Všetko o automobilovej turbíne - DailyDriven
Stručná história turbín automobilov
Turbodúchadlo pre tepelné motory navrhlo po prvýkrát v roku 1905 švajčiarsky inžinier Alfred Buchi. Jeho vynález sa tak stal budúcnosťou spaľovacích motorov.
V komerčnom priemysle sa formoval od 25. rokov 19. storočia, keď zvýšil výkon motora asi o 40%. O niekoľko rokov neskôr sa pôvodne začal používať vo veľkých motoroch, námorných naftových motoroch, lokomotívach a leteckých motoroch.
Turbína bola prvýkrát vyvinutá na automobiloch od roku 1962 spoločnosťou General Motors pre automobily Chrevolet a Oldsmobile Jetfire, ktorá bola z dôvodu nízkej spoľahlivosti vyradená z prevádzky o rok neskôr.
V roku 1973 zaviedlo BMW prvé veľké sériové vozidlo s preplňovaným turbom, BMW z roku 2002, a mnoho ďalších výrobcov už začalo ponúkať automobily vybavené benzínovými turbomotormi.
Kvôli vysokej spotrebe paliva, ale aj fenoménu turbo-lag, známemu ako oneskorená doba odozvy turbíny, preplňované motory o niekoľko rokov neskôr zmizli, aj keď boli výkonnejšie v porovnaní s tými, ktoré boli atmosférické.
Postupom času popularita automobilovej turbíny rástla, či už hovoríme o vznetových alebo zážihových motoroch, ktoré sú v súčasnosti dominantné v automobilovom priemysle, takže len málo výrobcov stále ponúka motory s atmosférickým pohonom.
Čo je to turbína?
Turbína automobilu, nazývaná tiež turbodúchadlo alebo turbodúchadlo, je agregát, ktorý využíva časť výfukových plynov emitovaných motorom a podľa potreby je riadený ventilom Westgate cez elektronický počítač vozidla, čím chráni celú zostavu motora.
Preplňovanie motora a využitie energie z dymových plynov, stláčanie vzduchu vstupujúceho do motora teda zvyšuje sací tlak a tým aj výkon motora, čím sa zvyšuje maximálny tlak v motore.
Aby sme mohli pracovať s turbínou, musí byť turbomotor v porovnaní s motorom s atmosférickým nasávaním prispôsobený vyšším tepelným a mechanickým požiadavkám, takže máme viac namáhaný motor a vyššie prevádzkové teploty, ale oveľa vyšší výkon s vyššia údržba, pretože máme zložitejší systém.
Turbo dúchadlá sa delia na dve hlavné skupiny: pevná geometria a variabilná geometria.
Konštrukcia turbodúchadla
Turbodúchadlo sa skladá z hriadeľa, pričom rotor kompresora je na jednom konci a rotor turbíny na druhom konci.
Sú vložené do skrutkového krytu, ktorý je vyrobený z hliníka na strane kompresora. Nazýva sa „studená“ časť, kde máme relatívne nízke teploty vzduchu, a implicitne je to „čistejšia“ časť turbodúchadla, a na strane turbíny. nazývaná „horúca“ časť, kde plyny dosahujú veľmi vysoké teploty až do 1 000 ° C, máme odolnejší materiál, liatinu, ktorá je najtmavšou a najšpinavšou časťou turbíny.
Prečo bola turbína implementovaná v automobilovom priemysle?
Turbína má dnes zásadnú úlohu v dôsledku predpisov o znečistení, ktorá je čoraz drsnejšia, takže máme nižšie emisie znečisťujúcich látok, zvyšujeme výkon motora, dosahujeme rýchlejšiu akceleráciu, vyšší krútiaci moment, znižujeme spotrebu paliva a môžeme znižovať celkový zdvihový objem motora, fenomén známy ako „downsizing“, v súčasnosti čoraz menej výrobcov ponúka motory s atmosférickým pohonom.
Dôvody, ktoré prispievajú k predčasnému zlyhaniu turbíny automobilu
Turbodúchadlo, ako je navrhnuté, je skonštruované tak, aby pracovalo po celú dobu životnosti motora bez potreby špeciálnej údržby, ale porucha turbíny motora je najčastejšie spôsobená reťazou iných technických porúch alebo nesprávnymi zásahmi, ako je nesprávne navrhnuté preformátovanie s cieľom zvýšiť výkon alebo znížiť emisie paliva.
