Turbina samochodowa: funkcja, urządzenie, awaria

Turbosprężarka nadal pozostaje najpopularniejszą formą doładowania silnika. Dowiedz się, do czego ona służy, jak działa i jak rozpoznać objawy awarii.

Do czego służy turbosprężarka?

Zadaniem turbosprężarki jest zwiększenie mocy silnika, jednocześnie obniżając jego wagę i zmniejszając zużycia paliwa. Paliwo potrzebne do procesu spalania można doprowadzić w dowolnej ilości, ale konieczna jest też odpowiednio duża ilość tlenu. Jest to możliwe poprzez wtłaczanie dodatkowego powietrza do komór spalania i właśnie do tego służy turbina samochodowa.

Turbosprężarka — budowa

Turbosprężarka jest zbudowana z dwóch głównych części: turbiny i sprężarki, które są zamontowane na jednej osi. Turbina to część gorąca, która jest elementem układu wylotowego. Sprężarka jest częścią zimną i należy do układu dolotowego silnika. Wirniki obydwu części są solidnie połączone wspólnym wałem. Obydwie części są zabudowane w dwóch kadłubach, kształtem przypominającym ślimaki: kadłuby turbiny i sprężarki. Trzeci kadłub, środkowy, je łączy. Oprócz wirników, wałka turbosprężarki i kadłubów w skład budowy turbosprężarki wchodzą łożyska: ślizgowe, oporowe, kanały olejowe i pierścienie uszczelniające.

Jak działa turbosprężarka?

Turbina jest napędzana energią spalin, powstałą w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Przez to, że wirnik turbiny znajduje się na tej samej osi, co wirnik sprężarki powoduje, że wirnik sprężarki jest również napędzany w wydajności 1:1. Kiedy kierowca naciska pedał gazu, ilość obrotów silnika i spalanego paliwa zwiększa się, co powoduje też zwiększenie ilości spalin trafiających na wirnik turbiny. Wirnik turbiny zaczyna pracować szybciej, co równocześnie oznacza zwiększenie prędkości obrotowej wirnika sprężarki. Łopatki sprężarki szybciej sprężają powietrze i je tłoczą do komór spalania silnika poprzez dolot, filtr, a następnie kolektor dolotowy. Zasada działania brzmi dość prosto, ale w praktyce kierowca często musi zmagać się ze zjawiskiem turbodziury, czyli czas zwłoki pomiędzy działaniem kierowcy a reakcją turbosprężarki na to działanie. Podnoszenie temperatury ma negatywny wpływ na silnik, więc powstał intercooler, który ponownie ochładza sprężone powietrze przed wprowadzeniem go do komory silnika.

Prawidłowe ciśnienie doładowania turbiny

Ciśnienie doładowania turbosprężarki dotyczy powietrza wtłaczanego do jednostki napędowej przez układ turbo bądź też przez mechaniczny kompresor. Każdy samochód ma inne ciśnienie; od potrzeb sterownika silnika zależy, ile ciśnienia będzie ładować turbina. Ogólnie prawidłowe ciśnienie doładowania turbiny standardowej wynosi około 0.4-1.5 bara. Jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie ciśnienie doładowania jest optymalne w Twoim samochodzie, możesz udać się do warsztatu i poprosić o dane z testera diagnostycznego.

Co to jest przeładowanie turbiny?

Przeładowanie turbiny występuje w wyniku zbyt wysokiego ciśnienia doładowania w turbosprężarce. Winowajcą tej usterki jest zazwyczaj zawór upustowy wastegate, który się zaciął. Może włączyć się tryb awaryjny. Przeładowanie turbiny jest szczególnie groźne podczas wykonywanie manewry wyprzedzania.

Kiedy włącza się turbina w samochodzie?

Trzeba zaznaczyć, że turbosprężarka działa od samego momentu rozruchu silnika. Aby odczuć znaczny wzrost mocy silnika benzynowego (czyli potocznie “włączenie turbiny”), kierowca musi przekroczyć około 3-5,5 tysiąca obrotów. Producentowi zależy na tym, aby nie obciążyć przedwcześnie jednostki napędowej wysokimi obrotami. Wzrost obrotów oznacza wzrost ciśnienia doładowania, czyli włączenie się turbiny. W przypadku silników Diesla turbina “włącza się” znacznie wcześniej.

W jakich samochodach jest montowana turbosprężarka?

