Despre turbosuflanta

Ce este o turbina / turbosuflanta ?

Turbina are o istorie foarte veche, aproximativ la fel de veche ca si cea a motorului cu ardere interna. Prin precompresia aerului in camera de ardere a motorului s-a ajuns la concluzia ca se poate efectua o crestere a puterii motorului si o reducere semnificativa a consumului de carburant, Rudolf Diesel fiind unul din parintii motorului cu combustie interna, alaturi de Gottlieb Daimler. Supraalimentarea motoarelor printr-un sistem cu turbina a fost propusa pentru prima data in anul 1915 de catre un inginer din Elvetia, pe nume Alfred Buchi.
Traim intr-o perioada in care conteaza foarte mult timpul, viteza de deplasare si modul in care ne deplasam dintr-un loc in altul. Epoca vitezei in care traim face ca fiecare dintre noi sa se confrumte cu diverse probleme, in special probleme legate de mijloacele de deplasare si anume probleme cu automobilele. Automobilele prezinta multe caracteristici pe care daca nu le luam in vedere ne este foarte greu sa ne adaptam la anumite conditii. Motoarele supraalimentate cu turbina au fost introduse in industria auto incepand cu anii 1925 si au realizat o crestere a puterii motorului cu aproximativ 40%. La inceput turbinele au fost implementate la motoarele mari, precum motoarele navale dar si in timpul celui de-al doilea razboi mondial pentru avioane.

Turbina – informatii utile

In zilele noastre datorita supraalimentarii cu turbina a motoarelor s-a ajuns la performante ridicate ale automobilelor, la diminuarea consumului de combustibil precum si la reducerea poluarii mai mult decat in cazul in care ar fi fost folosite motoare turbo pe benzina.
Turbinele pot suferi defectiuni si diferite detalii asupra acestora pot fi foarte utile pentru conducatorii auto si nu numai, precum consumul de ulei care se face semnalat prin scurgeri aparute la racordurile intre turbosuflanta si tubulatura care duce la interculer. Acest lucru se intampla cand uleiul iese prin fanta segmentilor de etansare din partea compresorului si a turbinei /turbosuflantei datorita uzurii segmentilor motorului. Defectiuni pot aparea de asemenea si in momentul cand filtrul de aer se infunda iar turbina este impiedicata sa aspire suficient aer sau in cazul in care nivelul din baie al uleiului este foarte mare, producand o restrictionare a scurgerii prin turbosuflanta, iar restul uleiului refuland datorita presiunii create in carcasa lagar.
Lipsa de presiune de supraalimentare constituie de asemenea o defectiune, datorita faptului ca se produce cresterea consumului de carburant, se pierde din puterea motorului iar motorul nu mai functioneaza constant. Acest lucru se poate intampla datorita aspiratiei unor corpuri straine in zona filtrului de aer al turbosuflantei, infundarea legaturii dintre galeria de aspiratie si pompa de injectie sau datorita depunerilor de calamine in spatele rotoruluiturbina.

                                                                      

Definitie geometrie fixa 

Daca turbinele mecanice au fost cele care au dat startul realizarii motoarelor de inalta performanta, la putin timp dupa aceea, mai precis la inceputul celui de-al doilea razboi mondial, a aparut in industria aviatica, turbinaactionata de gazele de evacuare.

Aceasta solutie si-a gasit mai tirziu aplicabilitate in mai multe domenii, desigur si in cel auto. Pentru ca a fost imprumutata din domeniul aeronautic, era oarecum firesc ca priul autoturism de serie echipat cu o turbina sa fie lansat de Saab. Pentru ca aducea plusuri mari la mai multe capitole, cum ar fi cresterea puterii, scaderea consumului si emisia scazuta de noxe, solutia echiparii cu turbosuflanta a prins repede si la ceilalti constructori de automobile, ajungand azi indispensabila mai ales in ceea ce priveste motorizarile diesel.

