터보차저의 기본원리와 고장원인 <명준 Turbo ATD>

터보차저의 고장원인은 다양합니다. 가장 중요한 것은 오일관리입니다.

터보문의: 010 6294 3481

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정품신품터보(파격가)와 터보엑츄에이터

중국산터보, 모조터보,중고터보는 취급하지 않습니다.

터보차저 자체의 불량은 없다고 보시면 됩니다. (다만 재생터보나 중국산터보는 예외)

터보차저 자체는 자동차의 부품중에서 매우 신뢰도가 높은 부품입니다.

99.99%가 오일문제나 외부물질의 유입 혹은 맵핑으로 인해 생깁니다.

 

 최근에 나오는 터보차저는 초당 6,000 회전(360,000 rpm) 을 하며  1050°C 까지 온도가 올라갑니다.  turbo bearings에 가해지는 스트레스가 대단히 큽니다.

turbine shaft 와 bearings은 오일의 얇은 막안에서 회전을 합니다. 지속적인 오일공급이 되지 않으면 5초이내에 터보는 심각한 손상을 받게 됩니다.

  회전수가 상대적으로 느린 엔진이 오일공급이 원활하지 않을 때 5분정도 이후에 심각한 손상이 되는 것과 비교가 됩니다.

따라서 엔진오일압력이 제조사 기준치에 맞는지 체크를 하는 것이 대단히 중요합니다. 터보차저의 오일공급라인은 항상 깨끗해야 합니다.

오염되거나 더러운 오일은 터보 bearings에 상처를 입히게 되고 나아가서는 터보고장을 일으키는 가장 큰 원인이 됩니다.

 

터보차저가 고장이 나면 엔진관련 경고등이 계기판에 표시가 됩니다.

대부분의 경우는 시동을 끄고 다시 시동을 걸면 계기판에서 경고등이 사라졌다가 주행을 하며 다시 경고등이 나타나는 형태가 일반적입니다.

경고등이 계기판에 나타나고 출력에 제한을 보인다는 것(Limp-home Mode)은  오작동상태 혹은 적절하지 못한 센서의 신호값을 ecu에서 인식을 한 것입니다.

 

터보차저고장진단은 단순한 것 같지만 오진단을 내리는 경우가 허다합니다.

또한 오바부스트의 경우는 터보관련부품이 연속적으로 고장을 일으키는 경우가 많습니다. 터보교환후에 이상을 보이면 터보를 의심하기보다는 관련부품을 먼저 확인해보는 것이 먼저입니다. 언더부스트의 경우도 오바부스트와 마찬가지이지만 라인누설을 먼저 보는 것이 좋습니다.

 

참고로 Limp-home Mode을 일으키는 요인들 
•  High-pressure fuel system
•  Inlet VANOS
•  Exhaust VANOS
•  Crankshaft sensor
•  Camshaft sensor
•  Boost-pressure sensor
•  Knock sensors
•  Intake-air temperature sensor 

 

1. 터보차저의 고장진단의 황금률(golden rules)

어떠한 수리도 마찬가지이지만 가장 중요한 것은 수리결과보다 고장의 원인에 초점을 맞추어야 합니다.  

즉 무엇이 터보차저의 고장을 일으키게 한 것이냐죠!

그리고 터보차저의 고장이 다른 부품에 영향을 주었거나 받은 것도 순차적으로 진단하고 교환이나 수리를 해야 합니다.

 

터보차저의 진단에는 절차상의 황금률이 있습니다.

1. 엔진오작동과 출력손실을 터보차저의 고장으로 성급하게 결론을 내리지말고 하나씩 먼저 점검을 할 부분이 있습니다.
 

청색빛을 띄는 흰연기가 나올때는 먼저 에어크리너의 오염상태를 점검하고 차종에 따라 crankcase ventilation system의 고장여부를 확인합니다.

그런 다음 터보차저를 점검합니다.

 터보차저에서 소음이 발생하고 있다면 먼저 터보차저의 압이 걸리는 터보관련라인을 점검합니다.

검은 매연이 나오면서 출력손실이 감지된다면 엔진상태를 먼저 점검하고 터보관련라인을 점검합니다.

 

2. 터보고장이 확인되고 교환을 하는 경우에는

다음 소모품을 교환하는 것이 매우 바람직합니다.

오일, 오일필터, 에어필터 그리고 필요하다면 터보차저 오일 인리트와 아웃리트라인을 교환해줍니다.

그리고 터보관련라인을 청소를 하는 것이 좋습니다. 이는 고장발생원인 제거도 되지만 출력과도 관련이 깊습니다.

 

3. 절대로 규격이외의 터보차저를 장착해서는 안됩니다. 그리고 터보부스터관련부품을 인의적으로 조작해서는 안됩니다.

엔진이 허용되는 범위를 벗어난 오바부스트는 당연히 과열과 더불어 피스톤, 실린더헤드, 엔진베어링계통에 고장을 일으키게 됩니다.

특히 전문적인 지식없이 웨스트게이트(혹은 엑츄에이터)을 조절하지 마십시요.

 

부스트에 영향을 미치는 다른 요인들은 대략 다음과 같습니다.

• 흡기 온도
• 엔진 속도
• 스로틀 밸브 위치
• 주변 압력
• 흡기 매니 폴드 압력
• 스로틀 밸브에 유입이 되는 압력

    

  2. 터보차저의 고장원인은 보통 4가지 정도로 요약이 됩니다.