Turbosprężarki powstały z myślą o sportowych samochodach, aby umożliwić zwiększenie mocy silnika bez konieczności zwiększania masy pojazdu. Obecnie turbosprężarki można spotkać również w samochodach osobowych. Montaż turbosprężarki jest zwłaszcza pomocny w autach z silnikami Diesla. Silnika Diesla są słabsze od silników benzynowych i żeby miały porównywalną moc, silnik Diesla musiałby być większy i cięższy. Większy silnik oznacza wzrost spalania i zwiększenie emisji szkodliwych spalin, więc turbosprężarka jest optymalnym rozwiązaniem.

Rodzaje turbin samochodowych

Standardowa turbosprężarka “Free Float”. Spotykana w silnikach benzynowych, w ciężarówkach i maszynach rolniczych. Najbardziej podstawowy rodzaj turbosprężarki.
Turbosprężarka hybrydowa. Stosowana w pojazdach wyczynowych i sportowych. Jest to zmodyfikowana wersja standardowej turbosprężarki. Strona zimna jest z większej turbiny, a strona gorąca jest mniejsza i ma większy wirnik, co zapewnia szybszą reakcję silnika na wciśnięcie pedału gazu.
Turbosprężarka Twin Scroll turbo (TST). W tym rozwiązaniu dwa kanały przechodzą przez gorącą część i obydwa napędzają wirnik urządzenia. Kanały różnią się od siebie wielkością, co gwarantuje szybszą reakcję przepustnicy i tym ciśnienie doładowania zostaje zwiększone na wyższych obrotach. Ryzyko pojawienia się turbodziury w tej turbosprężarce zostało wyeliminowane.
Turbosprężarka z zaworem upustu spalin “Wastegate”. Wastegate (WG) to zawór regulujący ciśnienie. Jest odpowiedzialny za odprowadzanie nadmiaru spalin, które mogą przedostać się do turbiny. Oprócz tego kontroluje prędkość wirnika oraz sprężarki. Dzięki WG nie ma ryzyka przekroczenia konkretnego ciśnienia w turbodoładowaniu. Takie turbosprężarki cechują się długą żywotnością.
Turbosprężarka ze zmienną geometrią (VTG). Można je często spotkać w silnikach diesla samochodów osobowych. Ulokowany w korpusie turbiny system zmiennej geometrii daje możliwość efektywniejszego wykorzystywania energii spalin. Elektryczne zawory sterujące (SREA, REA) precyzyjnie sterują pracą zmiennej geometrii, co niweluje efekt turbodziury.

Turbosprężarkę można montować pojedynczo lub łączyć w różne kombinacje.

Trudne warunki pracy turbosprężarek

Turbosprężarki pracują w niezwykle trudnych warunkach, są narażone na działanie ekstremalnie wysokich temperatur i obciążenia. Prędkość obrotowa może sięgać powyżej 200 tysięcy obrotów na minutę. Temperatury spalin mogą sięgać 700-1000 stopni, w zależności od rodzaju silnika. Dlatego też ta część wymaga ochrony.

Uszkodzona turbosprężarka — objawy

Świst turbosprężarki / turbina gwiżdże na wysokich obrotach / głośna praca turbiny na wolnych obrotach i inne niepokojące dźwięki.
Niewłaściwe ciśnienie doładowania.
Zwiększone spalanie oleju.
Obecność oleju w układzie dolotowym i w intercoolerze.
Duże luzy na łożyskach świadczące o ich zużyciu. Mogą doprowadzić do ocierania się wirnika turbosprężarki o budowę. Powstające opiłki źle wpływają na kondycję silnika.
Nieregularne rozwijanie mocy.
Odczuwalny spadek osiągów silnika.
Silnik przechodzi w tryb awaryjny, zapalenie kontrolki “Check engine”.
Nieszczelność układu podciśnieniowej regulacji (“gruszki”).
Zwiększone zadymienie spalin i ich specyficzny kolor (czarne lub niebieskie spaliny).

Jak sprawdzić, czy turbina jest sprawna?

Jeśli zauważyłeś / zauważyłaś powyższe objawy w swoim aucie, lub masz jakiekolwiek wątpliwości, możesz udać się do warsztatu, w którym specjaliści wystawią Ci dokładną diagnozę turbosprężarki. Samochód zostanie podpięty pod komputer diagnostyczny lub mechanik dokładnie skontroluje część i jej okolice.

