Jak Działa Turbosprężarka

Budowa Turbiny Samochodowej

Turbosprężarka składa się z dwóch części, a mianowicie zimnej i ciepłej. Są one ze sobą jednocześnie połączone i odizolowane od siebie maksymalnie. Co to znaczy i jaki ma cel. Otóż, część ciepła, w skład której wchodzi turbina i zawór waste gate, jest zasilana spalinami pochodzacymi bezpośrednio z silnika, więc jej temperatura błyskawicznie rośnie. Biorąc również pod uwagę fakt, że prędkość obrotowa współczesnej turbosprężarki sięga 200 tysięcy obrotów, na minutę, nie trzeba udowadniać, że turbina może zacząć świecić (temperatura pracy niekiedy przekracza 1000 stopni). Zainstalowana, na wspólnym ze sprężarką wałku, turbina wykonana jest ze stopów wysoko chromowych i niklowych, co gwarantuje jej wysoką wytrzymałość na uszkodzenia wywołane wysoką temperaturą, ale jednocześnie sprawia, że jest bardzo podatna na uszkodzenia mechaniczne. Przełożenie z turbiny na sprężarkę, odbywa się bez wykorzystania przekładni, co daje nam stosunek obrotów jeden do jeden. Zadaniem sprężarki jest tłoczenie powietrza do komory spalania silnika, przy wykorzystaniu siły pochodzącej z przepływu gazów wydechowych. Z powodu wysokiej przewodności cieplnej wałka oraz pracy wykonywanej przy sprężaniu powietrza, podnosi się temperatura czynnika i środowiska pracy części chłodnej (a jest to niepożądane), więc niekiedy uzupełnia się tę część o intercooler, czyli chłodnicę, wymiennik ciepła, tłoczonego powietrza. Tłoczenie gorącego powietrza podnosi temperaturę pracy silnika, a pamiętajmy, że silnik najlepiej się czuje w okolicy 90 stopni Celsjusza, więc jest to zupełnie niepotrzebne, ba, zbyt wysoka temperatura może doprowadzić do uszkodzenia silnika poprzez zmineralizowanie oleju silnikowego i utratę jego właściwości smarnych, a poprzez to jego zatarcie.
Stąd też, projektanci, mają na celu jak najdokładniejsze odizolowanie od siebie obydwu części, bez utraty sprawności turbosprężarki.

Istotne w eksploatacji

Jak wspomnieliśmy w poprzedniej części artykułu, turbosprężarka pracuje w bardzo trudnych warunkach. Powoduje to specyficzne wymagania odnośnie jej konstrukcji i wykorzystanych rozwiązań technologicznych. Przykładowo odniosę się do uszczelnień, wykorzystywanych przy produkcji turbosprężarek – z wiadomego powodu nieskutecznym okazałoby się wykorzystanie elastomerów – temperatura powyżej 200 stopni Celsjusza działa destrukcyjnie na strukturę elastomerów, powodując utratę ich właściwości – innymi słowy spłonęłyby w turbosprężarce. Stąd też użyte w turbo uszczelnienia przyjęły formę uszczelnień dynamicznych. Uszczelnienia dynamiczne dzieli się na: uszczelnienia ruchu obrotowego i posuwistego, w turbosprężarce jak łatwo się domyślić użyte zostały te pierwsze w wariancie wysokociśnieniowym. W uszczelnieniach wysokociśnieniowych ruchu obrotowego występują wersje z luzem oraz kontaktowe. Turbosprężarka aby uzyskać maksymalną wydajność wykorzystuje te z luzem, a pełną szczelność uzyskuje dopiero przy obciążeniu roboczym. Nieszczelność układu powoduje przedostawanie się oleju silnikowego do komory spalania, co powoduje niekontrolowany wzrost obrotów silnika, a finalnie może doprowadzić do rozbiegania silnika, czyli sytuacji, kiedy silnik zasysa do komory spalania olej z turbiny i spalając go, przyspiesza turbinę, która podaje jeszcze więcej oleju... i tak do rozerwania bloku silnika. Dbając o jakość uszczelnień i łożyska turbiny, warto, po zatrzymaniu pojazdu, pozostawić silnik włączony na niskich obrotach jeszcze przez chwilę, aby uspokoił się rozpędzony wirnik, ponieważ zasilanie czynnikiem smarnym – olejem – odbywa się jedynie przy włączonym silniku, jak go zgasimy, wyłącza się pompka oleju i nie podaje go na podzespół. Z tego samego powodu należy dbać o poziom oleju, jego brak jest dla turbosprężarki zabójczy.

VNT, WG, GOR, EGR, BOV, DV czyli mały turbo-słownik

VNT – Variable Nozzle Turbine – Układ sterowania kierunkiem podawania gazów wydechowych na turbinę, czyli tak zwana zmienna geometria turbiny. Układ zbudowany z łopatek umieszczonych w dolocie turbiny, pełni funkcję kierownicy kąta podawania gazów wydechowych na turbinę. Służy uzyskaniu możliwie najlepszych osiągów i wyeliminowaniu zjawiska turbodziury.

WG – Waste Gate – zawór w układzie doładowania, który za zadanie ma, przy odpowiednio wysokich obrotach turbiny, odcina, bądź zmniejsza ilość dostarczanych spalin, co ma na celu utrzymanie ergonomii pracy i warunków jej środowiska na odpowiednim, wcześniej ustalonym poziomie.

GOR – Garrett Originally Remanufactured – Fabrycznie regenerowane przez firmę Garrett turbosprężarki.

EGR – Zawór w układzie zasilania silnika, który prowadzi do silnika spaliny, by zmniejszyć intensywność utleniania paliwa a w efekcie ilość emitowanych spalin – funkcja odwrotna do turbosprężarki, instalowane razem cechują się naprzemienną pracą, w zależności od tego jak intensywna jest chwilowa eksploatacja pojazdu.

BOV – Blow-off Valve – Zawór, który za zadanie ma utrzymanie odpowiedniego ciśnienia w środowisku turbodoładowania, od WG różni się tym, że kontroluje ilość gazów wyrzucanych ze sprężarki a nie dostarczanych do turbiny.

DV – Dump Valve – Zawór który zadanie ma takie samo jak BOV ale cechuje go prostsza budowa oraz miejsce w którym uwalnia nadmiar ciśnienia.