bosch service regeneracja turbosprężarek

regeneracja

turbosprężarek samochodowych

film pracowni naprawy turbosprężarek

Dlaczego powstała turbosprężarka samochodowa – dawka historii o doładowaniu silników

Udostępnij
Zapraszamy do polubienia naszego profilu na instagramie
Zapraszamy do polubienia naszego profilu na wykop.pl


Nieustanne dążenie do uzyskiwania jak najlepszych parametrów pracy silnika spalinowego było od zawsze priorytetowym celem dla konstruktorów. Warto pamiętać o tym, że w początkowej fazie skupiano się na poprawie ogólnej sprawności silnika a także na zwiększaniu mocy silnika. Z biegiem czasu zaczęto zwracać uwagę na inne czynniki mające wpływ na parametry robocze silnika.

Dążenie to poprawy parametrów roboczych, wśród których priorytetowym stała się uzyskiwana moc, wymusiło poprawę procesu napełniania cylindra. Pierwsze prace mające na celu zwiększenie ładunku powietrza, a co za tym idzie i jego gęstości były już prowadzone w drugiej połowie XIX wieku przez Rudolfa Diesla, a więc konstruktora silników, który zbudował pierwszy silnik wysokoprężny w fabryce MAN. Co prawda projekty Rudolfa Diesla nie przyniosły oczekiwanych rezultatów, to zapoczątkowane zostało rozwijanie doładowania a także liczne ewolucje silników spalinowych. Pierwszym samochodem osobowych, który był wyposażony w silnik doładowany był Mercedes-Benz. Jego benzynowy silnika był doładowywany sprężarką typu Roots, która zamontowana była przed gaźnikiem a jej wydatek (ciśnienie doładowania) wynosił około 0.8 – 1.0 bar. Pierwsze próby wprowadzenia na rynek samochodu osobowego z silnikiem turbodoładowanym miały miejsce w latach 1962-1963 w USA (Chevrolet Corvair Monza). Pierwsze samochody wyposażane seryjnie w turbosprężarki pojawiały się od 1978r za sprawą modelu Mercedes-Benz 300SD, a w 1981r. Volkswagen Golf Turbodiesel.

Na znaczący rozwój układów doładowania silników spalinowych miały wpływ licznie organizowane rajdy samochodowe. Konstruktorzy traktowali to jak pole doświadczalne, na którym mieli do dyspozycji zaplecze naukowe oraz doping zespołów fabrycznych, dla których głównym celem było uzyskiwanie jak największych mocy z silników. Mowa tutaj o latach 1982-1986, w których na trasach rajdowych ówczesnych Mistrzostw Świata brylowały samochody grupy B, a prym kierowców rajdowych wiedli Finowie: Ari Vatanen, Juha Kankkunen oraz Timo Salonen. Nie można też pominąć znakomitego niemieckiego kierowcę Waltera Rohla. Pojazdy prowadzone przez wyżej wymienionych kierowców miały moc powyżej 500 KM. Były to lekkie kevlarowe nadwozia, stanowiące jedynie poszycie konstrukcji rurowej, w którą wkomponowany był silnik, mechanizm przeniesienia napędu – nie rzadko 4x4 oraz kierowca i pilot. Mała masa własna pojazdu (niespełna 1000 kg) oraz bardzo mocny silnik z rozbudowanym układem zasilania powietrzem (najczęściej były to dwie duże turbosprężarki oraz dwa intercooler) umożliwiały wraz z „nie liczącym” się z ilością dawkowanego paliwa systemem zasilania w postaci gaźników Webera osiągnięcie mocy rzędu 600 KM (Audi Quattro S1). Nie sposób jest nie wspomnieć o przyspieszeniu takie pojazdu, które od 0-100 km/h wynosi 2.3 sekundy (dzisiejsze auta WRC potrzebują na to 3.5 sekundy!).

