Zmniejszenie. Turbo w małym silniku. Cała prawda o nowoczesnej technologii

Obecnie producenci montują w samochodach jednostki napędowe o małej mocy, nawet takie jak Volkswagen Passat czy Skoda Superb, to już niemal standard. Idea redukcji ewoluowała na lepsze, a czas pokazał, że to rozwiązanie sprawdza się na co dzień. Ważnym elementem w tego typu silnikach jest oczywiście turbosprężarka, która pozwala na osiągnięcie relatywnie dużej mocy przy jednocześnie niewielkiej mocy.

zasada działania

Turbosprężarka składa się z dwóch jednocześnie obracających się wirników osadzonych na wspólnym wale. Pierwszy jest instalowany w układzie wydechowym, spaliny zapewniają ruch, wchodzą do tłumików i są wyrzucane. Drugi wirnik znajduje się w układzie dolotowym, spręża powietrze i tłoczy je do silnika.

Ciśnienie to musi być kontrolowane, aby zbyt duża jego część nie dostała się do komory spalania. Proste układy wykorzystują kształt zaworu obejściowego, natomiast zaawansowane konstrukcje, tj. najczęściej stosowane ostrza o zmiennej geometrii.

Zobacz też: 10 najlepszych sposobów na zmniejszenie zużycia paliwa

Niestety powietrze w momencie dużego sprężania jest bardzo gorące, poza tym jest ogrzewane przez obudowę turbosprężarki, co z kolei zmniejsza jego gęstość, a to niekorzystnie wpływa na prawidłowe spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. Dlatego producenci stosują np. intercooler, którego zadaniem jest schłodzenie ogrzanego powietrza, zanim trafi ono do komory spalania. W miarę stygnięcia gęstnieje, co oznacza, że ​​więcej może dostać się do cylindra.

Sprężarka i turbosprężarka firmy Eaton

W silniku z dwiema sprężarkami, turbosprężarką i sprężarką mechaniczną są one montowane po obu stronach silnika. Wynika to z faktu, że turbina jest generatorem wysokotemperaturowym, dlatego optymalnym rozwiązaniem jest zamontowanie po przeciwnej stronie sprężarki mechanicznej. Sprężarka Eaton wspomaga pracę turbosprężarki, napędzana jest paskiem wieloklinowym od głównego koła pompy wodnej, który wyposażony jest w bezobsługowe sprzęgło elektromagnetyczne odpowiedzialne za jego uruchamianie.

Odpowiednie proporcje wewnętrzne i przełożenie napędu pasowego powodują, że wirniki sprężarki obracają się z pięciokrotną prędkością wału korbowego napędu samochodowego. Sprężarka jest zamocowana do bloku silnika od strony kolektora dolotowego, a przepustnica regulacyjna dozuje wielkość generowanego ciśnienia.

Gdy przepustnica jest zamknięta, sprężarka wytwarza maksymalne ciśnienie dla aktualnej prędkości. Sprężone powietrze jest następnie wtłaczane do turbosprężarki, a przepustnica otwiera się przy zbyt dużym ciśnieniu, co rozdziela powietrze do sprężarki i turbosprężarki.

Trudności w pracy

Wspomniana wysoka temperatura pracy oraz zmienne obciążenia elementów konstrukcyjnych to czynniki, które w głównej mierze negatywnie wpływają na trwałość turbosprężarki. Niewłaściwa obsługa prowadzi do szybszego zużycia mechanizmu, przegrzania, a w efekcie do awarii. Istnieje kilka charakterystycznych objawów nieprawidłowego działania turbosprężarki, takich jak głośniejsze „gwizdanie”, nagła utrata mocy przy przyspieszaniu, niebieski dym z wydechu, przejście w tryb awaryjny i komunikat o błędzie silnika o nazwie „bump”. „Sprawdź silnik”, a także nasmaruj olejem okolice turbiny i wnętrze rury wlotu powietrza.

Niektóre nowoczesne małe silniki mają rozwiązanie chroniące turbosprężarkę przed przegrzaniem. Aby uniknąć gromadzenia się ciepła, turbina została wyposażona w kanały chłodzące, co oznacza, że ​​po wyłączeniu silnika ciecz nadal płynie i proces trwa do osiągnięcia odpowiedniej temperatury, zgodnie z charakterystyką termiczną. Jest to możliwe dzięki elektrycznej pompie płynu chłodzącego, która działa niezależnie od silnika spalinowego. Sterownik silnika (poprzez przekaźnik) reguluje jego pracę i uruchamia go, gdy silnik osiągnie moment obrotowy większy niż 100 Nm, a temperatura powietrza w kolektorze dolotowym przekroczy 50°C.

efekt turbo dziury

Wadą niektórych silników doładowanych o większej mocy jest tzw. efekt turbo lag, tj. chwilowy spadek wydajności silnika w momencie startu lub chęć gwałtownego przyspieszenia. Im większy kompresor, tym bardziej zauważalny efekt, bo potrzebuje więcej czasu na tzw. „Wirowanie”.

Mały silnik energiczniej rozwija moc, zainstalowana turbina jest stosunkowo niewielka, dzięki czemu opisany efekt jest zminimalizowany. Moment obrotowy dostępny jest już od niskich obrotów silnika, co zapewnia komfortową pracę np. w warunkach miejskich. Na przykład w silniku VW 1.4 TSI o mocy 122 KM. (EA111) już przy 1250 obr./min dostępne jest około 80% całkowitego momentu obrotowego, a maksymalne ciśnienie doładowania wynosi 1,8 bara.

Inżynierowie, chcąc całkowicie rozwiązać problem, opracowali stosunkowo nowe rozwiązanie, a mianowicie elektryczną turbosprężarkę (E-turbo). System ten coraz częściej pojawia się w silnikach małej mocy. Metoda polega na tym, że wirnik napędzający powietrze wtryskiwane do silnika obraca się za pomocą silnika elektrycznego – dzięki temu efekt można praktycznie wyeliminować.

Prawda czy mit?

Wiele osób obawia się, że turbosprężarki występujące w silnikach niewymiarowych mogą szybciej ulegać awariom, co może wynikać z ich przeciążenia. Niestety jest to często powtarzany mit. Prawda jest taka, że ​​długowieczność zależy w dużej mierze od tego, jak używasz, jeździsz i wymieniasz olej - około 90% uszkodzeń jest spowodowanych przez użytkownika.

Przyjmuje się, że samochody o przebiegu 150-200 tys. km należą do grupy podwyższonego ryzyka awarii. W praktyce wiele aut przejechało ponad kilometr, a opisana jednostka działa bez zarzutu do dziś. Mechanicy twierdzą, że wymiana oleju co 30-10 kilometrów, tj. Long Life, ma negatywny wpływ na stan turbosprężarki i samego silnika. Skrócimy więc interwały wymiany do 15-XNUMX tys. km i stosuj olej zgodnie z zaleceniami producenta Twojego samochodu, a będziesz mógł cieszyć się bezawaryjną pracą przez długi czas.  

Ewentualna regeneracja elementu kosztuje od 900 zł do 2000 zł. Nowa turbosprężarka kosztuje znacznie więcej - nawet ponad 4000 zł.

Zobacz też: Fiat 500C w naszym teście