of 15 /15
Turbosprężarki samochodowe

Turbosprężarki samochodowe

  • Author
    phil

  • View
    38

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Turbosprężarki samochodowe. Historia. Marzenie o tym,by z istniejącej pojemności silnika „wycisnąć jeszcze więcej mocy” towarzyszyło konstruktorom od chwili narodzin silnika spalinowego. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Turbosprężarki samochodowe

  • Turbosprarki samochodowe

  • HistoriaMarzenie o tym,by z istniejcej pojemnoci silnika wycisn jeszcze wicej mocy towarzyszyo konstruktorom od chwili narodzin silnika spalinowego. Idea doadowania silnikw spalinowych jest tak stara jak pierwsze jednostki suce do napdu pojazdw. Ju Gottlieb Daimler w 1895 r i Rudolf Diesel w 1896 r prbowali podwyszy moc i zmniejszy zuycie paliwa przez wstpne spranie dostarczanego do silnika powietrza.Jednym z pierwszych konstruktorw urzdzenia napdzanego przez silnik po to, by wanie wtoczy do tego silnika powietrze, by Francuz L. Creux, ktry w roku 1905 opatentowa spiraln sprark powietrza.Wiadomo, e w tej samej objtoci cylindra mona zmieci znacznie wiksz mas powietrza, jeli si je wczeniej odpowiednio spry, i spali dziki temu znacznie wiksz ilo paliwa, uzyskujc znacznie wicej energii (mocy).Na tym polega istota doadowania opracowana przez szwajcarskiego fizyka A. Buchni na pocztku poprzedniego stulecia. Przewidzia on wczeniej praktycznie niezrealizowane moliwoci zwielokrotnienia mocy uzyskiwanej dziki wstpnemu spraniu i schadzaniu powietrza zasilajcego.Silniki doadowane turbosprarkami s dzi bardzo rozpowszechnione, zwaszcza wysokoprne jednostki napdowe samochodw osobowych, ciarowych i autobusw, a take w silnikach z zaponem iskrowym.W turbodoadowaniu wykorzystuje si energi spalin do napdu turbiny (ma ona od 100 do 200 tys. obr/min , a nawet i wicej), ktra napdza sprark osadzon na tym samym waku.

  • Podstawowe informacjeTurbosprarka to w istocie napdzany gazami wydechowymi kompresor powietrza. Gazy spalinowe opuszczajc silniki poprzez kolektor wydechowy kierowane s do komory turbiny w ktrej znajduje si wirnik. Poprzez wa napdza on z kolei wirnik kompresora znajdujcy si po drugiej stronie urzdzenia, ktry spra powietrze zasilajce silnik. Poniewa sprone powietrze zawiera w jednostce wicej tlenu stwarza to lepsze warunki dla procesu spalania. Dodatkowy tlen moe by w poczeniu z dodatkow iloci paliwa wykorzystany do zwikszenia mocy silnika, lub jak w przypadku silnikw diesla umoliwia peniejsze spalanie redukujc znaczco ilo emitowanych przez silnik zanieczyszcze i podnoszc jego sprawno. Zwikszajc kompresj powietrza, a wic ilo gazu znajdujc si w tej samej objtoci, rwnoczenie podnosi si jego temperatur. Wiksza temperatura to mniejsza gsto, co oznacza, e do cylindrw trafia mniejsza ilo tlenu, ni gdyby temperatura powietrza bya nisza. Dla dalszego zwikszenia efektywnoci procesu spalania stosuje si chodnic powietrza doadowujcego (intercooler).