Warto wspomnieć również znakomity samochód rajdowy, jakim była Lancia Delta S4. Była ona napędzana silnikiem o unikatowym jak na tamte czasy doładowaniu. Między innymi dzięki temu rozwiązaniu Fin Henri Toivonen wygrywał większość eliminacji Rajdowych Mistrzostw Świata w 1986 r., aż do dnia kiedy to wyruszył z pozycji lidera do drugiego etapu Rajdu Korski. Półtoraminutowa przewaga wypracowana przez Fina pozwalała na uspokojenie stylu jazdy oraz zwolnienie, co nie było w naturze ambitnego Fina. Przewaga Fina wydawała się być ogromna w stosunku do pozostałych uczestników. Tak było aż do oesu Corte-Ponte, w trakcie którego rozpędzona Lancia na jednym z zakrętów wypadła z drogi. Samochód uderzył w drzewo po czym stanął w płomieniach. Kierowca oraz pilot ponieśli śmierć na miejscu. Pod wpływem tego oraz wcześniejszych wypadków, zdarzających się w podobnych sytuacjach, ówczesny prezydent FISA – Jan Marie Balestre podjął decyzję o zakazie startów w Rajdowych Mistrzostwach Świata samochodów grupy B.

Silnik Lancii Delty S4:

silnik Lancii Delty S4


Co więc takiego unikatowego było w silniku Lancii Delta S4? Układ doładowania polegał na sprężaniu dwóch urządzeń: turbosprężarki oraz sprężarki mechanicznej. Takie samo rozwiązanie jest na obecną chwilę stosowane przez Volkswagena w swoich silnikach TSI pod nazwą Twin Charger. Oczywiste jest, że współczesne rozwiązanie takowego układu zostało poddane ewolucji aby móc sprostać ostrym normom ekologicznym. Zastosowanie układu doładowania z dwiema sprężarkami o odmiennych charakterystykach pracy miało na celu zredukowanie momentu bezwładności – turbodziury – towarzyszącej dużo gabarytowej turbosprężarce.

Decyzja prezydenta FISA z 2 maja 1986 roku o wycofaniu z rajdów samochodów z grupy B dała początek nowej erze pojazdów grupy A i w perspektywie kilku lat spowodowała powstanie nowej, panującej do dziś na rajdowych trasach grupy aut WRC. Biorąc pod uwagę doświadczenia z poprzedniego okresu Rajdowych Mistrzostw Świata, postanowiono ograniczyć zapędy konstruktorów w pogoni za zwiększaniem mocy silników samochodów, ograniczając ją limitem 300 KM, pojemnością 2000 cm oraz wyposażeniem w jedną sprężarkę. Uwaga konstruktorów została w ten oto sposób skierowana na przebieg procesu napełniania silnika w ładunek powietrza, jego dopracowanie oraz płynność podczas pracy w całym zakresie. Zgodnie z przysłowiem: „Potrzeba jest matką wynalazku” możemy dziś zaobserwować doskonałe rozwiązania typu: Twin Scroll, które poprawia przepływ spalin w turbosprężarce, szprycer – początkowo stosowany w rajdowych, a później w cywilnych wersjach Mitsubishi Lancer oraz Subaru Imprezie, zmienną geometrię łopatek turbiny – VTG czy też chłodzenie płynem korpusu oraz płaszcza turbiny w celu zapobieżenia nadmiernemu nagrzewaniu się ładunku powietrza w sąsiednim płaszczu sprężarki.

Tym sposobem wyłoniła się jedna z gałęzi motoryzacji, często zapominana, lekceważona, wnosząca ciągle i obecnie nietypowe nowatorskie rozwiązania technicznie „nakreślone w głowach konstruktorów.


