- Turbina folosește gazele de evacuare pentru a comprima aerul și a crește puterea.
- Controlul este asigurat de o supapă wastegate și ECU-ul mașinii.
- Istoric: turbina a apărut pe autoturisme în 1962 cu GM Jetfire, apoi populară.
- Turbo-lagul a fost un impediment inițial, dar tehnologia modernă a redus timpul de răspuns.
Turbina auto, cunoscută și sub denumirea de turbocompressor sau turbosuflantă, reprezintă una dintre cele mai importante inovații din industria automobilistică. Acest sistem de supraalimentare a revoluționat motoarele cu ardere internă, oferind o combinație perfectă între putere crescută și eficiență energetică.
În contextul actual al normelor de poluare din ce în ce mai stricte și al tendințelor de downsizing, înțelegerea funcționării și întreținerii turbinei devine esențială pentru orice șofer. De la primele implementări în anii 1960 până la motoarele moderne, turbina a evoluat constant pentru a deveni un component indispensabil.
Evolutia istorica a turbocompresoarele auto
Supraalimentarea prin turbină la motoarele termice a fost propusă prima dată în anul 1905 de către inginerul elvețian Alfred Büchi, invenția sa devenind astfel viitorul motoarelor cu ardere internă.
În industria comercială a căpătat contur începând cu anii 1925, realizând creșterea puterii motorului cu aproximativ 40%. Inițial, turbinele au fost implementate la motoare mari - motoare navale diesel, de locomotive și la motoare de avioane câțiva ani mai târziu.
Primele implementari pe autoturisme
Turbina a fost dezvoltată prima dată pe autoturisme începând cu anul 1962, de către compania General Motors pentru autoturismele din gama Chevrolet și Oldsmobile Jetfire. Aceste modele au fost scoase din producție un an mai târziu datorită fiabilității scăzute.
În 1973, BMW a implementat prima mașină de producție mare echipată cu turbosuflantă - BMW 2002. Alți producători au început să ofere automobile echipate cu motoare turbo pe benzină.
Datorită consumului de combustibil ridicat și a fenomenului de turbo-lag, cunoscut ca timpul de răspuns întârziat al turbinei, motoarele echipate cu turbocompresor au dispărut câțiva ani mai târziu, deși erau mai puternice comparativ cu cele aspirate natural.
Renasterea turbinei in era moderna
Cu timpul, popularitatea turbinei auto a crescut, indiferent că vorbim de motoare cu aprindere prin compresie sau de motoare cu aprindere prin scânteie. În prezent, turbinele sunt dominante în industria auto, astfel că puțini producători mai oferă motoare aspirate.
Ce este si cum functioneaza turbina auto
Turbina auto, denumită și turbo sau turbosuflantă, este un agregat care folosește o parte din gazele de evacuare emise de motor. Este controlată de o supapă westgate prin intermediul calculatorului electronic al mașinii, în funcție de necesități, fiind astfel protejat întregul ansamblu motor.
Principi de functionare:
- Supraalimentarea motorului prin valorificarea energiei gazelor arse
- Comprimarea aerului care intră în motor
- Creșterea presiunii de admisie și implicit a puterii motorului
- Mărirea presiunii maxime din camera de ardere
Adaptari necesare pentru motoarele turbo
Pentru a putea funcționa cu o turbină, un motor turbo față de un motor aspirat trebuie să fie adaptat pentru a face față solicitărilor termice și mecanice mai ridicate:
- Motor mai stresat și temperaturi mai mari de funcționare
- Performanțe mult superioare cu o mentenanță mai ridicată
- Sistem mai complex care necesită îngrijire suplimentară
Turbosuflantele se împart în două mari grupe: cu geometrie fixă și cu geometrie variabilă.
Constructia si componentele turbinei
Turbocompresorul este format dintr-un arbore, la un capăt având rotorul compresorului, iar la celălalt capăt aflându-se rotorul turbinei.
