Budowa turbiny samochodowej

Budowa i zasada działania układu turbodoładowania

Budowa i zasada działania układu turbodoładowania nie należą do najbardziej skomplikowanych wśród podzespołów samochodowych: na łopatki wirnika turbiny wtłaczane zostają z kolektora wydechowego gazy wylotowe, wprawiając w ten sposób osadzony na wałku turbosprężarki wirnik w ruch obrotowy. Wałek turbosprężarki łączy go z drugim wirnikiem, umiejscowionym w korpusie sprężarki, który osiągnąwszy odpowiednią prędkość obrotową zaczyna kompresować powietrze i wtłaczać je do komory spalania jednostki napędowej. Sprężone powietrze posiada zbyt wysoką temperaturę dla wydajnego spalania mieszanki, dlatego często wykorzystywane są w takich układach chłodnice międzystopniowe, znane jako intercoolery. Schładzaniem turbosprężarki samochodowej do bezpiecznej temperatury zajmuje się przepuszczany specjalnymi kanalikami olej silnikowy, który odpowiedzialny jest również za odpowiednie smarowanie całego układu turbodoładowania.

Obecnie producenci samochodów i podzespołów do nich prześcigają się w zmniejszaniu masy każdego elementu (Melett), są także pod presją urzędników śrubujących coraz wyższe normy emisji spalin, dlatego też stosują coraz bardziej zaawansowane materiały w coraz mniejszych silnikach. Jest to także powód znacznego wzrostu wykorzystywania przez nich turbin samochodowych, ponieważ próbują oni dzięki tym urządzeniom nadrobić mały litraż jednostek napędowych. Turbosprężarki także wykonywane są z niezwykle lekkich materiałów, jednakże muszą być one na tyle solidne, by wytrzymywać temperatury sięgające 1000 stopni Celsjusza i prędkości obrotowe od 100 do nawet 300 tysięcy obrotów na minutę. Aby tego dokonać, do produkcji układów turbodoładowania stosują następujące stopy i materiały: korpusy turbin odlewają ze stopu Ni-Resist(11-16% niklu, do 4% chromu, do 8% miedzi, 2,5% krzemu i do 2% manganu), wirniki zaś tworzą z wykorzystaniem materiału Inconel(nikiel 36-65%, a także chrom, kobalt i żelazo), MaRM247(19% chromu, 9% żelaza, 5% niobu, 3% molibdenu, 0,9% tytanu, 0,6% aluminium i do 0,05% węgla) lub czystego tytanu. Kadłuby sprężarek odlewane są ze stopów aluminium, zaś wałki tworzone ze stali chromowo-niklowo-wolframowej. Do produkcji łożysk wykorzystuje się stopy odlewnicze brązu B102.

Zwiększenie wydajności turbo

W celu zwiększenia wydajności układu turbodoładowania oraz zniwelowania efektu turbodziury stosuje się systemy kierowania spalin. Najpowszechniej stosowane są dwa systemy, czyli zawór upustu spalin(wastegate) lub technologia zmiennej geometrii kierownic turbiny(VNT, VGT, VTG). Pierwszy polega na zastosowaniu zaworu, który umiejscowiony tuż przed dolotem spalin do turbiny otwiera się, gdy ich ciśnienie jest zbyt duże, odprowadzając gazy bezpośrednio do układu wydechowego tak, by mijały turbosprężarkę. Technologia zmiennej geometrii kierownic turbiny polega z kolei na zamontowaniu w turbinie pierścienia o ruchu kątowym, na którym osadzone zostają ruchome łopatki. Te zmieniają swoją pozycję tak, by dostosowywać prędkość obrotową spalin w turbinie, dzięki czemu turbosprężarka jest w stanie osiągać odpowiednie ciśnienie kompresji powietrza przy niższych obrotach silnika. Bosch Diesel Service Pawlik ASO Melett zajmuje się obsługa, naprawą i regeneracją turbosprężarek przy zastosowaniu urządzeń firmy Schenck, Cimat, dlatego możemy udzielać tak długich gwarancji bez limitu kilometrów i skutecznie odnawiać tego typu podzespoły silnika.