Budowa turbosprężarki

Nazwa turbosprężarki wywodzi się z trwale połączonych ze sobą zespołów turbiny i sprężarki. Zespół turbiny składa się z wirnika na stałe połączonego z wałkiem , z licznymi specjalnie wyprofilowanymi łopatkami. Wirnik umieszczony jest w muszli wydechowej turbiny, która kieruje spaliny z kolektora wydechowego na łopatki wirnika. Muszla ta jest zamknięta tylną ścianą korpusu centralnego osłoniętego talerzem termicznym . Zespół sprężarki składa się z wirnika sprężającego ( aluminiowego) umieszczonego w muszli sprężającej zamkniętej przednią częścią korpusu centralnego lub talerzem (płytą) sprężarki . Wirnik sprężający zamocowany jest na wałku. Ta część turbosprężarki służy jak sama nazwa wskazuje do sprężania powietrza i do wtłaczania go pod wyższym ciśnieniem do kolektora ssącego silnika .
Gazy spalinowe w kanale-dyfuzorze karteru są kierowane na łopatki wirnika gdzie ich energia zostaje zamieniona na moment obrotowy i przeniesiona przez wałek na wirnik sprężarki.
Ze względu na wysoką temperaturę gazów spalinowych, elementy turbiny muszą być wykonane materiałów o odpowiednich właściwościach.
Do wykonania muszli wydechowej używa się zazwyczaj stopów żeliwa, muszli sprężającej i wirnika sprężarki z aluminium ,natomiast do wirników turbiny i wałków wysokogatunkowych stopów stali .
Moment obrotowy jaki powstaje w turbinie jest przekazywany na wirnik sprężarki poprzez wałek trwale połączony z wirnikiem turbiny.
Wałek łożyskowany jest w korpusie centralnym , do tego celu stosowane są łożyska ślizgowe (tulejki ślizgowe), wykonane ze specjalnych stopów na bazie brązu.
Smarowanie łożysk jest zapewnione dzięki systemowi kanalików olejowych wykonanych w korpusie centralnym. System ten jest zasilany olejem silnikowym z głównej magistrali olejowej silnika.
W czasie pracy turbosprężarki pomiędzy wałkiem, na którym osadzone są wirniki, a tulejką łożyska ślizgowego wytwarza się klin olejowy; identyczny klin olejowy wytwarza się pomiędzy tulejką łożyska a korpusem centralnym. Dzięki takiemu rozwiązaniu, turbosprężarka może pracować bardzo długo z dużymi prędkościami obrotowymi nawet do 200 000 obrotów na minutę . Olej pełni również ważną rolę czynnika chłodzącego łożyska ślizgowe. Szczelność korpusu centralnego przez który przepływa olej utrzymywana jest w tylnej ścianie przez pierścień turbiny z przodu przez pierścień sprężarki .
Pierścienie nie dopuszczają do przedostania się oleju silnikowego poza obręb korpusu centralnego do sekcji wirnika sprężającego lub turbiny. Ze względu na ekstremalne warunki pracy turbosprężarki jej elementy są wykonane ze specjalnych materiałów , złożone i wyważone z odpowiednią dokładnością gwarantującą jej długie użytkowanie . Jakakolwiek ingerencja w turbosprężarkę w warsztacie lub serwisie nie wyspecjalizowanym w naprawie turbosprężarek często kończy się uszkodzeniem elementów turbosprężarki i wzrostem kosztów naprawy.

Materiały do pobrania

(PL) BT25017 - Biuletyn Techniczny TURBOSPRĘŻARKI

(DE) Technischer Bericht

(CZ) Technický list

Zasady eksploatacji turbosprężarki

Przebieg turbosprężarek bez naprawy z zachowaniem zasad prawidłowej eksploatacji wynosi:

•   Samochody osobowe i dostawcze 150 –200.000 km.

  Samochody ciężarowe 500.000 km. i więcej.

