1. BUDOWA TURBINY SAMOCHODOWEJ

Już od ponad 100 lat turbosprężarka znalazła swoje miejsce w silnikach spalinowych. W pierwszej kolejności znalazła ona zastosowanie w silnikach niskoobrotowych w lokomotywach oraz okrętach gdzie zastosowano turbinę parową. Pozwoliło to na wyraźne zwiększenie mocy, także turbo okazało się zbawieniem dla lotnictwa gdzie stało się zbawieniem oraz lekarstwem dla niskiej gęstości powietrza, natomiast od 1938 znalazła zastosowanie w samochodach ciężarowych a od 1973 roku w samochodach osobowych. W artykule poruszymy temat budowy I działania takiej o to turbiny. Turbosprężarka jest urządzeniem wirnikowym, jej zadaniem jest doładowanie silnika spalinowego.

Rozwijając temat budowy i zasad działania turbosprężarki samochodowej, w pierwszej kolejności chciałbym zacząć od jej budowy. Jak sama nazwa wskazuje turbosprężarka składa się z dwóch urządzeń turbiny i sprężarki. W których w skład wchodzi:

- wirnik turbiny,
- wirnik sprężarki,
- łożyska ślizgowe,
- kadłub turbiny,
- kadłub sprężarki,
- kadłub środkowy,
- łożyska oporowe,
- kanały olejowe,
- pierścienie uszczelniające,
- wałki turbosprężarki.
- koło turbosprężarki.

2. Jak działa turbosprężarka?

W dzisiejszych czasach turbosprężarka jest jednym z głównych elementów silnika. Warunki pracy turbiny są wymagające. Prędkości obrotowe, mogą dochodzić nawet do 200 tys. obr/min, także temperatury są wyższe niż w przypadku wydalanych spalin z silników wolnossących. W przypadku jednostek posiadających zapłon samoczynny temperatury mogą dochodzić do ok. 700 stopni Celsjusza, natomiast w silnikach z zapłonem iskrowym jest to aż ok. 1000 stopni Celsjusza. W związku z temperaturami spalin oraz występującej tam pulsacji ciśnienia spalin jest konieczne stosowanie ulepszanych materiałów, na takie elementy jak: wirniki, kadłuby turbiny, sprężarki, wałki oraz łożyska ślizgowe. Materiał o nazwie Ni resist który charakteryzuje się wysoką żaroodpornością oraz odpornością na ścieranie I korozję jest stosowany do produkcji kadłuba turbiny. Kolejnym materiałem jest Inconel, znalazł on zastosowanie przy produkcji wirników, charakteryzuje się dużą żaroodpornością oraz odpornością na korozję. Do produkcji wałków stosujemy stal chromowo–niklowo–wolframową innymi słowami są to stale konstrukcyjne do ulepszania cieplnego. Kolejnym jak I ostatnim materiałem wykorzystywanym do budowy turbosprężarki jest stop brązu (B102) charakteryzuje się dużą odpornością na wysokie temperatury oraz ścieranie jest wykorzystywany do produkcji łożysk ślizgowych. W kolejnej części artykułu chciałbym wyjaśnić zasadę działania turbo. Innymi słowami turbosprężarka to kompresor powietrza który jest napędzany gazami wydechowymi, spaliny opuszczając silnik poprzez kolektor wydechowy kierowane są do komory turbiny, napędzają one znajdujący się tam wirnik. Poprzez wspólny wałek napędza on wirnik znajdujący się po stronie zimnej który spręża powietrze odpowiadające za zasilanie silnika.

Doładowanie silnika

Sprężone powietrze zawiera więcej tlenu. Powietrze to połączone wraz z większą ilością paliwa może być wykorzystywane do zwiększenia mocy silnika, natomiast w silniku diesla umożliwia pełniejsze spalanie, redukując znacznie ilość emitowanych zanieczyszczeń i podnosząc jego sprawność. Kolejnym typem turbo jest turbosprężarka o zmiennej geometrii kierownicy turbiny określa się ją skrótem VGT. W takiej turbinie znajduje się wirnik który cechuje się stałym kształtem i wymiarami, a zmienne geometrii realizowane są w wyniku zmiany kąta nachylenia łopatek kierownicy spalin. Kąt ten jest modyfikowany za pomocą pneumatycznego siłownika . Siłownik z kolei jest napędzany podciśnieniem z kolektora dolotowego. Za pomocą łopatek regulowane jest bowiem m.in. ciśnienie doładowania. Kiedy silnik pracuje na małych obrotach, łopatki są ustawione w takiej pozycji, aby ograniczyć przekrój przepływu spalin, tym samym podnosząc ich prędkość. Kiedy rosną obroty silnika, a tym samym ilość gazów docierających do turbosprężarki, łopatki zostają przestawione tak, aby zwiększyć przekrój przepływu spalin, ograniczając ciśnienie gazów, które napierają na wirnik turbiny.