Polityka prywatności - poznaj szczegóły » [ X ]
PODZIEL SIĘ



OCEŃ
2.5

Turbosprężarki: Życie na gorąco

Downsizing – ten trend dominuje we współczesnych silnikach. Wyjaśniamy czym różnią się sprężarki o zmiennej geometrii turbiny stosowane powszechnie w dieslach, od tych w jednostkach benzynowych. Nasz raport o technicznych problemach i nowych rozwiązaniach.

2014-04-01
Turbosprężarki, downsizing Co przyniesie przyszłość:Rozwiązanie 1: Lżejsze ruchome elementy sprężarki (mniejsza bezwładność), by silnik szybciej reagował na dodanie gazu.Rozwiązanie 2: Sprężarki ze zmienną geometrią turbiny (VTG). W przyszłości nadal będą stosowane w dieslach, ale pojawią się też w silnikach benzynowych, zwłaszcza w tych o małej pojemności.

Downsizing robi zawrotną karierę. We współczesnych samochodach powszechnie już stosuje się benzynowe silniki o małej pojemności, dysponujące dużą mocą, zużywające stosunkowo niewiele paliwa. Efekt ten uzyskuje się dzięki zastosowaniu turbosprężarki. Jeden z jej wirników (turbina) jest napędzany przez przepływające spaliny i może rozpędzić się nawet do 300 000 obrotów na minutę. Drugi z wirników (sprężarka) obracający się z tą samą prędkością tłoczy sprężone powietrze do komór spalania w silniku. Dzięki temu wzrasta sprawność oraz moc jednostki napędowej, ale niestety również temperatura.

Jeśli wykorzystujesz pełną moc silnika, spaliny mają tak wysoką temperaturę, że mogą uszkodzić turbosprężarkę. Aby zapobiec jej nadmiernemu rozgrzewaniu się, nawet do jasnopomarańczowego koloru, można do mieszanki zasilającej silnik dodać więcej paliwa niż jest potrzebne w procesie spalania. To rozwiązanie nie jest jednak korzystne, bo zwiększa zużycie paliwa. Częściowo lub całkowicie zostało ono zastąpione przez chłodzenie powietrza, które od sprężarki płynie do silnika. Nadmiernie gorące zwiększa temperaturę silnika i spalin. Stosuje się chłodnice powietrzne lub wodne. Nowoczesne silniki mogą być również wyposażone w elektronicznie sterowane układy chłodzenia, które u wylotu z głowicy lub w kolektorze wydechowym chłodzą spaliny.

Na udoskonalaniu turbosprężarek korzysta katalizator. Do oczyszczania spalin zabiera się dopiero, gdy osiągnie właściwą tremperaturę pracy. Zamiast ciężkich żeliwnych obudów sprężarek, które podczas rozruchu silnika na zimno absorbują wiele ciepła, a przez to opóźniają moment, w którym katalizator rozpoczyna pracę, dzisiaj stosuje się (np. w Volvo) cienkościenne obudowy, pochłaniające mniej ciepła.

Konstruktorzy sprężarek wciąż pracują nad tym, żeby silnik zapewniał jak najlepsze przyspieszenie już od niskich obrotów. Najlepiej takie rozwiązanie sprawdza się w dieslach – np. twin scroll w BMW, w którym turbinę napędzają dwa osobne strumienie spalin. Drugim rozwiązaniem jest zamontowanie dwóch turbosprężarek, jedna za drugą, a trzecim – dość często spotykanym – użycie sprężarki ze zmienną geometrią turbiny (VTG – Variable Turbine Geometry). Wszystkie te rozwiązania pozwalają uzyskać silnikowi duży moment obrotowy już nieco powyżej obrotów biegu jałowego.

Duża moc z małego silnika – możliwe dzięki turbo.

W wypadku benzynowych turbo sprawa jest trudniejsza, bo gdy w doładowanych dieslach spaliny osiągają temperaturę około 830 stopni (w typowym zakresie do około 4500 obr/min) w silnikach benzynowych, nawet o małej pojemności, bywa ona o 200 stopni wyższa. Wyzwaniem dla wydolności turbosprężarki jest też szerszy zakres użytecznych obrotów jednostek benzynowych, sięgający co najmniej 6500 obr/min.

Z tego powodu sprężarki ze zmienną geometrią turbiny można w nich stosować jedynie w ograniczonym zakresie. Zdecydowało się na to między innymi Porsche i od 2006 roku stosuje takie rozwiązanie w 911 Turbo. Wysokie temperatury wymagają użycia wyjątkowo odpornych stopów metali, jakie wykorzystuje się w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Są one tak drogie, że wykluczają zastosowanie na masową skalę. Dlatego konstruktorzy udoskonalają tradycyjne turbosprężarki. Lżejsze wirniki oraz wały, jak również łożyska toczne mają umożliwić wzrost mocy już przy niższych obrotach oraz poprawić dynamikę pracy silnika, a większa liczba kanałów doprowadzających spaliny ma za zadanie zwiększyć wydajność turbosprężarki.

W przyszłości drogie sprężarki wielokanałowe, a nawet te ze zmienną geometrią turbiny będzie można zastąpić sprężarkami wspomaganymi elektrycznie. Ponadto sprężarki z generatorem elektrycznym mogłyby zasilać układ elektryczny samochodu. Witamy w roku 2020.

 

Zdaniem praktyka

Bogdan Czajkowski - redaktor „auto motor i sport”

Dbaj o turbosprężarkę
Zawsze po uruchomieniu silnika odczekaj nawet minutę, nim zaczniesz ostrzej przyspieszać – ten czas jest potrzebny, by olej zaczął smarować i chłodzić turbosprężarkę. Także kończąc jazdę zwolnij, żeby wirniki sprężarki zeszły z obrotów, a ona sama ostygła. Jest to ważne, gdyż po wyłączeniu silnika ciśnienie oleju spada do zera! Ale nic to nie pomoże, jeśli nie będziesz regularnie serwisować silnika. Tam, gdzie wymiana oleju jest zalecana po 30-50 tys. km lepiej to zrobić np. po 15 tys. km, gdyż zanieczyszczony i rozcieńczony paliwem olej niedostatecznie smaruje i chłodzi łożyska turbiny. Jeśli zanieczyszczony jest filtr powietrza, to pył i większe zanieczyszczenia spowodują wycieranie łopatek sprężarki, a nawet ich wyłamywanie. Także zatkany katalizator powodujący wzrost temperatury w układzie wylotowym może spowodować uszkodzenia sprężarki.

 

Roman Skąpski, Thiemo Fleck

amis

Komentarze

 
 

Wypełnij to pole:

  • avatar
    zgłoś
    Polecam firmę http://www.rotexturbo.pl/ oferującą turbosprężarki marek Niitsu oraz Rotex. Nowe turbosprężarki o najwyższej jakości, zgodne z założeniami producenta. Sprawdźcie, cena jest porównywalna z zregenerowanymi turbosprężarkami. 

    hola, 2014-06-18 17:18:11
  • avatar
    zgłoś
    Downsizing – ten trend dominuje we współczesnych silnikach. Wyjaśniamy, czym różnią się turbiny o zmiennej geometrii stosowane powszechnie w dieslach, od tych w jednostkach benzynowych.Zobacz artykuł
    auto motor i sport, 2014-04-01 16:23:55
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij