Wraz z wprowadzeniem turbosprężarek III generacji pojawił się dodatkowy aspekt brany pod uwagę przez producentów turbosprężarek – potrzeba wyważania zespołu wirującego. Brak wyważenia powoduje nadmierne drgania przenoszące się na korpus i uszkodzenia łożysk, a tym samym zmniejszenie niezawodności urządzenia. Charakterystyczną cechą niewyważonego zespołu wirującego jest płynny wzrost amplitudy drgań łożysk, towarzyszący zwiększeniu prędkości obrotowej. Jeżeli znacznie różni się ona od najbliższej prędkości krytycznej, to amplitudy drgań łożysk zmieniają się proporcjonalnie do kwadratu ich prędkości obrotowej. Drgania takie są zawsze drganiami harmonicznymi o częstości równej częstości obrotów wirnika. W związku z bardzo dużymi prędkościami obrotowymi zespołu wirującego problem częstości drgań własnych nabiera szczególnego znaczenia. Krytyczna prędkość obrotowa wirników, przy której występuje rezonans pomiędzy drganiami wymuszonymi i własnymi turbosprężarki, powinna oczywiście znacznie przewyższać jej szybkobieżność znamionową. Oprócz tego wymagane się, aby w całym zakresie użytecznych prędkości biegu silnika, niezależnie od chwilowej prędkości obrotowej wału korbowego, turbosprężarka nie przejawiała skłonności do jakichkolwiek drgań. Inną przyczyną występowania drgań może być nadmierne zwiększenie lub zmniejszenie się luzów łożysk. Zjawisko takie nosi nazwę samowzbudnych drgań olejowych. W niektórych przypadkach drgania są tak duże, że uniemożliwiają normalną pracę turbosprężarki, a niekiedy w krótkim czasie niszczą łożysko. Przyczyną powstawania drgań może być także cieplna niestabilność wirnika. Charakterystyczną cechą stanu dynamicznego zespołu wirującego z wirnikiem cieplnie nie ustabilizowanym jest szybki wzrost amplitudy drgań, towarzyszący wzrostowi temperatury czynnika w kadłubie turbiny.
Ogólnie rzecz biorąc, niewyważenie zespołów wirujących turbosprężarek może pojawić się w skutek:
- uszkodzenia łopatek wirnika turbiny lub sprężarki,
- nierównomiernego zużycia łopatek w wyniku erozji i korozji,
- zgromadzenia zanieczyszczeń,
- osłabienia połączenia między wałkiem a wirnikiem sprężarki,
- cieplnego skrzywienia wirnika turbiny wywołanego niejednorodnością materiału wirnika lub naprężeniami wewnętrznymi.
Obecnie produkowane turbosprężarki wyważa się dwuetapowo, co pozwoliło na zwiększenie maksymalnych prędkości obrotowych wirników:
I etap: wyważenie koła turbiny z wałkiem, koła sprężarki, jej nakrętki, elementów dystansowych i uszczelniających,
II etap: wyważenie zestawu wirującego w korpusie sprężarki na własnych łożyskach, zgodnie z wcześniej opisanymi zasadami.
Taki sposób postępowania wynika z bardzo rygorystycznych wymagań, stawianych przez producentów turbosprężarek. Wymagania te drastycznie rosną wraz ze zwiększaniem prędkości obrotowej oraz pomniejszaniu średnicy wirnika. Niestety, jest to ograniczone zmniejszaniem się sprawności turbiny w miarę zmniejszania średnicy jej wirnika.
Wiadomo, że współczesne turbosprężarki samochodowe pracują w szerokim zakresie wydatków powietrza i spalin, wymuszanych przez współpracę z silnikiem spalinowym. Jednocześnie stosunek minimalnego wydatku spalin (powietrza) do wydatku maksymalnego waha się w granicach 0,35 ÷ 0,45.
Rezultaty badań małych turbosprężarek pozwoliły na określenie przyczyn zmniejszania się ich sprawności wraz ze zmniejszaniem się średnicy wirnika:
- dużą wysokością łopatek, działaniem ciśnienia oraz niską prędkością spalin w części dolotowej,
- zwiększonym obciążeniem turbiny, cechującym się zwiększeniem liczby Macha. Zwiększanie średnicy zewnętrznej wirnika powoduje zwiększenie sprawności turbiny; zwiększanie tej średnicy i w związku z nim zwiększanie prędkości stycznej gazów może w efekcie doprowadzić do zmniejszenia sprawności turbiny w wyniku i tak już małej zdolności przepływowej kierownicy spalin,
- wysoką prędkością przepływu w części przepływowej przy dużym rozprężeniu czynnika oraz bardzo dużą (często naddźwiękową) prędkością na wlocie do koła turbiny (zjawiska falowe),
- aktywnym charakterem przepływu przez aparat kierowniczy w kierunku wirnika turbiny (straty większe niż w przypadku konfuzorowego dolotu do turbiny reakcyjnej),
- specyficzną konstrukcją i technologią wykonania.
Analiza przyczyn mniejszej sprawności tych turbosprężarek wskazuje na to, że przy projektowaniu ich należy zwrócić uwagę na:
- optymalizację parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych,
- konieczność obliczania elementów części przepływowej turbiny na podstawie procesów gazodynamicznych,
- racjonalną konstrukcję i technologię wykonania elementów.
- czyszczenie turbiny cena
Komentarze
Objawy uszkodzonej turbiny w samochodzie z silnikiem TDI takim jak Volkswagen Passat B5 oraz Audi A4 mogą obejmować:
Spadek mocy silnika: uszkodzona turbina może uniemożliwić prawidłowy przepływ powietrza przez silnik, co prowadzi do spadku mocy i przyspieszenia.
Dymienie: uszkodzona turbina może powodować przedostawanie się oleju do komory spalania, co skutkuje dymieniem z wydechu.
Huczenie lub piszczenie: uszkodzona turbina może generować hałas podczas pracy, szczególnie gdy jest zimna lub gdy silnik jest obciążony.
Błąd komputera: komputer pokładowy może wykryć usterkę i wyświetlić odpowiedni kod błędu.
Spadek sprawności silnika: brak ciśnienia turbo może powodować spadek sprawności silnika, a tym samym zwiększenie zużycia paliwa.
Jeśli zauważysz którykolwiek z tych objawów, należy skontaktować się z mechanikiem, który przeprowadzi odpowiednie testy i ewentualnie wymieni uszkodzoną turbinę.
Dość szczegółowo i zrozumiale opisany artykuł, nawet dla takiego nowicjusza jak ja, który nie ma pojęcia o turbosprężarkach :)
Dobrze, że uczulacie, aby słuchać swojego samochodu. Mam nadzieje, że nie prędko usłyszę dźwięk uszkodzonej turbiny.
Brawa dla autora, świetny i wyczerpujący temat artykuł!
świetny i wyczerpujący artykuł, bardzo ciekawie się go czyta, daje 5!