Totul despre turbina auto

Supraalimentarea turbinelor la motoarele termice a fost propusa prima data in anul 1905 de catre inginerul elvetian Alfred Buchi, inventia sa devenind astfel viitorul motoarelor cu ardere interna.

In industria comerciala a capatat contur incepand cu anii 1925, realizand cresterea puterii motorului cu aproximativ 40%, initial fiind implementate la motoare mari, motoare navale diesel, de locomotive si la motoare de avioane cativa ani mai tarziu. 

Turbina a fost dezvoltata prima data pe autoturisme incepand cu anul 1962, de catre compania General Motors pentru autoturismele din gama Chrevolet si Oldsmobile Jetfire, fiind scoase din productie un an mai tarziu datorita fiabilitatii scazute.

In 1973 BMW a implementat prima masina de productie mare echipata cu turbosuflanta, BMW 2002, si alti multi producatori incepand deja sa ofere automobile echipate cu motoare turbo pe benzina.

Datorita consumului de combustibil ridicat, dar si a fenomenului de turbo-lag, cunoscut ca timpul de raspuns intarziat al turbinei, motoarele echipate cu turbocompresor au disparut cativa ani mai tarziu, desi erau mai puternice comparabil cu cele aspirate natural.

Cu timpul, popularitatea turbinei auto a crescut, indiferent ca vorbim de motoare cu aprindere prin compresie sau de motoare cu aprindere prin scanteie, in prezent fiind dominante in industria auto, astfel putini producatori mai ofera motoare aspirate. 

 

Citeste si despre: cum functioneaza turbocompresoarele

 

Ce este o turbina?

Turbina auto, denumita si turbo sau turbosuflanta, este un agregat care foloseste o parte din gazele de evacuare emise de motor, fiind controlata de o supapa westgate prin intermediul calculatorului electronic al masinii, in functie de necesitati, fiind astfel protejat intregul ansamblu motor. 

Astfel, supraalimentand motorul si valorificand energia gazelor arse, comprimand aerul care intra in motor, creste presiunea de admisie si implicit puterea motorului, crescand presiunea maxima din motor.

Pentru a putea functiona cu o turbina, un motor turbo fata de un motor aspirat, trebuie sa fie adaptat pentru a face fata solicitarilor termice si mecanice mai ridicate, astfel avem un motor mai stresat si temperaturi mai mari de functionare, dar performante mult superioare cu o mententanta mai ridicata, deoarece avem un sistem mai complex.

Turbosuflantele se impart in doua mari grupe: cu geometrie fixa si cu geometrie variabila.

 

Constructia turbosuflantei

Turbocompresorul este format dintr-un arbore, la un capat avand rotorul compresorului iar la celalalt capat aflandu-se rotorul turbinei.

Acestea sunt introduse intr-o carcasa de tip melc, fiind realizata din aluminiu pe partea de compresor, fiind denumita partea "rece" unde avem temperaturi relativ reduse ale aerului si implicit aceasta este partea mai "curata" a turbosuflantei, iar pe partea de turbina, denumita partea "calda" unde gazele ajung la temperaturi foarte ridicate, de pana la 1000 °C, avem un material mai rezistent, fonta, aceasta fiind partea cea mai "intunecata si murdara" a turbinei.

 

De ce a fost implemenata turbina in industra auto?

Turbina are un rol esential in prezent datorita normelor de poluare, fiind din ce in ce mai aspre, astfel avem emisii poluante mai scazute, crestem puterea motorului, obtinem o accelerare mai rapida, un cuplu motor mai mare, reducem consumul de carburant si putem scade cilindreea totala a motorului, fenomen cunoscut ca si "downsizing", in ziua de azi tot mai putini producatori oferind motoare aspirate natural.

 

Motive ce contribuie la defectarea prematura a turbinei auto

Turbosuflanta, asa cum este proiectata, este prevazuta sa functioneze pe toata durata de viata a motorului, fara a implica necesitatea unei intretineri speciale, dar defectarea turbinei motorului este cauzata de cele mai multe ori din cauza unui lant de alte defectiuni tehnice sau interventii necorespunzatoare, precum o resoftare facuta prost pe masina, cu scopul de a mari performantele de putere sau de a scade emisiile de combustibil.

Daca avem o crestere de boost prea mare in turbina, ii reducem semnificativ durata de viata, deoarece din fabrica turbosuflanta este prevazuta cu anumite limite, anumite rotatii ale arborelui si implicit al rotoarelor, astfel temperaturile ajung sa atinga cote ridicate si ungerea poate sa fie insuficienta.