Współczesne sposoby doładowania - Idea doładowania silnika spalinowego


Głównym założeniem doładowania silnika spalinowego jest poprawa wskaźników jego pracy, niezależnie od sposobu w jaki jest przeprowadzana. Różne sposoby doładowania różnią się od siebie konstrukcją i sposobem działania. Jednak ich cel jest taki sam – zwiększenie wielkości ładunku powietrza dostarczanego do komory spalania. W początkowym okresie stosowania doładowania, zwracano uwagę tylko na to, by uzyskać jak największą moc bez znaczenia w jaki sposób jest ona rozwijana. Było to charakterystyczne dla pierwszych silników spalinowych turbodoładowanych, kiedy to rozwijaniu mocy towarzyszyło zjawisko „turbodziury”. Wiązało się to z efektem pompowania sprężarki, czyli jej pracy w stanie nieustalonym, czego bezpośrednim powodem była duża bezwładność wirnika. W kolejnych etapach rozwoju doładowania, rozpoczęto poprawę innych parametrów roboczych, w tym sposób w jaki wzrasta moc. Zaczęto pracować nad przebiegiem momentu obrotowego, którego przyrost starano się przenieść w dolne partie prędkości obrotowych silnika. Duże znaczenie miały również aspekty ekologiczne, pojawiające się w Europie i ciągle zaostrzane, znane jako normy Euro.

Schemat sposobów doładowania silnika spalinowego:

schemat doładowania silnika spalinowego


Doładowanie, a więc zwiększanie napełnienia cylindra, umożliwiło w swoim zaawansowanym etapie płynne sterowanie tymi parametrami. Zastosowano do tego celu zmienną geometrię łopatek turbosprężarki a także inne rozwiązania konstrukcyjne. Poprawa nadążności turbosprężarki odbywała się na wiele sposobów. Ważnym elementem było zastosowanie zmiennej geometrii łopatek po stronie turbiny a w niektórych przypadkach również po stronie sprężarki. Nie można też zapomnieć o nowych rozwiązaniach, jak chociażby Twin Scroll, którego rozwiązanie polega na specyficznym ukształtowaniu wirnika turbiny, jak i podzieleniu układu wydechowego na dwie części, by w sposób maksymalny wykorzystać zjawisko pulsacji spalin, wynikające z pracy silnika spalinowego. Sprężarka mechaniczna, wprawdzie wolna od zjawiska pompowania i pracująca w pełni efektywnie w niskim zakresie obrotów silnika wraz z ich wzrastaniem, stawia jednak opór w układzie dolotowym, odbierając jednocześnie część uzyskiwanej mocy potrzebnej do jej napędu. Konstruktorzy zaczęli więc od połączenia obu urządzeń: turbosprężarka i sprężarka mechaniczna, w jeden system doładowania. Pozwoliło to wykorzystać zalety obu urządzeń przy jednoczesnym zminimalizowaniu ich wad.

Wykres silnika turbodoładowanego i wolnossącego:

wykres silnika turbodoładowanego


Rozwiązanie doładowania dynamicznego, polegającego na zmiennej długości układu dolotowego, jest chętnie łączone z innymi urządzeniami doładowującymi, jak i stosowane samo. Jego niekwestionowaną zaletą są zarówno aspekty ekonomiczne, jak i techniczne, w postaci poprawy przebiegu momentu obrotowego silnika w całym zakresie obrotów silnika. Na zasadzie doładowania dynamicznego oparte jest działanie urządzenia Comprex, które wykorzystuje energię kinetyczną spalin.

Regeneracja turbosprężarek dla miast Warszawa, Łódź, Wrocław, Poznań, Kielce, Kraków, Katowice, Opole, Bielsko Biała.
Naprawa turbosprężarek Częstochowa, Białystok, Olsztyn, Gdańsk, Gdynia, Szczecin, Grudziądz, Gorzów Wielkopolski.
Testy turbosprężarek Piła, Suwałki, Elbląg, Ełk, Siedlce, Radom, Mielec, Rzeszów.
Czyszczenie turbosprężarek Lublin, Tarnów, Zielona Góra, Bydgoszcz, Legnica, Krosno, Kalisz, Rybnik, Gliwice.
Turbosprężarki Nowy Sącz, Tychy, Jelenia Góra, Nysa, Stargard Szczeciński, Wałbrzych, Koszalin, Starachowice.