Turbosprężarki w silnikach spalinowych w tym Biturbo i TwinTurbo: BMW i8, Mercedes AMG, Sprinter 2.2CDI, Audi Q7

Turbosprężarki Regeneracja – tel. +48 502 430 150

Turbosprężarką nazwiemy urządzenie składające się z części turbinowej i sprężarkowej. Posiada napędzający wirnik turbiny i wirnik sprężarkowy. Oba wirnik sąSONY DSC osadzone na wspólnym wale. W większości wirnik turbiny jest na stałe zespolony w wałkiem, co jest potrzebne ze względu że z tej strony występuje wysoka temperatura napędzających wirnik spalin. Wirnik sprężarkowy jest elementem demontowalnym, mocowanych ściśle na wałku i zazwyczaj utrzymany za pomocą nakrętki. Wałek jest osadzony na łożyskach ślizgowych, bardzo rzadko na innych łożyskach np. igiełkowych (turbosprężarka IHI, Opel). Wirniki są osadzone w ślimakowych obudowach połączonych z kolektorami; wydechowym i ssącym.

W motoryzacji praca turbosprężarki ma cel doładować silnik spalinowy. Turbina jest zasilana spalinami z silnika, a sprężone powietrze przez część wirnika sprężarki zasila silnik wprowadzając do cylindrów większą ilość powietrza (tlenu) co wpływa na wzrost mocy silnika.

System turbodoładowania został opatentowany już w 1905 roku przez Szwajcara, dr. Alfreda Büchia a od 1938 było pierwszy raz zastosowane w samochodzie ciężarowym.

Rok 1973 to początek stosowania turbosprężarki w samochodzie osobowym. Tutaj prekursorami byli między innymi Saab, Lotus inne nie koniecznie teraz rozpoznawalne marki.

TwinTurbo (twin-scroll, twin-power turbo)

Ciekawymi rozwiązaniami jest wykorzystanie dwóch turbosprężarek w układzie zespolonym i ściśle współpracującym. Pierwsze to tzw. Twin Turbo gdzie dwie turbosprężarki sprężają dopływające powietrze w sposób szeregowy.

Dwie turbosprężarki posiadają różną budowę. Jedna jest mniejsza i pracuje w niskim zakresie prędkości obrotowych silnika (do 1500 obr./min), druga większa pracuje w wyższych partiach obrotowych i obciążeniowych silnika. Obie włączają się stopniowo, wraz z narastaniem obciążenia i dodatkowo są wysterowane przez zawory (sterowanie przez sterownik silnika). Pod obciążeniem i powyżej 2500 obr./min turbosprężarka większa (wydajniejsza) odgrywa decydującą rolę w procesie napełniania silnika. Zastosowanie dwóch różnych wielkości turbosprężarek poprawiło zakres efektywnej pracy urządzenia w całym zakresie obrotów silnika i obniża tzw. turbodziurę podczas przyśpieszania w średnich obrotach.

Mniejsza turbosprężarka, charakteryzująca się małą bezwładnością łopatek, co daje możliwość szybkiej reakcji przy niedużych obciążeniach, kiedy jest mała zmienność ilości spalin przy których większe wirniki nie są w stanie zareagować. Przełączanie zasilania strugi powietrza na poszczególne turbosprężarki jest wysterowane pneumatycznymi zaworami (przeważnie podciśnieniowymi).

W tym systemie jedna turbosprężarka jest napędzana nieprzerwanie przez spaliny, a druga uruchamia się w chwili zapotrzebowania na większą moc. Wtedy dwie turbosprężarki doładowują sprężone powietrze szeregowo tzw. TwinTurbo. Zastosowanie takiego rozwiązania w silniku diesla, renault o pojemności 1598 ccm obniżyło zużycie paliwa o 25% przy mocy silnika 160 KM. W sporcie takie rozwiązanie w silniku o pojemności 1600 ccm może uzyskać 700 KM mocy.

