Localizations image
Strona główna / Aktualności / Turbina samochodowa – czyszczenie turbiny Garrett VNT

Turbina samochodowa – czyszczenie turbiny Garrett VNT

Jak wygląda turbina samochodowa – budowa turbosprężarki – czyszczenie turbiny Garrett VNT

Historia pierwszej próby silnika doładowanego oraz idea tego pomysłu. Rudolf Diesel, konstruktor pierwszego silnika wysokoprężnego, przeprowadził w latach 1893-1897 w fabryce MAN próby doładowania silnika czterosuwowego. W roku 1896 zgłosił on patent: „Zwiększenie mocy czterosuwowego silnika polega na tym, że powietrze niezbędne do spalania, z paliwem lub bez, zostaje zassane z specjalnego zbiornika, w którym zostało sprężone”. Sprężanie powietrza odbywało się dzięki użyciu wewnętrznej strony tłoka, która pracowała jako turbina. Pierwsze testy doładowania silnika wykonane w fabryce MAN przez Diesla w roku 1897 nie przyniosły oczekiwanych rezultatów, ponieważ sprawność ogólna doładowanego silnika okazała się być znacząco mniejsza niż silnika pracującego bez turbosprężarki, co zmusiło Diesla do zaprzestania dalszych prób.

Turbina samochodowa – jaką odgrywa rolę?



Uzyskanie jak najlepszych parametrów pracy silnika spalinowego było priorytetowym zagadnieniem dla konstruktorów i badaczy od pierwszych lat jego powstania. Początkowo wyrażało się to dążeniem do zwiększania mocy a także sprawności silnika. Wyzwaniem na ten moment była by też naprawa turbosprężarki. W raz z upływem czasu, dążenia te stały się bardziej „rozbudowane” i dotyczyły większej liczby parametrów roboczych silnika. Podstawowym problemem pozostała jednak poprawa napełnienia cylindra czynnikiem roboczym. Najprostszą metodą zwiększenia ilości ładunku w cylindrze jest wprowadzenie go pod zwiększonym ciśnieniem i w nie zmienionej temperaturze, co powoduje zwiększenie jego gęstości w tej samej objętości, a tym samym masy w cylindrze. Zabieg ten przyjęto nazywać doładowaniem, a więc zwiększeniem napełnienia cylindra.

Doładowanie charakteryzują następujące parametry:

- ciśnienie doładowania - ciśnienie, pod jakim znajduje się ładunek w cylindrze pod koniec suwu napełnienia; może być spowodowane działaniem turbiny lub zjawiskami falowymi w przewodach dolotowych,

- temperatura powietrza doładowującego – temperatura ładunku znajdującego w cylindrze pod koniec suwu napełnienia,

- spręż (tyczy się zwłaszcza sprężarek) – stosunek ciśnienia doładowania (ładunku) do ciśnienia otoczenia, informujący o tym, w jakim stopniu (z jaką sprawnością) powietrze zostało sprężone w urządzeniu doładowującym,

- stopień doładowania STD – parametr wyrażany w procentach informujący o ile moc silnika zwiększyła się w wyniku doładowania.

Ze względu na ciśnienie powietrza doładowującego, doładowania możemy określić jako: niskoprężne (niskie), średnioprężne oraz wysokoprężne, gdzie wymagane jest chłodzenie ciśnienia doładowującego, a także wzmocnienie elementów wewnętrznych silnika (tłoki, korbowody, wały korbowe) a czasem nawet natrysk oleju od wewnątrz tłoka w celu jego chłodzenia.

Bardzo ważnym parametrem silników tradycyjnych jest ich stopień doładowania, czyli budowa turbosprężarki . W przypadku silników konstruowanych jako wolnossące, których moc zwiększa się stosując doładowanie, nie przekracza on na ogół 30%, ponieważ nie wymaga to wzmacniania elementów układu korbowego, a jednocześnie gwarantuje silnikowi zachowanie wymaganej trwałości. Spotkać można również silniki konstruowane z myślą o doładowaniu wysokim, których stopień doładowania w stosunku do wersji podstawowej wynosi 100% (Leyland 500). Poniżej przedstawione zostały współczesne sposoby doładowania silników:

Schemat sposobów doładowania silników spalinowych:

Schemat sposobów doładowania silników spalinowych


Sposoby doładowania silników ZI:

Sposoby doładowania silników ZI - schemat


Sposoby doładowania silników ZS:

Sposoby doładowania silników ZS - schemat


Wpływ turbosprężarki na pracę silnika

Jednostki napędowe używane powszechnie do napędzania samochodów osobowych cechuje duża dojrzałość konstrukcyjna, wysokie zużycie paliwa i duża toksyczność spalin. Prędkości obrotowe tych silników wahają się od 6000 do 7000 min-1, co powinno zagwarantować korzystne właściwości dynamiczne (zdolność do przyspieszania w zmiennych warunkach drogowych). Adaptację tych silników do warunków wymaganych w przyszłości rozpoczęto od poprawienia dwóch parametrów wymienionych wcześniej, tj. zmniejszenia zużycia paliwa i toksyczności spalin, gdyż są one ściśle powiązane ze sobą. Turbina samochodowa daje mniejsze zużycie paliwa, a to oznacza mniej produkowanych spalin, a tym samym mniej szkodliwych składników tych spalin. Rygorystyczne wymagania co do toksyczności spalin wymusiły konieczność zrezygnowania z zasilania gaźnikowego na rzecz wtryskowego , tj. zmiany sposobu tworzenia mieszanki z ilościowego na jakościowy. Można zatem zauważyć, że uzyskano znaczny progres w zakresie czystości spalin i ekonomiczności pracy silników. Kolejnym zabiegiem było zastosowanie bezpośredniego wtrysku do komory spalania w cylindrze. Wymagało to zastosowania w silnikach z wtryskiem doładowania dynamicznego jako reguły do zapewnienia prawidłowości tworzenia mieszanki palnej. Przyszłość jak już możemy to zaobserwować, należy do jednostek napędowych z turbodoładowaniem. Od kilku lat możemy zauważyć, że większość obecnie produkowanych silników z zapłonem iskrowym to silniki turbodoładowane. Niegdyś taka sytuacja miała miejsce wyłącznie w przypadków silników o zapłonie samoczynnym. Silniki o zapłonie iskrowym stosowane są do napędu samochodów osobowych ewentualnie dostawczych (ale w niewielkim procencie), natomiast silniki o zapłonie samoczynnym są stosowane do napędu przede wszystkim samochodów ciężarowych i dostawczych, a także coraz szerzej do samochodów osobowych. Zmniejszanie toksyczności oraz poprawy ekonomiczności w przypadku tych silników wymusiło nowe podejście, odbiegające od tradycyjnych rozwiązań. Silniki samochodów ciężarowych są przygotowane do spełnienia zaostrzonym wymaganiom już od lat dlatego, że w ich konstrukcji dokonał się znaczny postęp, wymuszony przez restrykcyjne przepisy z jednej strony oraz konieczność obniżenia kosztów zużycia paliwa z drugiej. Inna była sytuacja dla silników samochodów dostawczych i osobowych. Stosowano silniki wtryskowe, głównie z komorą wirową, które zapewniały uzyskiwanie prędkości obrotowych rzędu 4000 ÷ 5000 min-1 przy łagodnym przebiegu spalania i względnie niskiej toksyczności spalin. Wadą tych silników w porównaniu z silnikami samochodów ciężarowych, było dość duże zużycie paliwa. W związku z tym, że w silnikach o wtrysku bezpośrednim, stosowanych do napędu samochodów ciężarowych, było ono małe, postanowiono umożliwić stosowanie takich silników również w samochodach osobowych. Wymagało to poprawienia systemu przygotowania mieszanki palnej i spalania tak, by uzyskać prędkości obrotowe 4500 min-1 zamiast dotychczasowych 3000 min-1. Plany te udało się zrealizować w silnikach TDI (turbodoładowanych o bezpośrednim wtrysku paliwa – problem stanowi jedynie czyszczenie turbiny). Otwarta pozostała sprawa właściwości dynamicznych silnika i – co się z tym wiąże – napędzanych przez nie pojazdów. Dotyczyło to w mniejszym stopniu silników samochodów ciężarowych, ale problem ten narasta również, w związku ze znacznym zatłoczeniem dróg w miastach - turbosprężarka Warszawa.