Partea “rece” - compresorul
Aceste componente sunt introduse într-o carcasă de tip melc, realizată din aluminiu pe partea de compresor. Aceasta este denumită partea “rece” unde avem:
- Temperaturi relativ reduse ale aerului
- Partea mai “curată” a turbosuflantei
- Responsabilă pentru comprimarea aerului de admisie
Partea “calda” - turbina
Pe partea de turbină, denumită partea “caldă”, gazele ajung la temperaturi foarte ridicate, de până la 1000°C. Aici avem:
- Un material mai rezistent - fonta
- Partea cea mai “întunecată și murdară” a turbinei
- Responsabilă pentru captarea energiei din gazele de evacuare
Avantajele implementarii turbinei
Turbina are un rol esențial în prezent datorită mai multor factori:
Beneficii de mediu si performanta
- Emisii poluante mai scăzute - conformitate cu normele de poluare din ce în ce mai aspre
- Puterea motorului crescută - mai multă putere din cilindree mai mică
- Accelerare mai rapidă - răspuns îmbunătățit la accelerație
- Cuplu motor mai mare - disponibil la turaţii mai scăzute
- Consum de carburant redus - eficiență energetică îmbunătățită
- Downsizing - scăderea cilindreii totale a motorului
Cauzele principale ale defectarii turbinei
Turbosuflanta, așa cum este proiectată, este prevăzută să funcționeze pe toata durata de viață a motorului, fără a implica necesitatea unei întrețineri speciale. Totuși, defectarea turbinei motorului este cauzată de cele mai multe ori dintr-un lanț de alte defecțiuni tehnice sau intervenții necorespunzătoare.
Interventii necorespunzatoare
O resoftare făcută prost pe mașină, cu scopul de a mări performanțele de putere sau de a scădea emisiile de combustibil, poate cauza:
- Creștere de boost prea mare în turbină
- Reducerea semnificativă a duratei de viață
- Depășirea limitelor din fabrică pentru rotațiile arborelui
- Temperaturi ridicate și ungerea insuficientă
Patrunderea corpurilor straine
O altă cauză pentru defectarea turbinei mașinii este patrunderea corpurilor străine în carcasa turbinei sau a compresorului. Chiar dacă obiectele ar avea dimensiuni reduse, viteza de rotație a turbinei (100.000-280.000 rot/min) poate cauza:
- Defecțiuni la nivelul palelor turbosuflantei
- Dezechilibru al ansamblului rotativ
- Daune ireversibile ale componentelor
Pe partea compresorului, impuritățile pătrund prin:
- Filtrul de aer defect, necorespunzător sau înfundat
- Neglijarea reviziei periodice
Pe partea de turbină, pot pătrunde:
- Impurități din sistemul de evacuare
- Materiale de garnitură deteriorate
Probleme de ungere si lubrificare
Alimentarea necorespunzătoare cu ulei poate fi cauzată de:
- Folosirea unui ulei nepotrivit - specificații incorecte
- Defectarea pompei de ulei - presiune insuficientă
- Nivel scăzut de ulei - reducerea presiunii uleiului
- Ulei contaminat - nu mai lubrifiază corespunzător
Aceste probleme favorizează:
- Îmbătrânirea prematură a componentelor turbosuflantei
- Griparea turbinei
- Afectarea sistemului de lagăre (axial și radial)
- Creșterea frecărilor și temperaturilor
Probleme la sistemul de evacuare
O altă posibilă cauză este sistemul de evacuare înfundat, defecțiune pricinuită de:
- Colmatarea filtrului de particule
- Înfundarea catalizatorului
- Contrapresiune crescută în sistemul de evacuare
Simptomele unei turbine defecte
Pierderea de putere fara fum
Un simptom ar fi cazul pierderii de putere fără fum, întâlnit doar la turbinele care au geometria variabilă blocată. În acest caz se verifică:
- Cauza blocării geometriei variabile
- Actuatorul vacumatic sau electronic
- Sistemul de control al turbinei
Pierderea de putere cu fum
În cazul pierderii de putere însoțite de fum, se verifică:
- Traseul de admisie
- Intercooler-ul (spart sau fisurat)
- Furtunele de presiune (“aer fals”)
- Supapa EGR (blocată pe deschis)
- Carcasa turbinei (supraincalzită)
Cauze pentru pierderea de putere cu fum negru
- Sistem de alimentare defect sau reglat incorect
- Injectoare uzate sau murdare
- Pompa de injecție dereglată
- Uzura motorului - segmenți, scaun de supape, camăși de cilindru uzate
Fum albastru - semn de uzura avansata
Atunci când motorul nostru emană un fum albastru (ar trebui restaurarea turbinei), cauzele principale pot fi:
- Probleme pe partea de admisie
- Rezistență pe sistemul de evacuare
- Pierderi pe turbină
- Sistemul de curgere al uleiului din lagar înfundat
- Rotor compresor murdar
- Segmenți de etanșare uzați
Situatia de urgenta - turbina rupta
În cazul în care observăm pe țeava de evacuare un fum alb și dens alături de o accelerare forțată, putem fi siguri că este vorba de turbosuflantă ruptă:
În acest caz:
- Axul turbosuflantei se rupe
- Tot uleiul trece prin turbosuflantă și este aruncat pe evacuare
- Are loc autoaprinderea uleiului
- Motorul se alimentează cu ulei și nu se mai oprește
Soluții de urgență:
- Obturarea admisiei cu o cârpă - “înecarea” motorului
- Trecerea în ultima treaptă (doar transmisie manuală) - eliberarea brutală a ambreiajului și calcarea frânei
Suieratul turbinei - cauze si semnificatii
Orice turbocompresor care face zgomot atunci când accelerăm ar trebui să ne pună un semn de întrebare, cu excepția cazului în care avem o supapă BOV (blow off).