Zalety Twin-Turbo:

Przy niskich obciążeniach działa jedna mniejsza turbosprężarka, a szybka jej reakcja na zmiany likwiduje tzw. turbodziurę.

Przy wyższym zapotrzebowaniu na moc większa turbosprężarka dostaje wstępnie sprężone powietrze co wpływa na szybką reakcję przy zapotrzebowaniu na moc.

Obniża zużycie paliwa i emisję spalin nawet do 25%

Wady:

Rozbudowany układ kanałów dolotowych i wylotowych. Co komplikuje weryfikację usterki kiedy taka powstaje.

W przypadku napraw zazwyczaj są uszkodzone dwie turbosprężarki jednocześnie, a dodatkowo usterka jednej turbosprężarki często wpływa na drugą (np. urwany jakiś element wirnika uszkadza wirnik następnej)

Zastosowanie:

Renault 1.6 DCi TwinTurbo

Peugeot 308GT silnik 1.6 THP twin-scroll o mocy 205KM

Peugeot RCZ R

BMW M silnik 3,0 Twin-turbo

BMW 535d E60

BMW i8 silnik R3 1,5l Twin-Power Turbo 131 KM

Ford Mustang Cobra 5.0L Ti-VCT engine

Przykładem wykorzystania tego rozwiązania jest Ford/PSA (DW12BTED4).

Przeczytaj jak zadbać o tubosprężarkę

BiTurbo – zasada działania i zastosowanie

Twin-turbo mercedes sprinter 2,2

Twin-turbo – Mercedes Sprinter 2.2CDI

biturbo mercedes sprinter 2,2 (1)

System Twin-Turbo

System doładowania zwany BiTurbo jest to układ dwóch turbosprężarek działających równolegle. Wpływa to na poprawę nadążania pracy turbodoładowania do zmiennych warunków obciążenia. Skraca się czas reakcji turbosprężarki na chwilowe obciążenia (np. wyprzedzane, nagłe przyśpieszanie itp.).

System dwóch turbosprężarek jest charakterystyczny dla silników o większej pojemności skokowej (ponad 2500 cm³). Zmniejsza zjawiska bezwładności turbosprężarki przez zastosowanie dwóch równoległych sprężarek i zwiększa ilość sprężonego powietrza. Do turbosprężarek powietrze jest dostarczane oddzielnie (inaczej jak w twinturbo) co jest wskazane w silnikach o większej pojemności skokowej, ponieważ w zakresie niskich momentów obrotowych silnik ma dostateczną ilość spalin napędzających wirniki turbinowe (po stronie wydechowej). W silnikach o mniejszej pojemności stosuje się system twin-turbo opisane powyżej.

Usterki w turbosprężarkach – przeczytaj

Rozwiązanie bi-turbo jest stosowane w silnikach rzędowych oraz widlastych (np. Audi np. V6 2.7BiT). Jak opis systemu bi-turbo wskazuje, czyli równolegle połączenie co oznacza że dwie turbosprężarki pracują w sposób jednakowy i niezależny względem siebie. Spaliny napędowe są często rozprowadzane z podziałem na cylindry silnika (szczególnie w układach widlastych). Oprócz pojazdów osobowych takie systemy możemy odnaleźć w pojazdach dostawczych. Zabudowa turbin może być na dwóch kolektorach wydechowych (wspomniany silnik widlasty) lub w silnikach rzędowych może występować na jednym kolektorze w odpowiednio wyprowadzonymi kanałami turbin.