Przedstawiona problematyka dotycząca doładowania silników spalinowych stosowanych do napędu pojazdów samochodowych i zagrożeń związanych z ich eksploatacją pozwala stwierdzić, że:

- silnik spalinowy skutecznie broni się jako źródło stosowane w samochodach i na razie nie widać alternatywnych rozwiązań, [aczkolwiek co raz więcej producentów wprowadza samochody o napędzie hybrydowym (silnik spalinowy z silnikiem elektrycznym) lub całkowicie elektrycznym.]

- należy dalej obniżać oddziaływanie silników na zanieczyszczanie środowiska, co jak dotychczas udaje się skutecznie realizować,

- w związku z coraz to większego zatłoczenia dróg należy zwrócić szczególną uwagę na problem elastyczności silników, która ma decydujący wpływ na elastyczność pojazdu, choć – jak widać w praktyce – w silnikach TDI problem ten jest skutecznie rozwiązany,

- aby zagwarantować płynność ruchu, należy poszukiwać nowych rozwiązań organizacyjnych infrastruktury w postaci budowy autostrad bądź przewozów kombinowanych, wspólnych z transportem kolejowym czy żeglugą śródlądową; w tych środkach transportu te same silniki spalinowe zużywają relatywnie mniej paliwa i są mniej uciążliwe dla otoczenia, a doładowanie ich nastręcza znacznie mniej problemów niż w silnikach samochodowych, gdzie możliwości zabudowy są znacząco ograniczone. Budowa turbosprężarki jak widać na co dzień cały czas ewoluuje, a regeneracja turbin i części do turbosprężarek stają już bardzo powszechnie stosowane.

Oceń:
/ Aktualna ocena: 0.00

Dodaj komentarz

Loader
Wystąpił błąd.
Wystąpił błąd.
Wystąpił błąd.
Wystąpił błąd.

Usterki turbosprężarki - eksploatacja, uszkodzenia, diagnostyka 02 października 2018

Usterki turbosprężarki - eksploatacja, uszkodzenia, diagnostyka

Jakie typowe usterki dotykają turbosprężarki samochodowe w nowoczesnych dieslach?...

Podlaskie TURBOSPRĘŻARKI BIAŁYSTOK – turbiny w Białymstoku – turbo z Białegostoku 02 października 2018

Podlaskie TURBOSPRĘŻARKI BIAŁYSTOK – turbiny w Białymstoku – turbo z Białegostoku

Turbosprężarki Białystok | Turbo z Białegostoku | Turbiny w Białymstoku –...

Luksemburg (L) -Regeneracja turbosprężarek i naprawa turbin w Luksemburgu (Lëtzebuerg) – cała Europa 18 kwietnia 2019

Luksemburg (L) -Regeneracja turbosprężarek i naprawa turbin w Luksemburgu (Lëtzebuerg) – cała Europa

Polska specjalistyczna pracownia, która istnieje na rynku już od kilkudziesięciu...

Phone icon
Zadzwoń i sprawdź +48 609 70 70 60
Call icon

Zadzwoń do nas

+48 609 70 70 60
lub

Zostaw nam swój numer

Nr loader
Wpisz poprawny numer
Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki. Korzystanie z naszego serwisu internetowego bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zapisane w pamięci urządzenia. Więcej informacji można znaleźć w naszej Polityce prywatności.