Supapa BOV - sunetul normal
Supapa BOV este un sistem de eliberare a presiunii prezent la motoarele turbo pentru:
- Redarea unui sunet special la schimbarea treptelor
- Prevenirea undei compresorului
- Reducerea uzurii turbinei și motorului
Suieratul anormal al turbinei
În cazul în care în momentul accelerației apare din senin un suierat:
- Acest zgomot nu trebuie trecut cu vederea
- Mai ales dacă zgomotul apare brusc și nu progresiv
- Dacă sunetul se transformă într-un fluierat puternic, zilele turbinei se apropie de final
Boost leak - pierderi de presiune
Nu întotdeauna suieratul provine de la turbină. Pe traseul de admisie putem avea:
- Furtun slăbit sau crăpat (boost leak)
- Pierderi de aer - motorul “trage aer fals”
- Pierdere simultană de putere
- Problemă ușor de verificat vizual
Intretinerea corecta a turbinei
La pornirea motorului
La pornirea motorului durează circa 4-12 secunde ca uleiul să fie distribuit din motor în turbină:
- Evitați punerea imediată a autovehiculului în mișcare
- Așteptați formarea peliculei de ulei
- Evitați accelerările bruste
- Mențineți turația scăzută primele minute (sub 2500-3000 rot/min)
Importanta temperaturii uleiului
Parametrii uleiului sunt diferiți când este rece:
- Este mai vâscos
- Nu poate asigura lubrifiere optimă
- Trebuie să ajungă la temperatura de lucru
Nu toate autovehiculele au senzori de temperatură pentru ulei. Urmăriți temperatura lichidului de răcire:
- Să ajungă la temperatura de lucru (85-95°C)
- Așteptați câteva minute suplimentare pentru încălzirea uleiului
- Uleiul se încălzește mai greu decât antigelul
Exploatarea corecta
Într-o exploatare uzuală, cea mai mare uzură este dată de solicitările termice - diferențele de temperaturi la procesele de pornire și oprire.
Prevenirea uzurii:
- Evitați accelerarea brustă la turații scăzute
- După 2000-2200 rot/min puteți accelera complet
- Respectați condițiile de încălzire a motorului
Racirea dupa efort
Răcirea turbinei este foarte importantă:
- După mersul pe distanțe lungi
- După un mers forțat
- Lăsați mașina la ralanti cel puțin 5 minute
- Uleiul are temperatură foarte mare și rol de răcire
Prevenirea infundarii
La mersul subtururat turbina se forțează. Mersul urban favorizează înfundarea turbinei:
- O dată la câteva săptămâni ieșiți pe traseu deschis
- Mențineți turația ridicată (4000-6000 rot/min, în funcție de motor)
- Cel puțin 20 de secunde
- Reduceți depunerile de calamină din interiorul turbinei
- Desfundați turbosuflanta și măriți durata de viață
Garantii pentru reparatiile turbinei
La repararea sau înlocuirea turbinei, căutați servicii care oferă:
- Personal calificat în domeniu
- Aparatură de ultimă generație pentru diagnosticare
- Experiență vastă în domeniul turbosuflantelor
- Garanție a lucrării 12 luni, fără limită de kilometri
- Livrare rapidă a componentelor
Întreținerea corectă a turbinei este investiția cea mai bună pe care o puteți face pentru performanța și longevitatea motorului. Respectând aceste recomandări, veți avea parte de o turbină funcțională pe toată durata de viață a vehiculului.
