Connect with us

Porady

Turbosprężarka – kompendium wiedzy. Do czego służy, rodzaje, awarie

Turbosprężarka jest obecnie całkowicie powszechną częścią nowoczesnych silników. Wiele osób nie wie jednak, jaka jest ich funkcja. W tym artykule odpowiadamy na to pytanie, a dodatkowo wskazujemy, jak działa, jakie są ich rodzaje i jakie problemy najczęściej dotykają tej części samochodu.

Opublikowano

w dniu

turbosprężarka

W przeszłości turbosprężarki były techniką kojarzoną głównie z mocnymi, sportowymi modelami. Dziś są one jednak absolutnie powszechnym elementem silników w zwykłych samochodach, zarówno wysokoprężnych, jak i benzynowych. Kiedy powstałą moda na turbo? Dlaczego turbosprężarka jest tak powszechna? Jakie są ich rodzaje? A jakie mogą być awarie tych części?

Pierwsze samochody z turbosprężarką

Turbodoładowanie stało się tak powszechne w samochodach w nowym tysiącleciu, ale z pewnością nie jest to nowy pomysł. Urządzenie, które spręża powietrze do silnika i jednocześnie napędza spaliny, znano już w 1905 roku. Opatentował je wtedy szwajcarski dr. Alfred Büchi. Jednak ówczesna technologia nie mogła wyprodukować takiego urządzenia i przez tak długi czas pozostawała tylko rozwiązaniem teoretycznym, a zamiast turbosprężarki preferowano sprężarkę mechaniczną.

Przełom nastąpił w latach trzydziestych XX wieku, kiedy w lotnictwie zaczęły pojawiać się turbiny. Działo się tak, ponieważ technologia korzystnie kompensowała utratę mocy (deficyt mocy) w związku ze wzrostem wysokości. Dopiero podczas wojny technologia przedostała się z samolotów do maszyn budowlanych (np. spychaczy). W samochodach osobowych zadebiutowała dopiero w latach sześćdziesiątych XX wieku. Jako pierwszy zastosował ją Oldsmobile Cutlass, a następnie wszystkie Porsche 930 (znane też jako 911 Turbo), Saaby 99 Turbo lub BMW 2002 Turbo, które znacznie bardziej wypromowały nową technologię. Cutlass był zresztą zbyt drogi i zawodny w wersji Turbo JetFire.

Funkcja turbosprężarki

Początkowa rozbudowa turbosprężarek w samochodach wynikała z dążenia do jak największej mocy i momentu obrotowego. Dlatego początkowo postawiono na tak zwany pełny pobór silnika. W praktyce oznaczało to, że przy dużych prędkościach jednostki miały niesamowitą moc ze względu na skok turbiny, ale przy średnich prędkościach nic się nie działo.

ZOBACZ TAKŻE
Jazda defensywna - znane stwierdzenie, ale co to właściwie znaczy?

Wystąpił więc tzw. efekt turbodziury, czyli opóźnienie między momentem wciśnięcia pedału gazu a momentem, w którym wyczuwa ciąg silnika wywołany przez turbosprężarkę. Jest to spowodowane czasem, w jakim gazy w układzie wydechowym osiągają większy przepływ, aby dostarczyć energię do turbiny, oraz bezwładnością obrotową turbiny.

Masowe upowszechnienie turbosprężarek nastąpiło głównie przez względy ekonomiczne. Umożliwiają one zmniejszenie objętości silników bez znaczącego obniżenia ich wydajności. Krótko mówiąc, umożliwiły one downsizing.

Z czego składa się turbosprężarka?

Każda turbosprężarka, niezależnie od czasu jej powstania, składa się z dwóch głównych części, sprężarki i turbiny. Podczas gdy turbina jest wykonana prawie wyłącznie z żeliwa, sprężąrka jest wykonana ze stopów aluminium. Są one połączone węzłem łożyskowym, w którym obraca się dwuczęściowy wał łączący turbinę z wirnikiem sprężarki. Wirnik turbiny w zasadzie tworzy jedną całość z wałem.

Każda turbosprężarka obraca się w łożyskach. Łożyska są prawie zawsze ślizgowe, smarowane hydrodynamicznie, tzn. między wewnętrzną ścianą obudowy łożyska a promieniową powierzchnią wału znajduje się film olejowy. Istnieją jednak wyjątki, kiedy łożysko ślizgowe jest zastępowane łożyskiem kulkowym.

