bosch service regeneracja turbosprężarek

regeneracja

turbosprężarek samochodowych

film pracowni naprawy turbosprężarek

Profesjonalny Turbo Serwis – koszt regeneracji turbiny - jak działa turbina?

Doładowanie silników gaźnikowych i zasilanych wtryskowo trochę historii jak to się zaczęło.
Silniki gaźnikowe poddawano doładowaniu według dwóch systemów. Pierwszy polegał na tym, że gaźnik umieszczany był przed sprężarką, która sprężała gotową mieszankę. Zaletą takiego układu jest lepsze wymieszanie paliwa z powietrzem oraz większa gęstość ładunku w wyniku pobierania ciepła przy odparowywaniu paliwa. System ten nie jest pozbawiony wad, do których należy zaliczyć konieczność zmian przekrojów dysz gaźnika w stosunku do gaźnika silnika wolnossącego oraz możliwość wybuchu mieszaniny w przewodzie dolotowym w przypadku zbyt wczesnego zapłonu. Turbo serwis ma możliwość i jest przygotowany do profesjonalnej diagnostyki starszych systemów doładowania. Gdy gaźnik znajduje się za sprężarką (drugi system), również zachodzi konieczność zwiększania przekroju dysz gaźnika, w którym sprężone powietrze wytwarza mieszaninę palną. Gaźnik znajduje się wtedy bliżej cylindrów, co pozwala na większą równomierność ich zasilania, a sprężarce nie grozi wybuch mieszaniny i jej zniszczenie. Wadą tego systemu jest potrzeba utrzymania komory pływakowej gaźnika pod ciśnieniem oraz konieczność zapewnienia jego całkowitej szczelności. W silnikach doładowanych wg pierwszego systemu komora pływakowa gaźnika jest połączona z atmosferą, tak jak w silniku wolnossącym. W odróżnieniu od gaźników silników wolnossących, w silnikach doładowanych muszą one wytwarzać mieszankę palną w zależności od ciśnienia doładowania i prędkości obrotowej, co komplikuje ich budowę. Na koszt regeneracji turbiny nie ma to większego znaczenia.


Silnik gaźnikowy z turbosprężarką:

silnik gaźnikowy - turbosprężarka


W silnikach z zapłonem iskrowym stosowany jest wtrysk centralny (jednopunktowy) lub wielopunktowy, który jest rozwiązaniem bardziej nowoczesnym i przyszłościowym. W fazie początkowej rozwoju znajduje się wtrysk bezpośredni, który mimo znacznej reklamy nie osiągnął jeszcze oczekiwanej doskonałości technicznej i obecności na rynku firmy Mitsubishi. Pomimo ograniczeń związanych ze stopniem sprężania i liczbą oktanową paliwa w silnikach tych jest znacznie korzystniejsza sytuacja, jeśli chodzi o zastosowanie turbosprężarek. Wynika to z innego niż w gaźnikowych sposobu przygotowania mieszaniny palnej. W odróżnieniu od silników gaźnikowych regulacja składu mieszanki jest jakościowa, a nie ilościowa. Jak działa turbina? Oznacza to, że turbosprężarka ma dostarczyć wymaganą masę powietrza do obciążenia w ten sposób, by był zachowany wymagany współczynnik nadmiaru powietrza. Czułość takiego układu zasilania na liczbę oktanową paliwa jest mniejsza, gdyż dzięki dużej turbulencji powietrza wytwarzana mieszanina jest znacznie bardziej jednorodna i brak jest ognisk o podwyższonej temperaturze. Mogą one wywołać zapłon niezależnie od świecy zapłonowej. Przy częściowych obciążeniach silnika jest to mieszanka uboga, której spalanie jest również korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska. Jednocześnie należy pamiętać, że silniki o wtrysku benzyny jako zasadę mają doładowanie dynamiczne, uzyskiwane przez odpowiednio ukształtowany układ dolotowy, co zapewnia im lepsze napełnienie cylindrów dla określonych prędkości obrotowych.

Ograniczenia w stosowaniu doładowania

Fundamentalnym ograniczeniem w stosowaniu doładowania silników o zapłonie iskrowym z punktu widzenia konstrukcyjnego jest stopień sprężania, który odpowiada za spalanie bezstukowe mieszanki zawartej w cylindrze. Mieszanka ta, wprowadzona do cylindra pod zwiększonym ciśnieniem, w wyniku doładowania będzie miała skłonność do spalania stukowego. Z kolei liczba oktanowa paliwa ma ograniczoną wartość, której nie przekracza się na ogół w silnikach normalnie eksploatowanych. Można zapobiegać temu przez zmniejszenie stopnia sprężania, które jest korzystne szczególnie w przypadku turbodoładowania, gdyż poprawia sprawność układu silnik-turbosprężarka przy zwiększeniu prędkości obrotowych i obciążenia.

Na możliwości powstania spalania stukowego wpływają dwa czynniki: stopień sprężania oraz liczba oktanowa paliwa, związane ze sobą nierozłącznie. Ze wzrostem temperatury powietrza doładowującego maleje jego ciśnienie dla stałego współczynnika nadmiaru powietrza. Wyższe wartości ciśnienia doładowania dla benzyny o wyższej liczbie oktanowej wskazują na to, jakie jest ograniczenie możliwości doładowani ze względu na spalanie stukowe. Ograniczeniem jest tu maksymalne ciśnienie spalania, a więc znowu możliwość spalania stukowego. Zmniejszając stopień sprężania można zwiększać sprawność obiegu, ale granicą jest tu z kolei możliwość uzyskania rozruchu w niskich temperaturach otoczenia, choć nie w tak znacznym stopniu, jak to ma miejsce w silnikach o zapłonie samoczynnym. Dla małego stopnia sprężania można uzyskać względnie duże ciśnienie indykowane, a tym samym duże maksymalne ciśnienie spalania bez spalania stukowego.