Ak máme príliš veľký nárast turbíny, výrazne znížime jej životnosť, pretože továreň na turbodúchadlo má určité limity, určité otáčky hriadeľa a implicitne aj rotory, takže teploty dosahujú vysoké hodnoty a mazanie nemusí byť dostatočné.
Ďalšou príčinou poruchy turbíny stroja by mohli byť cudzie telesá, ktoré sa dostali do turbíny alebo skrine kompresora, aj keď boli objekty malých rozmerov, pretože rýchlosť otáčania turbíny je obvykle medzi 100 000 a 280 000 ot./min. chyby na lopatkách turbodúchadla, ktoré spôsobujú nerovnováhu.
Na bočnej strane lopatiek kompresora nájdeme cudzie predmety, ktoré sa dostanú cez vzduchový filter (sú chybné, nedostatočné alebo upchaté), preto je dobré nezanedbať pravidelnú generálnu opravu, aby sa predišlo ďalším nákladom. Na strane samotnej turbíny môžu nečistoty, ale aj materiály obloženia poškodiť systém preplňovania.
Nedostatočné zásobovanie olejom, problém, ktorý môže byť spôsobený použitím nevhodného oleja alebo poruchou olejového čerpadla, problém, ktorý môže byť tiež spôsobený nízkou hladinou oleja, znížením tlaku oleja, čo je jav, ktorý podporuje predčasné starnutie. komponenty turbodúchadla alebo dokonca jeho priľnavosť.
Môže byť ovplyvnený axiálny a radiálny ložiskový systém turbodúchadla, najmä kvôli znečistenému oleju, prestáva správne mazať preťažené časti, zvyšuje trenie medzi pohyblivými časťami, neprodukuje olejový film, teploty dosahujú oveľa vyššiu úroveň ako ten, ktorý poskytuje výrobca.
Ďalšou možnou príčinou môže byť upchatý výfukový systém, porucha spôsobená upchatím filtra pevných častíc alebo katalyzátora.
Príznaky chybnej turbíny automobilu
Príznakom by bol prípad straty energie (bez dymu), možno ju nájsť iba v turbínach, ktoré majú zablokovanú variabilnú geometriu, a ak sa príčina analyzuje a zistí sa, že nie, potom môžeme ďalej ovládať vákuový pohon alebo elektronický.
V prípade straty výkonu sprevádzanej dymom sa musí skontrolovať sacie potrubie, medzichladič, turbína a výfukové potrubie. Kontroluje sa, či medzichladič nie je poškodený alebo prasknutý, takže sa kontroluje, či motor „nečerpá falošný vzduch“ cez poškodenú alebo netesnú hadicu, čo vedie k stratám v sacom potrubí.
Môže byť skontrolované, či nie je ventil recirkulácie spalín (EGR) otvorený, čo vedie k nevhodnej zmesi vzduchu a paliva. Skriňa turbíny môže byť prehriata, zničená, čo je jav, ktorý možno pozorovať aj ochiometricky, pokiaľ to umiestnenie turbodúchadla umožňuje.
Ďalšou príčinou straty napájania čiernym dymom môže byť chybný alebo nesprávne nastavený napájací systém, v ktorom môžeme mať nefunkčné vstrekovače, trysky a vstrekovacie čerpadlo. Ďalšie problémy súvisia s opotrebovaním motora, kde by to mohli byť opotrebované segmenty, sedlá ventilov alebo vložky valcov.
Keď náš motor emituje modrý dym, hlavné príčiny môžu byť nasledujúce: problémy na strane nasávania, odpor výfukového systému alebo netesnosti turbíny, kde môžeme mať upchatý alebo netesný systém prietoku oleja v ložisku, problémy s práčkou, nadmerne opotrebovaný motor, znečistený rotor kompresora alebo použité tesniace segmenty turbodúchadla.
A ak si na výfukovej trubici všimneme, ako náhle sa objaví hustý biely dym spolu s núteným zrýchlením, ktoré neustále drží iba plynový pedál alebo ho vôbec neudrží, môžeme si byť istí, že ide o turbodúchadlo.
V takom prípade sa hriadeľ turbodúchadla zlomí a všetok olej, ktorý predchádza turbodúchadlu, sa vrhne na výfuk, čím dôjde k samovznieteniu oleja, čo spôsobí maximálne otáčky motora, takže motor bude treba urgentne zastaviť (pretože motor bude naolejovaný a nie zastaví sa, až keď je zničená, dôjde jej olej v dolnej kľukovej skrini), vozidlo už nie je možné zastaviť stlačením kľúča zapaľovania.
