Regeneracja, naprawa i regulacja turbosprężarek
Sterowanie Doładowaniem Turbosprężarki
– Naprawa zmiennej geometrii w turbosprężarkach
– Regulacja ciśnienia doładowania
– Usterki i budowa sterowania turbodoładowaniem
Regulacja Sterowania, Sterowanie Doładowaniem Turbosprężarek
W ostatnich latach rynek motoryzacyjny bardzo szybko się rozwija. Stosowane są coraz nowsze rozwiązania w wielu różnych układach i urządzeniach. Również turbosprężarki uległy ogromnym zmianom. Zaczęto zmieniać ich regulacje i sterowanie co wpłynęło na ich wydajność. Na początku regulacja doładowania była sterowana mechanicznie. Ciśnienie jakie wytworzyła turbina trafiało na zawór upustowy i zamykało lub otwierało klapę regulującą ilość spalin. W ten sposób turbosprężarka nie „przeładowywała”. Każdy taki zawór był wyregulowany na dane ciśnienie, ustalone przez producenta silnika.
Następnym podobnym do poprzedniego sterowania był układ pneumatyczny podciśnieniowy. Działanie jego było bardziej skomplikowane ponieważ z pompy próżniowej (podciśnieniowej) podciśnienie trafiało na elektropneumatyczny zawór, a dalej do zaworu regulacyjnego który znajdował się na turbosprężarce. W tym typie turbosprężarki doładowanie było regulowane poprzez klapkę upustową, ale musimy pamiętać, że zamykanie klapy upustowej następowało dopiero wtedy gdy na zaworze upustowym pojawiło się podciśnienie. Gdy doładowanie zostało osiągnięte sterownik na podstawie informacji z czujnika ciśnienia doładowania zamykał elektrozawór i ilość podciśnienia na zaworze turbiny była w zależności od potrzeb zwiększana lub zmniejszana. Obydwa te układy były dobre, ale w samochodach ciągle brakowało elastyczności i występowało tzw. zjawisko turbodziury (pojawiającej się w przedziale niższych i średnich obrotów silnika). Metodą na rozwiązanie tego problemu było zamontowanie w turbinie zmiennej geometrii łopatek.
Zmienna geometria łopatek
Zmienna geometria służy zmniejszeniu odczuwalności czasu odpowiedzi turbosprężarki na wciśnięcie dźwigni gazu. Prędkość obrotowa turbosprężarki jest ściśle uzależniona od ilości spalin i urządzenie to samo w sobie nie ma możliwości dostosowywania się do zmian prędkości obrotowych i obciążenia silnika. Ruchome łopatki umieszczone dookoła wirnika turbiny zwane kierownicą strumienia spalin, kierują spaliny na łopatki wirnika turbiny. Dzięki regulacji kąta napływu spalin na łopatki wirnika prędkość obrotowa turbosprężarki nie jest już tak bardzo zależna od obrotów silnika. Zmiana kąta nachylenia łopatek odbywa się płynnie, przez co efekt „turbodziury” jest prawie nieodczuwalny dla kierowcy. Poprawia to efektywność przepływu spalin do turbiny, co przekłada się na korzystniejszą charakterystykę momentu obrotowego silnika.
Jak widać, praca tych elementów jest ściśle powiązana z ciśnieniem doładowania. Przy niskich obrotach silnikach łopatki są nachylone pod takim kątem, aby średnica przepływu powietrza była jak najmniejsza. Podczas przyspieszania prędkość spalin zwiększa się a dodatkowo elektroniczno/podciśnieniowy system zmienia kąt położenia kierownicy. Dzięki temu zwiększają się obroty wirnika turbiny i silnik osiąga wyższą moc już przy niskich obrotach. Przy dużych prędkościach obrotowych silnika, łopatki ustawiane są w taki sposób, aby zwiększyć średnicę przepływu powietrza. Prędkość spalin i tak już jest wystarczająca, a pamiętajmy, że ciśnienie doładowania nie może przekroczyć pewnego ustalonego poziomu.