Po uruchomieniu po raz pierwszy silnika wyposażonego w turbosprężarkę należy upewnić się, czy korpus centralny został napełniony olejem silnikowym.
Nawet kilkusekundowa praca silnika zanim ciśnienie oleju wzrośnie na tyle, aby napełnić korpus centralny i zapewnić odpowiednie smarowanie ma bardzo duży wpływ na trwałość łożyskowania.
Podczas eksploatacji silnika doładowanego należy zapobiegać sytuacjom, w których ciśnienie oleju w układzie smarowania spada poniżej 0,21 Mpa.
Gdy do turbosprężarki dostarczona jest zbyt mała ilość oleju w jednostce czasu następuje wzrost temperatury w łożyskach ślizgowych, a w konsekwencji doprowadza to do zerwania filmu olejowego i zatarcia łożysk.
Nie można w żadnym wypadku zwiększać mocy silnika np. przez zwiększanie ponad dopuszczalną normę dawki paliwa.
W żadnym wypadku nie można dopuszczać do eksploatacji silnika z niesprawną aparaturą paliwową np. z lejącymi wtryskiwaczami.
Nadmierna ilość paliwa dostarczonego do cylindra powoduje przegrzewanie elementów turbiny oraz zwiększone wydzielanie sadzy.
Podobnie zła jakość rozpylania wtryskiwaczy powoduje wzrost temperatury gazów spalinowych oraz osadzanie się sadzy i nagaru na łopatkach turbiny.
Może to doprowadzić do pękania muszli wydechowej, zatarcia wirnika turbiny lub jego rozważenia w wyniku nagromadzenia się dużej ilości nagaru na jego łopatkach.
Ponieważ jakość smarowania ma podstawowe znaczenie dla trwałości i niezawodności turbosprężarki należy bezwzględnie przestrzegać zaleceń producenta co do przebiegów pomiędzy wymianami oleju oraz jakości i klasy stosowanego oleju.
Dla trwałości sprężarki istotne znaczenie ma czystość zasysanego powietrza. Zawarte w powietrzu cząsteczki kurzu, pyłu itp. Działają ścierająco na wirnik sprężarki, karter oraz powodują przedwczesne zużycie elementów uszczelniających.
Dostarczone do sprężarki powietrze musi być dokładnie oczyszczone.
Należy jednak zwrócić uwagę na to, aby stosowane wkłady filtrujące miały odpowiednią wytrzymałość i nie ograniczały przepływu powietrza.

Analiza i poszukiwanie defektów w silniku turbodoładowanym przy spadku mocy.

Oznaki:

•   brak przyspieszenia,
•   niska moc przy pełnym gazie,

  dymienie.

• Sprawdzamy / Zalecenia

STAN TECHNICZNY I CZYSTOŚĆ FILTRA POWIETRZA
BRUDNY LUB USZKODZONY WYMIENIAMY NA NOWY

CIŚNIENIE I PRAWIDŁOWOŚĆ PYLENIA WTRYSKIWACZY
WYREGULOWAĆ LUB WYMIENIĆ USZKODZONE KOŃCÓWKI

PRAWIDŁOWOŚĆ FUNKCJONOWANIA SILNIKA
SPRAWDZIĆ CIŚNIENIE SPRĘŻANIA, SZCZELNOŚĆ, REGULACJĘ ZAWORÓW, USTAWIENIE ROZRZĄDU

SZCZELNOŚĆ I DROŻNOŚĆ PRZEWODÓW POWIETRZNYCH, OLEJOWYCH I WYDECHOWYCH
UDROŻNIĆ, USZCZELNIĆ LUB WYMIENIĆ NA NOWE PRZEWODY WYKAZUJĄCE DEFEKTY

PRAWIDŁOWOŚĆ FUNKCJONOWANIA POMPY WTRYSKOWEJ
SPRAWDZIĆ I WYREGULOWAĆ

PRAWIDŁOWOŚĆ DZIAŁANIA ZAWORU WASTE – GATE
SPRAWDZIĆ MOMENT OTWARCIA ZAWORU REGULUJĄCEGO PRZEPŁYW SPALIN (POMPKA CIŚNIENIOWA)

SPRAWDZIĆ TURBOSPRĘŻARKĘ
WYKONAĆ TURBO-TEST, SPRAWDZIĆ PRZEWODY DOLOTOWE I WYLOTOWE KOMPRESORA TURBOSPRĘŻARKI. SPRAWDZIĆ STAN ŁOPATEK I LUZY WAŁKA I WIRNIKA

Diagnostyka silnika turbodoładowanego na podstawie występujących objawów.

Objawy:
BIAŁY DYM.
Przyczyna:
1. DEFORMACJA LUB ZATKANIE PRZEWODU  ODPŁYWOWEGO OLEJU
2. DEFEKT PODZESPOŁU TURBOSPRĘŻARKI 
Zalecenia:
ad. 1 NAPRAWIĆ LUB WYMIENIĆ
ad. 2 NAPRAWIĆ

Objawy:
UTRATA MOCY
Przyczyna:
1. UBYTKI W KOLEKTORZE WYDECHOWYM
2. UBYTKI W KOLEKTORZE SSĄCYM
3. FILTR POWIETRZA ZANIECZYSZCZONY
4. TURBINA ZANIECZYSZCZONA LUB USZKODZONA
Zalecenia:
ad. 1 SPRAWDZIĆ I USZCZELNIĆ
ad. 2 SPRAWDZIĆ I USZCZELNIĆ
ad. 3 WYCZYŚCIĆ LUB WYMIENIĆ
ad. 4 OCZYŚCIĆ LUB NAPRAWIĆ