Kolejną przyczyną problemów związanych z zastosowania doładowania turbosprężarkowego był szeroko rozumiany stan konstrukcji turbosprężarek. O ile w silnikach samochodów ciężarowych wysokoprężnych, o dużej objętości skokowej, można było stosować turbosprężarki o względnie dużych średnicach wirnika, o tyle w szybkoobrotowych silnikach o zapłonie iskrowym były wymagane turbosprężarki o bardzo dużych prędkościach obrotowych i małych średnicach wirnika. Było to konieczne ze względu na mały moment bezwładności wirnika turbosprężarki, wymagany do zapewnienia jej dobrych przyspieszeń.

Z uwagi na małe rozmiary turbosprężarki, straty energii paliwa wynoszą ok 5% i powodują znaczne zmniejszenie jej sprawności adiabatycznej. Aby zmniejszyć straty na zawirowanie, łopatki nie mają zakończenia prostopadłego, lecz są odchylone pod kątem 8◦. Przy takim rozwiązaniu zmniejszają się straty prędkości na wylocie.

Zwiększenie sprawności małogabarytowych turbosprężarek o 5 ÷ 8% uzyskuje się przez zwiększenie średnicy wirnika na wlocie gazów do wirnika. Poprawę sprawności małowymiarowych turbosprężarek do wysokiego doładowania silników uzyskuje się przez układ regulacji łopatek kierownicy i dobór technologii wykonania części przepływowej turbiny z odpowiednich stopów, a wirników – z wykorzystaniem pokryć ceramicznych.

Wynika to z różnicy temperatur obiegów silnika o zapłonie samoczynnym i zapłonie iskrowym. W silnikach o zapłonie samoczynnym i o stosunkowo niskiej temperaturze spalania (około 1800 ÷ 2100 K) można było stosować turbosprężarki o względnie dużych średnicach wirnika, wykonanych z materiału zapewniającego prawidłową pracę turbiny w temperaturze spalin 700◦C (973 K) i pracę w czasie nie przekraczającym jednej godziny w temperaturze 760◦C (1033 K). W silnikach o zapłonie iskrowym było to niemożliwe. Wspomniane maksymalne temperatury spalania w silnikach o zapłonie samoczynnym powodowały, że temperatura gazów spalinowych mieściła się w granicach 700 ÷ 900◦C, a więc 973 ÷ 1223 K, co przy aktualnie stosowanych materiałach na wirniki turbin nie było przeszkodą w ich zastosowaniu. W silnikach o zapłonie iskrowym maksymalne temperatury spalania wynosiły 2400 ÷ 2700◦C (2673 ÷ 2973 K), a temperatury gazów spalinowych 850 ÷ 1100◦C (1123 ÷ 1373 K), co wykluczało możliwości zastosowania ówczesnych turbosprężarek ze względu na wytrzymałość cieplną wirnika turbiny.


Czerwona turbosprężarka:

czerwona turbosprężarka


Zmniejszenie średnicy wirnika turbosprężarki przyniosło jednocześnie zmniejszenie jego masowego momentu bezwładności, który w zasadniczy sposób wpływa na zdolność przyspieszania, a tym samym nadążanie z podawaniem do cylindrów niezbędnej masy powietrza. Nawet niewielkie zwiększenie masowego momentu bezwładności wirnika powoduje znaczne zwiększenie zadymienia spalin oraz wydłużenie czasu rozpędzenia zespołu silnik-turbosprężarka do momentu ustabilizowania się parametrów pracy tego zespołu. W krańcowym przypadku zwiększenie masowego momentu bezwładności o 3,85% spowodował przyrost czasu rozpędzania o 27,7% oraz zadymienia spalin o 30%.

Właściwy dobór układu doładowania turbosprężarkowego silników o zapłonie iskrowym wymaga pogodzenia ze sobą przeciwstawnych wymagań. W zależności od cech konstrukcyjnych przeznaczonego do doładowania silnika należy przeprowadzić optymalizację parametrów jego współpracy z turbosprężarką, w celu uzyskania pożądanych efektów techniczno-eksploatacyjnych.

Omówiona problematyka związana z doładowaniem turbosprężarkowym silników o zapłonie iskrowym wskazuje wyraźnie, że o ile sprawy związane z konstrukcją, budową i eksploatacją turbosprężarek zostały rozwiązane pomyślnie, o tyle w dalszym ciągu pozostaje do rozwiązania problem rozsądnego kompromisu między stopniem sprężania lub ciśnieniem doładowania a liczbą oktanową paliwa i ograniczeniem w tej mierze pozostaje ewentualność spalania stukowego. Jest to nie do przyjęcia ze względów eksploatacyjnych, gdyż wpływa w zasadniczy sposób na żywotność silnika i jego elementów. Sprawę nadążania turbosprężarki z podawaniem wymaganej ilości powietrza rozwiązano dzięki zastosowaniu nowych tworzyw, co umożliwiło miniaturyzację wirników, a tym samym na skrócenie czasu odpowiedzi zespołu turbosprężarkowego. Poza tym na poprawę właściwości dynamicznych tego zespołu wpłynęło zastosowanie upustu spalin w okresie pracy turbosprężarki w warunkach ustalonych i pełne wykorzystanie ich energii w czasie przyspieszania.

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.