  • Warunki pracyTurbosprarka pracuje w bardzo cikich warunkach (wysokie temperatury) i jest bardzo czua na rne zanieczyszczenia dostajce si do niej z zewntrz. Kompresor turbosprarki najczciej typu odrodkowego (koo kompresora oraz obudowa) wykonane s ze stopw aluminium a ich tempreratura pracy dochodzi do 450 m/s. Turbina gazowa ma natomiast obudow wykonan z eliwa a koo turbiny wykonane jest ze stopu odpornego na wysokie temperatury (temperatura na kocu opatek w silnikach ZI przekracza 1000 oC. Przypomnie naley to, e obroty turbiny przekraczaj 200.000 ob/min a temperatura spalin na wylocie z kolektora wynosi 700 oC. Prawidowo uytkowana i obsugiwana turbosprarka zuywa si stopniowo i jest to proces dugotraway. Tylko i wycznie czynniki pochodzce spoza turbosprarki mog spowodowa jej przedwczesn awari.

  • Budowa turbosprarkiTurbosprarka gazowa wykorzystuje energi gazw wydechowych silnika do podniesienia cinienia powietrza podawanego do komr spalania. We wspczesnych silnikach sprone powietrze przed wprowadzeniem do silnika schadzane jest w dodatkowej chodnicy powietrza (intercooler) celem zwikszenia gstoci. Skutkuje to popraw warunkw spalania wtryskiwanego paliwa, a co za tym idzie wzrostem mocy i momentu obrotowego silnika.Zasadniczym elementem turbosprarki jest zesp wirujcy Skadajcy si z waka z koem turbiny (napdowym) po stronie spalin, oraz koem kompresora po stronie spranego powietrza.Cao zespou wirujcego utrzymywana jest w korpusie centralnym za pomoc oysk hydrodynamicznych oraz oyska oporowego.Przez rodek korpusu prowadzony jest olej z ukadu smarowania silnika ktrego zadaniem jest utrzymywanie filmw olejowych w systemie oyskowania, oraz odprowadzanie ciepa. Po obu kocach zespou wirujcego znajduj si olejowe piercienie uszczelniajce, tworzc uszczelnienia labiryntowe zabezpieczajce przed wydostawaniem si oleju na koa.Niektre modele turbosprarek posiadaj dodatkowe kanay do poczenia z ukadem chodzenia

  • Przyczyny awarii turbosprarkiBrak smarowania

    Zanieczyszczenia w oleju

    Zanieczyszczenia w zasysanym powietrzu

    Zanieczyszczenia w spalinach

  • Brak smarowania

    Niedostateczna ilo oleju powoduje przede wszystkim uszkodzenie oysk, ocieranie k wirnika o obudow, utrat szczelnoci lub pknicie waka, zniszczenie uszczelnie w obudowie a take otworw i rowkw olejowych.

  • Zanieczyszczenia w oleju

    Mog uszkodzi panewki i czopy waka, utrudni przepyw oleju i funkcjonowanie piercieni uszczelniajcych. Mog to by czstki metalu, nagaru itp. Produkty zuycia bd awarii silnika dostajsi wraz z olejem do ukadu oyskowania turbosprarki.

  • Zanieczyszczenia w zasysanym powietrzuCiaa obce (brud) w zasysanym powietrzu dostaj si najczciej przez uszkodzone filtry powietrza powodujc zniszczenie koa kompresora.

  • Zanieczyszczenia w spalinach

    Obce ciaa w gazach spalinowych fragmenty zaworw, gniazd i prowadnic zaworowych, piercieni, toka, wiecy arowej powoduje zniszczenie koa turbiny. Obce ciaa w zassanym powietrzu doadowujcym jaki w spalinach, poprzez zniszczenie koa turbiny lub kompresora, powoduj utrat wywaenia ukaduwirujcego, co prowadzi do przedwczesnego zuycia mechanicznego turbosprarki nawet w sposb nagy.

