evitare assolutamente la pratica diffusa di pulire lo scarico dall'olio ivi rilasciato dal vecchio turbo facendo ruotare il motore ad alto numero di giri. Dopo aver installato il nuovo turbo verificare il gas di scarico e, in caso di fumo bianco, arrestare subito il motore e procedere alla pulizia dello scarico