O alta cauza pentru defectarea turbinei masinii ar putea fi cauzata de patrunderea corpurilor straine in carcasa turbinei sau a compresorului, chiar daca obiectele ar avea dimensiuni reduse, deoarece viteza de rotatie a turbinei se situeaza in general intre 100.000 si 280.000 rot/min, ar cauza defectiuni la nivelul palelor turbosuflantei, cauzand un dezechilibru.

Pe partea palelor compresorului, putem intalni obiecte straine ce isi fac loc prin filtrul de aer (acesta fiind defect, necorespunzator sau infundat), de aceea este bine sa nu neglijam revizia periodica, pentru a putea evita costuri suplimentare. Pe partea de turbina propriu-zisa, impuritatile dar si materialele de garnitura pot dauna sistemului de supraalimentare.

Avand o alimentarea necorespunzatoare cu ulei, problema ce poate fi cauzata de folosirea unui ulei nepotrivit sau o defectare a pompei de ulei, problema ce poate fi cauzata si de un nivel scazut de ulei, reducandu-se presiunea uleiului, fenomen ce favorizeaza imbatranirea prematura a componentelor turbosuflantei sau chiar a griparii acesteia.

Sistemul de lagare, axial si radial al turbocompresorului poate fi afectat in special datorita uleiului contaminat, acesta nu mai lubrifiaza corespunzator piesele suprasolicitate, crescand frecarile dintre piesele aflate in miscare, nemaifacandu-se pelicula de ulei, temperaturile ajungand la un nivel mult mai ridicat decat cel prevazut de fabricant.

O alta posibila cauza ar putea fi sistemul de evacuare infundat, defectiune pricinuita de colmatarea filtrului de particule sau a catalizatorului.

 

Citeste si despre: totul despre filtrul de particule - DPF

 

Simptome ale unei turbine defecte

Un simptom ar fi cazul pierderii de putere (fara fum), acesta poate fi intalnit doar la turbinele care au geometria variabila blocata, iar in cazul in care se analizeaza si se observa cauza ca nu fiind aceasta, atunci putem cotrola mai departe actuatorul vacumatic sau electronic.

In cazul pierderii de putere insotita de fum, trebuie sa se verifice traseul de admisie, intercooler, turbina si evacuare. Se verifica daca intercooler-ul nu este spart sau fisurat, deci se verifica daca motorul "nu trage aer fals" prin vreun furtun spart sau iesit, avand astfel pierderi in galeria de admisie.

Se poate verifica daca supapa de recirculare a gazelor arse (EGR) nu este blocata pe deschis, fapt ce conduce la un amestec de aer-combustibil nepotrivit. Carcasa turbinei poate fi supraincalzita, fiind distrusa, fenomen ce poate fi observat si ochiometric, daca plasarea turbosuflantei ne permite.

O alta cauza pentru pierderea de putere cu fum negru ar putea fi un sistem de alimentare defect sau reglat incorect, unde putem avea injectoare, duze si pompa de injectie dereglata. Alte probleme sunt legate de uzura motorului, unde ar putea fi vorba de segmenti, scaun de supape sau camasi de cilindru uzate.

Atunci cand motorul nostru emana un fum albastru, cauzele principale ar putea fi urmatoarele: probleme pe partea de admisie, rezistenta pe sistemul de evacuare sau pierderi pe turbina, unde putem avea sistemul de curgere al uleiului din lagar infundat sau cu pierderi, probleme la epurator, motor uzat excesiv, rotor compresor murdar sau segmenti de etansare ai turbosuflantei uzati.

Iar in cazul in care observam pe teava de evacuare cum brusc un fum alb si dens isi face aparitia alaturi de o accelerare fortata tinand doar constant pedala de acceleratie sau fara a tine chiar deloc pedala de acceleratie putem fi siguri ca este vorba de turbosuflanta.

In acest caz axul turbosuflantei se rupe si tot uleiul care prece prin turbosuflanta este aruncat pe evacuare, avand astfel loc autoaprinderea uleiului, ce va provoca turarea motorului la maxim, astfel va trebui oprit motorul urgent (deoarece motorul va fi alimentat cu ulei si nu se va opri decat cand va fi distrus, atunci cand va ramane fara ulei in carterul inferior), autovehiculul nemaiputand fi oprit prin actionarea cheii din contact.

Singurele doua solutii pot fi obturarea admisiei cu un material (o carpa), "inecand' motorul, astfel lasandu-l fara aer, iar cealalta metoda fiind trecerea masinii in treapta superioara (ultima treapta), eliberarand brutal ambreiajului si calcand frana, astfel salvand motorul fara a avea mari daune.