  • Przyspieszone zuycieSpord wielu przyczyn powodujcych przyspieszone zuycie turbosprarki wymieni naley:

    zaniedbanie terminowej wymiany oleju silnikowego (niekiedy skutkuje awari turbosprarki dopiero po przejechaniu wielu tysicy kilometrw) nieumiejtne uruchomienie silnika w uszkodzonym pojedzie dugo stojcym "na placu" przedostanie si ciaa obcego na koo kompresji wraz z zasysanym powietrzem pojawienie si drobnego elementu silnika w spalinach napdzajcych koo turbiny chwilowy spadek lub utrata cinienia w ukadzie smarowania silnika nieumiejtna technika jazdy pojazdem z silnikiem turbodoadowanym

  • Objawy zuycia turbosprarkiSpadek mocy silnika oraz zwikszona emisja czarnego zadymienia - niewystarczajce cinienie doadowania. Nastpio powstanie duej iloci nagaru pod koem turbiny. Zesp wirujcy wskutek tarcia o nagar nie osiga waciwych obrotw.

    Spadek mocy silnika oraz niebieskie zadymienie - silnik spala olej wydostajcy si poprzez system uszczelnie turbosprarki. Nastpuje mieszanie oleju ze spranym powietrzem. Dodatkowy objaw: obecno oleju zalegajcego w przewodach pomidzy turbosprark a kolektorem sscym.

  • Proces naprawczy

    Demonta turbosprarkiMycie oraz czyszczenie wszystkich elementwKontrol i ocen punktw pomiarowych wskazanych przez producentaWymian kompletu elementw z zestawu naprawczegoPrecyzyjne wywaenie zespou wirujcegoMonta kocowySprawdzenie i ewentualna regulacja wartoci cinienia doadowania

  • PodsumowanieObecny rozwj turbosprarek zmierza w kierunku zmniejszenia zuycia paliwa i spenienia coraz bardziej rygorystycznych norm EURO dotyczcych emisji spalin.Nowe konstrukcje turbosprarek staj si coraz bardziej nowatorskie i technologicznie skomplikowane. Jeszcze kilka lat temu nowoci byy turbosprarki ze zmienn geometri, ktre teraz pracuj w niemal kadym nowym silniku z turbodoadowaniem: w pojazdach osobobowych, dostawczych i ciarowych. Nowe konstrukcje posiadaj sterowanie za pomoc moduu elektronicznego-zamiast stosowanego do tej pory zaworu pneumatycznego. Najbardziej nowatorsk konstrukcj jaka pojawia si w ostatnim czasie jest system 2-stage, skadajcy si z dwch turbosprarek zintegrowanych w cao. Konstrukcja ta pozwala uzyskiwa maksymalny moment obrotowy ju od 1200 obr/min i utrzymywa czysto spalin wedug norm EURO4.

    Ponadto firma Volkswagen w swoim Golfie 1,4 TSI zastosowaa podwjne doadowanie, a mianowicie: na pocztku wolnych obrotw dziaa kompresor (doadowanie mechaniczne), a nastpnie od 2400 obr/min wcza si turbosprarka. Efekt powyszego systemu to 170 KM i 7,2 l/100 km.Naley take nadmieni, e turbosprarka w trakcie eksploatacji prawie nie wymaga obsugi, jednak w celu zapewnienia jej bezawaryjnej, dugiej ywotnoci naley bezwzgldnie przestrzega nastpujcych zasad:-stosowa waciwe oleje silnikowe i przestrzega okresw jego wymiany-dba o cay system smarowania silnika-cigle kontrolowa cinienie w oleju-w czasie jazdy, a take podczas obsug technicznych-dba o filtry powietrza i okresowo je wymienia-prawidowo zatrzymywa silnik (wygasza) : zatrzymywa silnika nie wolno, jeeli pracuje on na wysokich obrotach, poniewa turbosprarka wiruje nadal, a cinienie oleju spada do zera. Turbina nie jest wwczas smarowana, a nadal ma bardzo due obroty i wysok temperatur. Naley zatem przez ok.. 1 minut utrzyma wolne obroty i wyczy silnik.

  • Opracowa mgr in. Edward RymaszewskiPublikacja powstaa dziki aktywnej pomocy firmy Cartur. s.c. (Bydgoszcz)

    www.cartur.pl