1)외부물질유입으로 인한 손상(Foreign Object Damage):에어크리너교환시 에어건으로 불지 않는 것이 좋습니다.

2)윤활부족(Lack of Lubrication)

3)엔진오일 오염(Oil Contamination)

4)과속(Overspeed & Excessive Temperatures)

 

이중에서 가장 중요한 것은 엔진오일의 관리라고 생각이 됩니다.

 

내용을 상세히 살펴보면

 

1) FOREIGN OBJECT DAMAGE (FOD)-터보차저에 이물질 유입

Turbo wheel mechanical damage, caused by small objects entering the turbine or compressor housing at high speed, leading to imbalance. FOD damage is often severe, if not catastrophic.

 

Compressor 손상은 air intake의 이물질 유입으로 생깁니다.

Turbine 손상은 대개 engine 부품결합으로 발생이 되는데 예로 injector 불량이나 valve train parts의 결함으로 발생이 됩니다.

 

원인

• Items sucked into the air intake because of a damaged, poor quality or missing air filter.

• Damaged hoses allowing small particles to enter the intake.

• Gasket material entering the intake.

• Nuts, bolts, washers, rags or other items left in the intake pipe during servicing.

• Broken engine components, e.g. injector tips, valves or fragments of damaged piston.

• Fragments from a previous turbocharger failure.

 

 

2)LACK OF LUBRICATION-윤활부족

bearing housing의 turbine 과 compressor 끝에는 피스톤링과 흡사한 seals이 엔진오일을 담고 있습니다.

 

이 seals은 positive air pressure이 필요합니다. 이는 bearings에 오일 윤활을 유지하고 end housings으로 오일이 빠져나가는 것을 방지합니다.

오일공급의 단절은 seals에 진공을 형성하게 되고 이는 seals이 compressor end housing에 붙어버리는 상황이 발생합니다.

장시간 엔진 아이들링 상태로 유지하면 turbine housing으로 오일이 비치는 현상을 나타내는데 이는 낮은 공기압력과 상관관계가 있습니다.

 

 

원인

compressor end에 오일이 누유

• Blocked or restricted air intake filter.

• Blocked or restricted air intake pipe or hose.

• Air leaks on intake hoses or at the intercooler.

 

turbine end에 오일 누유
• Leaks in the exhaust system.
• Leaks in the EGR system.

compressor과 turbine end 양쪽에 누유
• Any restriction in the oil drain pipe from the turbo to the engine.
• Restriction in the engine breather.
• Physical damage to the turbo’s rotating parts, and excessive bearing clearance.
• Repeated hot engine shutdowns leading to carbon deposits (coke) in the centre housing.
• Incorrect turbo fitted.

 

 

오일 고갈은 더욱 심각합니다.

 

원인

• Low engine oil level in the sump.
• A bent or kinked oil feed pipe.
• Carbon deposits (coking) in the oil feed pipe.
• Blockage caused by applying silicone to the oil inlet gasket.
• Incorrect oil inlet gasket restricting oil supply.
• A blocked, damaged or poor quality oil filter.
• Worn oil pump.
• Failure to prime the replacement turbo with oil during fitting.
• The engine not being used for long periods, particularly in cold weather.

*터보장착시에 절대로 가스킷에 실리콘을 사용해서는 안됩니다.  

 

3) OIL CONTAMINATION-오일 오염(엔진오일 관리부실)

Turbo bearing system damage caused by a high concentration of carbon or other contaminants suspended in oil. This is often created by extended oil change intervals or poor maintenance. Remember to use good quality oil filters in a turbocharged vehicle, and to change oil regularly. There are also concerns such as water or coolant contaminated oil, forming steam pockets leading to bearing oil starvation. While more closely related to FOD damage, beware of pieces or fragments of metal in the oil, especially following an engine overhaul.

 

원인

• A blocked, damaged or poor quality oil filter.

• High carbon build-up in the engine. This can rapidly contaminate even new oil.

• Accidental contamination of new oil during servicing.

• A malfunctioning oil filter bypass valve.

• Engine wear, leaving swarf deposits in the oil.

• Oil that has degraded due to excessive temperatures or extended service intervals

 

 

4) OVERSPEED AND EXCESSIVE TEMPERATURE-과속 및 과열

Turbo damage caused by working beyond its designed parameters or outside the vehicle manufacturer’s specification. Maintenance problems, engine malfunction or unauthorized performance upgrades can push turbo rotating speeds beyond its operating limits, causing fatigue failure of compressor and turbine wheels. Running a turbocharger beyond its speed or temperature limits is lethal to this delicate and expensive equipment.

 

Overspeeding은 일반적으로 맵핑차량에서 많이 발생이 됩니다. 오버부스트로 인해 엔진블로우를 동반하는 경우가 많습니다.

 

원인

• A restriction in the air intake filter or pipe work, or a split or detached air hose, allowing incorrect amounts of air into the turbo.

• A ‘chipped’ or ‘overfuelled’ engine that isn’t to standard specification.(맵핑)

• Tampering with the wastegate.(웨스트게이트 손상)

• Worn injectors.(인젝트 불량)

• Loss of signal to the SREA (Simple Rotary Electronic Actuator) for the wastegate or VNT control.

• Fitting the incorrect turbo.