Objawy:
HAŁAS I WIBRACJE
Przyczyna:
1. KONTAKT CIAŁ OBCYCH Z WIRNIKIEM TURBOSPRĘŻARKI
2. LUZ W ŁOŻYSKACH ŚLIZGOWYCH
3. NIEWYWAŻONE WIRNIKI
Zalecenia:
ad. 1 SPRAWDZIĆ STAN UKŁADU POWIETRZNO-WYDECHOWEGO I NAPRAWIĆ TURBINĘ
ad. 2 NAPRAWIĆ TURBOSPRĘŻARKĘ
ad. 3 WYWAŻYĆ WAŁEK Z WIRNIKIEM

Objawy:
ZŁE FUNKCJONOWANIE TURBOSPRĘŻARKI
Przyczyna:
1. NAGROMADZENIE SIĘ NAGARUNA ELEMENTACH TURBINY
2. ROZSZCZELNIENIE SIĘ TURBOSPRĘŻARKI
3. SPADEK CIŚNIENIA DOŁADOWANIA
Zalecenia:
ad. 1 SPRAWDZIĆ UKŁAD PALIWOWY, NAPRAWIĆ TURBINĘ, WYMIENIĆ OLEJ
ad. 2 SPRAWDZIĆ UKŁAD SMAROWANIA, UKŁAD POWIETRZNY I NAPRAWIĆ TURBINĘ.
ad. 3 SPRAWDZIĆ FILTR POWIETRZA, SPRAWDZIĆ SZCZELNOŚĆ UKŁADU DOLOTOWO – WYDECHOWEGO
ad. 4 NAPRAWIĆ TURBOSPRĘŻARKĘ

Objawy:
>CZARNY DYM – ZMNIEJSZENIE DOPŁYWU POWIETRZA
Przyczyna:
1. BRUDNY FILTR POWIETRZA
2. ZATKANY WLOT POWIETRZA
3. STRATA W KOLEKTORZE (NIESZCZELNOŚĆ)
Zalecenia:
ad. 1 PRZECZYŚCIĆ LUB WYMIENIĆ FILTR
ad. 2 USUNĄĆ NIEDROŻNOŚĆ
ad. 3 SPRAWDZIĆ POŁĄCZENIA, USUNĄĆ NIESZCZELNOŚCI

Objawy:
CZARNY DYM – TURBINA NIE OBRACA SIĘ SWOBODNIE
Przyczyna:
1. ZANIECZYSZCZONY OLEJ
2. ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE PORYSOWANE
3. PRZEWÓD WLOTOWY OLEJU PĘKNIĘTY LUB ZAGIĘTY
4. TEMPERATURA OLEJU BARDZO WYSOKA
5. ROZKALIBROWANE WIRNIKI
6. NIEWYSTARCZAJĄCE ROZGRZANIE SILNIKA PRZED DOPROWADZENIEM GO DO MAKSYMALNYCH OBROTÓW
7. STYCZNOŚĆ WIRNIKA TURBINY LUB SPRĘŻARKI Z MUSZLAMI
8. SKRZYWIONY WAŁEK TURBINY
9. PODWYŻSZONA TEMPERATURA W RURZE WYDECHOWEJ
10. OBECNOŚĆ OBCYCH CIAŁ
Zalecenia:
ad. 1 WYMIENIĆ OLEJ I WYMYĆ PRZEWODY
ad. 2 NAPRAWA TURBOSPRĘŻARKI
ad. 3 WYMIENIĆ PRZEWÓD
ad. 4 ZMIENIĆ TYP STOSOWANEGO OLEJU
ad. 5 WYWAŻYĆ TURBINĘ (REGENERACJA)
ad. 6 ZAPOZNAĆ UŻYTKOWNIKA Z PRAWIDŁOWĄ EKSPLOATACJĄ SILNIKA Z TURBODOŁADOWANIEM
ad. 7 NAPRAWA TURBOSPRĘŻARKI
ad. 8 NAPRAWA TURBOSPRĘŻARKI
ad. 9 WYREGULOWAĆ SILNIK
ad. 10 NAPRAWA TURBOSPRĘŻARKI

Objawy:
CZARNY DYM – SKUTEK PRZECIWCIŚNIENIA GAZÓW SPALINOWYCH
Przyczyna:
1. NIESZCZELNOŚĆ W KOLEKTORZE WYDECHOWYM, KTÓRA MOŻE BYĆ PRZYCZYNĄ ZA MAŁYCH OBROTÓW WIRNIKA
2. UKŁAD WYDECHOWY NIEDROŻNY, ZDEFORMOWANY LUB ZATKANY
Zalecenia:
ad. 1 SPRAWDZIĆ I USUNĄĆ NIESZCZELNOŚĆ
ad. 2 UDROŻNIĆ UKŁAD LUB WYMIENIĆ USZKODZONE ELEMENTY