Uszkodzona turbosprężarka — przyczyny

Uszkodzone koło kompresji.
Awaria wirnika.
Zatarcie silnika bądź turbiny.
Zapchanie przewodów oleju silnikowego.
Problemy z chłodnicą oleju silnikowego.
Uszczelka kolektora wydechowego turbosprężarki przepuszcza spaliny.
Brak szczelności przewodów powietrza / Nieszczelności pomiędzy sprężarką a intercooler, które powodują wyciek sprężonego powietrza z przewodów.
Nieszczelności w układzie wydechowym lub ssącym.
Uszkodzenia i zużycie uszczelek.
Nagary powstałe na skutek złego dobraniu oleju.
Zapieczone kierownice turbiny.
Pęknięcie obudowy turbosprężarki.
Zanieczyszczenia w wirniku turbiny.
Odpowietrzanie układu korbowego zostało źle przeprowadzone.
Źle przeprowadzony montaż nowej części lub zamontowanie kiepskiej jakości części zamiennej.
Nieprawidłowy chip tuning.

Do pewnego czasu można jeździć z uszkodzoną turbosprężarką, ale powinieneś / powinnaś jak najszybciej udać się do mechanika. Im dłużej zwlekasz z wizytą u mechanika, tym wyższe będą koszty naprawy. Uszkodzona turbosprężarka negatywnie wpływa na filtry cząstek stałych DPF/FAP, powoduje przejście jednostki napędowej w tryb awaryjny i może doprowadzić do rozbiegania się silnika. Zwlekanie także może spowodować, że regeneracja turbosprężarki nie będzie już możliwa albo/oraz będzie konieczny remont silnika.

Czy można naprawić turbosprężarkę?

Tak, w niektórych przypadkach wymiana na nową część nie jest konieczna (jest to również koszt o wysokości około 1500-3000 złotych), ponieważ możliwa jest regeneracja. Regeneracja jest o wiele bardziej przyjazna portfelom kierowców, ponieważ zwykle jest o ponad połowę tańszą od zakupu nowej części. Niektóre rodzaje turbosprężarek ciężko naprawić, na przykład turbosprężarki ze zmienną geometrią, ale to może mieć związek z brakiem specjalistycznych maszyn niezbędnych do naprawy tych części.

Regenerację turbosprężarki najlepiej zlecić wyspecjalizowanemu warsztatowi, który ma odpowiedni sprzęt i zagwarantuje, że turbosprężarka będzie działać “jak nowa”.. Regenerację zaczyna się od dokładnego wyczyszczenia części. Następnie przeprowadza się diagnostykę za pomocą mikroskopu, który umożliwia dostrzeżenie nawet najmniejszych uszkodzeń. Naprawa musi zostać wykonana fachowo, ponieważ źle wykonana regeneracja może szybko doprowadzić do ponownej awarii. Nie korzystaj z tanich usług.

Kupujesz używany samochód z turbosprężarką? To musisz wiedzieć

Popularność turbosprężarek sprawia, że na rynku wtórnym jest coraz więcej samochodów z już zamontowaną turbosprężarką. Podczas oględzin zwróć uwagę na wygląd turbiny. O ile drobne zabrudzenia olejem są zupełnie normalne, to obudowa cała w oleju lub bardzo dokładnie wyczyszczona przez sprzedawcę sugeruje, że coś jest nie tak.

Aby mieć pewność, że wszystko jest w porządku z turbosprężarką, możesz poprosić o pomiar ciśnienia doładowania. Takie pomiary są wykonywane w specjalistycznych warsztatach.

Jak dbać o turbosprężarkę?

Do sprawnej pracy potrzebne są odpowiednie środki smarne. Stosuj wyłącznie olejów najwyższej jakości. Rodzaj i klasa lepkości oleju musi odpowiadać zaleceniom producenta.
Regularnie kontroluj poziom i stan oleju silnikowego pod kątem możliwych zanieczyszczeń. Niezwłocznie wymieniaj w razie potrzeby.
Rozgrzej silnik na biegu jałowym po jego uruchomieniu, aby uniemożliwić dostawanie się oleju silnikowego do każdego zakątka silnika, zwłaszcza do jego turbiny.
Unikaj gwałtownego hamowania silnika rozpędzonego do wysokich obrotów. Przed wyłączeniem silnika pozostaw silnik na biegu jałowym przez kilkanaście sekund, aby obroty turbiny zwolniły.
Regularnie wymieniaj filtr powietrza. Zapchany filtr powietrza może sprawić, że do wnętrza silnika i turbosprężarki dostaną się pyłki i inne zanieczyszczenia.

Den

uśmiechnięty mechanik z masą doświadczenia w występowaniu w filmikach instruktażowych AUTODOC Nigdy nie widziany bez swoich gogli ochronnych jeździ BMW X5 E53 marzy o otrzymaniu Gold Play Button, dzięki 1 000 000 subskrypcji na YouTubie