Jedinými dvoma riešeniami môže byť utesnenie sacieho otvoru materiálom (handričkou), „utopenie“ motora, čím ho zostane bez vzduchu, a druhou metódou je preradenie automobilu na horný prevodový stupeň (posledný prevodový stupeň), brutálne uvoľnenie spojky a stlačenie brzdy, čím sa ušetrí motor bez väčšieho poškodenia.
Posledná metóda sa nevzťahuje na vozidlá s automatickou prevodovkou, tie s manuálnou prevodovkou majú „výhodu“ v použití obidvoch metód.
Pískanie alebo pískanie turbíny
Akékoľvek turbodúchadlo, ktoré pri akcelerácii vydáva zvuk, by nám malo položiť otáznik, ak nemáme ventil BOV (ofukovač), čo je systém uvoľňovania tlaku, ktorý je prítomný v mnohých turbomotoroch prehráva špeciálny zvuk (presnejšie keď dôjde k zmene prevodových stupňov alebo akémukoľvek zdvihnutiu nohy na akcelerátore), jeho skutočným účelom je zabrániť vlne kompresora a znížiť opotrebenie turbíny a motora, teda inými slovami môže volať vypúšťací ventil.
Ak sa pri akcelerácii náhle objaví syčanie, nesmiete tento hluk prehliadnuť, najmä ak sa objaví náhle a nie progresívne. A ak sa vydávaný zvuk zmení na hlasné pískanie, potom sa dni turbíny končia.
Nie je však nevyhnutné, aby to pískanie bolo spôsobené turbínou, ak na sacej ceste máme uvoľnenú alebo prasknutú hadicu (známu ako únik zosilnenia), cez ktorú máme straty vzduchu, potom motor nasaje „falošný vzduch“ a súčasne môžete cítiť strata energie, takže veľmi ľahký problém na vyriešenie, ktorý sa dá vizuálne overiť.
Ako sa starať o turbínu auta?
Pri naštartovaní motora trvá distribúcia oleja z motora do turbíny asi 4 - 12 sekúnd, preto by sa malo zabrániť okamžitému naštartovaniu vozidla, až kým sa nevytvorí olejový film, a následnému vyvarovaniu sa náhlych zrýchlení udržiavaním rýchlosť na nízkej úrovni v prvých minútach (nesmie prekročiť 2 500 - 3 000 otáčok za minútu).
Parametre oleja sú rôzne, ak je studený, je viskóznejší, takže nemôže zabezpečiť optimálne mazanie, kým nedosiahne pracovnú teplotu (optimálna prevádzková teplota).
Nie všetky vozidlá majú snímače teploty oleja, preto by bolo lepšie monitorovať teplotu chladiacej kvapaliny, aby dosiahla pracovnú teplotu, pre ktorú bola navrhnutá (zvyčajne 85 - 95 ° C), počkať na cenu niekoľko minút, a potom olej dosiahne svoju optimálnu prevádzkovú teplotu, pretože sa zohrieva ťažšie ako zmes nemrznúcej zmesi a destilovanej vody, takže sa môžeme starať o súčasti motora, vďaka čomu má dlhšiu životnosť.
Za normálnej prevádzky je motorom najviac opotrebované tepelným namáhaním, tj. Teplotnými rozdielmi, najmä pokiaľ ide o proces štartovania a zastavenia.
Opotrebeniu môžeme zabrániť aj tým, že sa vyhneme náhlemu zrýchleniu motora pri nízkych otáčkach a po 2 000 - 2 200 otáčkach za minútu môžeme akcelerovať pedálom na podlahe, iba za podmienok uvedených vyššie, kde olejový film zaisťuje sily trením čo najmenej.
Chladenie turbíny je veľmi dôležité, najmä pri jazde na veľké vzdialenosti alebo po kovanej jazde je ideálne nechať auto bežať minimálne 5 minút na voľnobežných otáčkach, pričom olej má veľmi vysokú teplotu (olej má chladiacu funkciu, umývanie a mazanie), čím chráni turbínu pred možným predčasným opotrebením.
Pri prevádzke turbíny je turbína nútená a časom sa poškodí. Mestská chôdza zvyčajne uprednostňuje upchatie turbíny, preto sa odporúča, aby ste každých pár týždňov jazdili autom po trase, kde môžete udržiavať vysokú rýchlosť približne 4000 - 6000 otáčok za minútu (v závislosti od motora) najmenej 20 sekúnd, čím sa znížia usadeniny kalamínu vo vnútri turbíny, čím sa podarí rozpustiť turbodúchadlo a zvýšiť jeho životnosť.