Zastosowanie Biturbo:

BMW Alpina 535i E34

Mercedes Sprinter 2.2CDI silnik 906

Mercedes C63 AMG 4.0 V8

Mercedes G63 AMG 5.5 V8

Brabus 850 6.0 Biturbo Coupe

BMW Alpina D3 Bi-Turbo

BMW Alpina B7 Biturbo 4.4 V8 xDrive

BMW 335D xdrive ALPINA B3 Bi-Turbo

 BMW 530d biturbo

Opel Insignia CDTI biturbo

Opel Insignia, Cosmo, 2.0 CDTI BiTurbo 4×4 SS

Volkswagen Golf, Passat B8, 2.0TDI biturbo

Audi A6, A4 3.0 TDI Biturbo

Audi A8, 3.0 TDI Biturbo

Audi Q7 2.7litr TDI

Przykłady różnych usterek w turbosprężarkach:

Uszkodzony wirnik sprężarkowy

Uszkodzony wirnik sprężarkowy na skutek ciała obcego

Uszkodzony wirnik sprężarkowy na skutek ciała obcego

Uszkodzony wirnik sprężarkowy na skutek ciała obcego

Urwany wałek

Urwany wałek po stronie wirnika sprężarkowego, dodatkowo na wałku widać ślady nieprawidłowego smarowania – przebarwienia

łożyska turbo

Uszkodzone eksploatacyjnie łożyska ślizgowe (tulejki pływające) wałka turbosprężarki

talerz turbosprezarki

Pokrywa uszczelniająca i widoczny urwany wałek wirnika sprężarkowego

wirnik

Widoczny nagar na części sprężarkowej w turbosprężarce – oznacza to przeciek oleju i uszkodzone uszczelnienie turbosprężarki

wirniki turbosprezarki

Wałek i wirniki turbosprężarki – widoczne nieprwaidłowe smarowanie

Inne turbodoładowane pojazdy:

Porsche 918 Spyder Weissach, Volkswagen CC 2.0 TDI 170 KM, Jaguar XJ LWB 5.0 S/C Supersport Ultimate, Lamborghini Aventador LP 700 Roadster, Ford Mondeo 2.2 TDCI 200 KM, Aston Martin Vanquish V12, Rolls-Royce Phantom 6.7 V12 EWB, Alfa Romeo 166, Atlas 1304, Audi A4 1.9TDI, Audi A6 3.0TDI, Audi RS4, BMW E65 730, BMW X5, Citroen Berlingo 1.9, Claas Lexion 480, Daf XF 430, DAF XF 105, Deutz 913, Fiat Stilo 1.9JTD, Ford Focus C-max 1.8TD, Hyundai Santafe  28231-27900, Iveco Trater Cursor 13 H080629015, John Deere 4040, KIA Sorento 2.5 CRDI, Komatsu PW130, Kramer Allrad 720-2 727264-5004S, GT2052, Wola Henschel – silnik, Man TGA, Mercedes 320 CDI, Mercedes Actros, Mercedes Atego, Mercedes 814, Mercedes E270, Mercedes 2546, Mercedes Vito 2.2CDI, Opel Astra 1.3 CDTI, Opel Meriva, Opel Vectra 2.2DI, Opel Vivaro, Peugeot 3008 1.6HDI, Peugeot 308 1.6 HDI, Peugeot 307, Renault Kangoo 54359880002, Renault Laguna, Renault Mascot, Renault Midlum, Renault Velsatis, Scania XPI, Seat Leon, Skoda Octavia 1.9TDI, Steyr 17S18, Toyota Avensis Verso 2.0, Toyota RAV 4 D4D, Valtra T191, Volvo V50, GT15, 753420-5005, Volkswagen Bora 1.9TDI, Volkswagen Passat 2.0TDI, Volkswagen Caddy 2.0TDI, Volkswagen Crafter 2.5TDI, Volkswagen Golf 1.9TDI, Volkswagen LT 35, 2.5TDI, Volkswagen LT 28, Volkswagen Multivan 1.9, Volkswagen T5, T4, 1.9 I 2.5 TDI, Volvo A40, A6510905780 – mercedes,  Mercedes-Benz E200cdi rok produkcji 2007-2008, pojemność skokowa 2148cm3/100kW, VIN: WDB2110071B3010..