W niektórych systemach stosuje się łopatki, które wsuwają się bądź wysuwają, zmieniając powierzchnię przepływu spalin. Takie rozwiązanie znalazło się np. w silnikach HDi Peugeota i Citroena. Sterowanie cięgnem, które reguluje ruch obrotowy pierścienia z osadzonymi na nim kierownicami, może odbywać się poprzez pneumatyczny nastawnik reagujący na podciśnienie lub nadciśnienie, oraz poprzez układ z siłownikiem elektropneumatycznym wraz z silnikiem krokowym. Jego sterowanie odbywa się za pomocą komputera, co zapewnia większą dokładność i swobodniejszą regulację kąta nachylenia ruchomych łopatek.
Najczęstsze uszkodzenia turbosprężarek<
Najbardziej powszechne awarie to zbyt niskie ciśnienie oleju lub chwilowy brak smarowania, co zwiększa tarcie między wałkiem wirnika a łożyskiem, powodując przegrzanie i nadmierne zużycie tych elementów. Taka sytuacja często doprowadza do pęknięcia przegrzanego wałka. Niekiedy bywa tak, że do turbiny dostaje się opiłek metalu lub inne ciała stałe (do części ssącej), które blokują wirnik, wyginając i łamiąc łopatki. Te uszkodzenia występują w starszych turbosprężarkach jak i w turbosprężarkach ze zmienną geometrią. W systemach ze zmienną geometrią często usterce ulegają łopatki przez które przepływają rozgrzane spaliny. Pod wpływem zbyt dużej ilości spalin (czarny dym), niespalonego oleju i źle ustawionych parametrów silnika łopatki zaczynają się blokować, zacierać. Dodatkowo przy zacięciu kierownicy w stałym punkcie i dłuższe użytkowanie pojazdu jeszcze szybciej wpływa na niszczenie turbosprężarki. Dzieje się tak ponieważ zniszczone wirniki nie wytwarzają właściwego ciśnienia, przyśpieszając zużycie łożysk w turbinie.
Niestety to nie jest jedyny powód zacinania się łopatek. Dla przykładu, proszę przeczytać inne popularne przyczyny usterek:
- zanieczyszczony katalizator który blokuje spaliny i nie są one opróżniane w odpowiednim czasie do układu wydechowego
- wadliwie działający układ EGR
- niewłaściwie działający układ wtryskowy
- zużyty silnik
- zużyty silnik
Czynniki zewnętrzne wpływające na uszkodzenia:
- Siłowniki odpowiedzialne za sterowanie łopatkami mają kontakt z wodą, solą, wysoką temperaturą i innymi czynnikami zewnętrznymi, co prowadzi do korozji siłownika pneumatycznego a dalej do uszkodzenia membrany. Siłownik najpierw zacina się, a później całkowicie przestaje działać.
Obecnie montowane są elektryczne nastawniki, które zastępują pneumatyczny siłownik podciśnieniowy, co pozwala na jeszcze bardziej dokładne i bardzo szybkie sterowanie zmienną geometrią, a zarazem doładowaniem.
Nastawnik nie potrzebuje podciśnienia, elektrozaworu, wężyków pompy podciśnieniowej ponieważ jego budowa i działanie podobna jest do działania silnika krokowego. Jest zbudowany z części elektronicznej, oraz wykonawczej mechanicznej która steruje dźwignią zmiennej geometrii. Niestety nie ma rzeczy doskonałych i w tym przypadku jest tak samo jak z elementami membramowymi. Nastawniki przestają działać zacinają się części mechaniczne jak również elementy sterujące dźwignią, oraz usterce ulega elektronika. Głównymi wrogami tego tak samo jest woda, temperatura, sól itp.
Zobacz również: Pojazdy Zabytkowe