Ultima metoda nu se aplica si autovehiculelor cu transmisie automata, cele cu transmisie manuala avand "avantajul" folosirii ambelor metode.

 

Suierat de turbina

Orice turbocompresor care face un zgomot atunci cand acceleram, ar trebuie sa ne puna un semn de intrebare, asta daca nu avem o supapa BOV (blow off), aceasta fiind un sistem de eliberare a presiunii ce este prezent la mai multe motoare turbo pentru a reda un sunet special (mai exact atunci cand se produce schimbarea treptelor sau la orice ridicare a piciorului de pe acceleratie), scopul real al acesteia fiind acela de a previni unda compresorului si de a reduce uzura turbinei si a motorului, deci cu alte cuvinte se poate numi valva de descarcare.

In cazul in care in momentul acceleratiei apare din senin un suierat, acest zgomot nu trebuie sa fie trecut cu vederea, mai ales in cazul in care zgomotul apare brusc si nu progresiv. Iar daca sunetul emis se transforma intr-un fluierat puternic, atunci zilele turbinei se apropie de final.

Dar nu este neaparat ca acest suierat sa fie din cauza turbinei, daca pe traseul de admisie avem un furtun slabit sau crapat (cunoscut ca boost leak), prin care avem pierderi de aer, atunci motorul trage "aer fals" si poti simti simultan o pierdere de putere, deci o problema foarte usor de rezolvat ce poate fi verificata vizual.

 

Cum sa avem grija de turbina masinii?

La pornirea motorului, dureaza circa 4-12 secunde ca uleiul sa fie distribuit din motor in turbina, deci ar fi de evitat punerea imediata a autovehiculului in miscare pana ajunge sa se formeze pelicula de ulei, iar apoi sa se evite accelerarile bruste, mentinand o turatie la un nivel scazut in primele minute (sa nu depasim 2500-3000 de rotatii pe minut).

Parametrii uleiului sunt diferiti atunci cand el este rece, este mai vascos, deci nu poate asigura o lubrifiere optima pana nu ajunge la temperatura de lucru (temperatura de functionare optima).

Nu toate autovehiculele au senzori de temperatura pentru ulei, astfel preferabil ar fi sa urmarim temperatura lichidului de racire, ca acesta sa ajunga la temperatura de lucru pentru care a fost conceput (in general 85-95 °C), sa mai asteptam inca pret de cateva minute, ca mai apoi si uleiul sa ajunga la temperatura sa de functionare optima, deoarece acesta se incalzeste mai greu decat amestecul format din antigel si apa distilata, astfel putem avea grija de componentele motorului, oferindu-i o viata mai indelungata.

Intr-o exploatare uzuala, cea mai mare uzura produsa motorului este cea data de solicitarile termice, adica de diferentele de temperaturi, mai ales cand este vorba de procesele de pornire si de oprire.

Putem preveni uzura si prin evitarea accelerarii bruste a motorului atunci cand rulam cu o turatie scazuta, iar dupa 2000-2200 de rotatii pe minut putand sa acceleram cu pedala la podea, asta doar in conditiile prevazute mai sus, unde pelicula de ulei asigura forte de frecari cat mai reduse.

Racirea turbinei este foarte importanta, mai ales atunci cand mergi cu masina pe distante foarte lungi sau dupa un mers forjat, ideal fiind sa lasi masina sa mearga la ralanti cel putin 5 minute, uleiul avand o temperatura foarte mare (uleiul avand rol de racire, spalare si ungere), astfel protejezi turbina de o eventuala uzura prematura.

La mersul subturat turbina se forteaza, iar in timp aceasta se va deteriora. De regula, mersul urban favorizeaza infundarea turbinei, astfel este recomandat ca odata la cateva saptamani sa scoti masina pe un traseu unde poti mentine o turatie ridicata, de circa 4000-6000 de turatii pe minut (in functie de motor) pentru cel putin 20 de secunde, reducand prin aceasta metoda depunerile de calamina din interiorul turbinei, astfel reusind sa desfunzi turbosuflanta si sa ii maresti durata de viata.

 

Citeste si despre: semne ca masina necesita revizie si schimb de ulei

 

 

 

Sursa foto: holtsauto.com, wikihow.com, jhdiesel.com, mechanicbase.com, stoneacre.co.uk, cartreatments.com, theglobeandmail.com

Lasa un comentariu

Pentru a lasa un comentariu trebuie sa te autentifici.

Autentificare

Ai o masina? Spune-ne parerea ta despre ea!

Alte articole recomandate