ZOBACZ TAKŻE
Historia V8 i jego rodzaje. Silnik samochodowy jak Statua Wolności

Istotną częścią każdej turbosprężarki jest regulacja jej ciśnienia doładowania, a tym samym również prędkości obrotowej wirnika. W przypadku błędnych ustawień istnieje ryzyko jej uszkodzenia. Ponadto w przypadku nieproporcjonalnie dużego nadciśnienia w silniku benzynowym mogłoby dojść do spalania detonacyjnego zwanego potocznie stukaniem silnika, co jest bardzo groźnym dla jednostki zjawiskiem.

Ciśnienie napełniania jest ograniczane na różne sposoby. Najprostsza to tzw. regulacja pasywna. W tym przypadku przy określonym ciśnieniu powietrza w części wylotowej otwiera się kanał, który mostkuje turbinę. W rezultacie spaliny nie przepływają przez niego, ale wokół niego. Następnie jest aktywna kontrola ciśnienia, która rozwinęła się wraz z rozwojem elektroniki w silnikach. Mechanizm jest taki sam, łącznie ze sterowaniem amortyzatorem, tylko podciśnienie do elementu sterującego jest kontrolowane przez elektromagnetyczny zawór rozrządu.

Coraz więcej turbosprężarek w jednym silniku

Bardziej skomplikowanie wygląda turbo w silnikach wysokoprężnych. Ciśnienie napełniania jest kontrolowane przez zmienną geometrię łopatek rozdzielających (VGT – Variable Geometry Turbine lub VNT – Variable Nozzle Turbine). Położenie łopatek zmienia się ponownie elektropneumatycznie lub w późniejszych układach elektromotorycznie za pomocą silnika krokowego. Jest to dokładniejsze, ale też bardziej czułe rozwiązanie, głównie ze względu na wysokie temperatury wokół turbosprężarki. Z tego powodu gatunek ten rozprzestrzenił się do tej pory głównie w silnikach wysokoprężnych, w których temperatura spalin jest niższa. Jednak Volkswagen stosuje go już w wybranych wersjach czterocylindrowego silnika benzynowego 1.5 TSI.

Obecnie coraz powszechniejsze staje się również połączenie kilku turbosprężarek w jednym silniku. Na przykład rzędowy sześciocylindrowy diesel BMW ma cztery turbosprężarki. Najpopularniejszym obecnie rozwiązaniem jest para turbosprężarek (twin-turbo lub biturbo), które idealnie łączą elastyczność silnika i szczytowe osiągi. W tym względzie stosuje się dwie koncepcje, albo z parą turbosprężarek o nierównych rozmiarach, albo z dwoma turbosprężarkami tej samej wielkości.

ZOBACZ TAKŻE
Oznaczenia ostrzejszych wersji. Co oznacza vRS, N, GR i inne?

Para turbosprężarek to jednak stosunkowo drogie rozwiązanie, można więc zastosować tzw. turbosprężarkę typu twin-scroll. Posiada podwójny kanał turbinowy, co eliminuje pewne opóźnienia w „dostarczaniu” spalin.

Co robić, aby turbosprężarka żyła z nami długo i szczęśliwie?

Jak już wspomniano, turbosprężarka jest stosunkowo delikatną częścią silnika, głównie ze względu na pracę w wysokich temperaturach, dlatego zaleca się kierowcom dbanie o tę część.

Głównym zaleceniem jest, aby nie wyłączać turbodoładowanego silnika natychmiast po jeździe z większym obciążeniem. Gdy silnik jest wyłączony, pompa oleju zatrzymuje się, więc olej przestaje płynąć. A olej nie tylko smaruje, ale także skutecznie odprowadza ciepło, czyli chłodzi. W rezultacie temperatura w zespole łożyskowym wzrasta, co powoduje, że olej, który tam pozostaje, zaczyna karbonizować pod wpływem wysokiej temperatury. A gazowany olej działa na łożyska ślizgowe turbosprężarki jak pasta ścierna. 

Stan oleju, a tym samym układu smarowania, jest bezpośrednio związany z żywotnością turbosprężarki. Turbosprężarka lub jej łożyska są bardzo wrażliwe na luźne podejście do wymiany oleju. Nie warto w tym zakresie decydować się na rzadsze wizyty w serwisie. Warto wymieniać olej zgodnie z zaleceniami, a także regularnie sprawdzać jego poziom.

Awarię turbosprężarki można w pewnym stopniu rozpoznać po dźwięku. Gwizd turbo w połączeniu ze zmniejszoną mocą sensoryczną może wskazywać na wygięte łopatki sprężarki lub inne uszkodzenie wirnika sprężarki. Sama turbosprężarka nie jest często odpowiedzialna za awarie. W tym zakresie najwięcej problemów generuje układ ograniczający ciśnienie napełniania. 

Skomentuj

Skomentuj

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Reklama
Reklama



Reklama