Principiul de functionare al turbosuflantelor de azi a ramas neschimbat fata de cel al primelor generatii.Turbosuflanta este formata din doua parti, una ''calda'' - turbina propriu-zisa si alta ''rece'' - compresorul, acestea doua fiind interconectate direct, printr-un ax central.
Cu trecerea timpului, tehnologia s-a perfectionat in ceea ce priveste obtinerea unor tolerante mai mici si a cresterii in turatie datorita posibilitatii de echilibrare la viteze foarte inalte. Aceste imbunatatiri au dus la scaderea in dimensiuni a turbosuflantelor si, in acelasi timp cu obtinerea unor presiuni de lucru mai mari, asadar obtinem o turbosuflanta mai performanta.
Ultimele generatii de turbosuflante sunt facute din aliaje ce suporta mai bine mediul ostil in care acestea lucreaza, materiale ce rezista la coroziune si nu permit deformari mari la temperaturi inalte. In plus, de fapt si mai important, este sistemul de geometrie variabila, care ajuta la un bun control al cantitatii de aer ce deserveste motorul. Un sistem de palete cu pas variabil ce orienteaza fluxul de gaze catre rotorul turbosuflantei este actionat de calculator (ECU) prin intermediul unui actuator, fie pneumatic, fie servoelectric. Astfel, s-a imbunatatit timpul de raspuns alturbosuflantei, un control mai bun asupra curbei de cuplu a motorului, consum redus de combustibil si, nu in ultimul rand, emisii de noxe foarte scazute.



                                                                                                   

Definitie geometrie variabila

Introducerea turbosuflantei cu geometrie variabila VNT (Variable Nozzle Turbine) in 1989 si evolutia ei in cursul anilor 90 si in secolul 21 au adus turbina la rangul de cel mai de succes concept de crestere a performantelor motorului. Tehnologia implica folosirea unui carter turbina  care isi schimba configuratia interna pentru a se adapta la nevoia specifica motorului de aer comprimat (cazul diesel) sau amestec combustibil (cazul benzina). Tehnologia VNT permite turbosuflantei sa creasca puterea motorului in toata gama de viteze.Turbosuflantele  VNT ajuta la controlul emisiilor de monoxid de azot generate de motoarele diesel prin dezvoltarea unui sistem de refolosirea gazelor arse si reintroducerea lor in camera de ardere a motorului.

Turbina este un element cheie in folosirea motoarelor moderne alimentate cu benzina sau motorina, inginerii auto lucrand in prezent la dezvoltarea unor motoare care ofera performante cu emisii scazute de CO2. Reducerea dimensiunilor motorului si injectia directa reprezinta viitorul motorului supraalimentat, turbosuflanta fiind cea care va aduce o contributie importanta la crestrea puterii motorului si scadarea impactului emisiilor asupra mediului inconjurator. Astfel de turbosuflante functioneaza la 1050oC permitand ca proprietatile combustibililor sa fie optimizate pentru respectarea normelor emisiilor si CO2.


Definitie Turbocompresor

Un turbocompresor este instalat pe colectorul de gaze arse al motorului. Gazele evacuate din cilindri invartturbina, care functioneaza ca si un motor cu turbina pe gaz. Turbina este legata de un ax la compresor, care este localizat intre filtrul de aer si distribuitor. Compresorul ridica presiunea aerului care intra in pistoane.
Gazele de evacuare de la cilindrii trec prin lamele turbinei, si le fac sa se invarta. Cu cat mai multe gaze trec printre lame, cu atat mai repede se invart.
La celalalt capat al axului pe care este atasata turbina, compresorul pompeaza aer in cilindrii. Compresorul este un fel de pompa centrifuga – absoarbe aerul in centrul sau si il expulzeaza in exterior in timp ce sa invarte. Pentru a rezista la viteze de pana la 150.000 rpm, axul turbinei trebuie sa fie sustinut foarte bine. Majoritatea rulmentilor ar exploda la viteze asa de mari, prin urmare majoritatea turbucompresoarelor  folosesc un rulment fluid. Acest tip de rulment sustine axul pe o pelicula foarte subtire de ulei care este mentinuta constant in jurul axului. Acest lucru se face cu doua scopuri: raceste axul si unele dintre celelalte componente si permite axului sa se invarta fara sa se produca prea multa frictiune. Exista un “schimb” cand vine vorba de producerea unui turbocompresor pentru un motor. Se poate renunta la unele aspecte pentru functionalitate sau performanta.

                                                                                                      

Defectarea turbosuflantei / turbinei

Defectarea turbosuflantei motorului dumneavoastra este de cele mai multe ori cauzata de un lant de alte defectiuni sau interventii necorespunzatoare.
Daca se respecta intervalele de service si calitatea uleiului folosit este cea mentionata in manualul de service al autovehiculului dumneavoastra, turbosuflanta are o eficienta si fiabilitate maxima.
Vom identifica in continuare cateva dintre acestea:

* Defectiuni ale turbosuflantelor cauzate de problemele de lubrifiere: retinerea uleiului, restrictionarea sau lipsa curgerii uleiului, prezenta corpurilor straine in ulei.
* Defectiuni determinate de patrunderea obiectelor straine in rotoarele compresorului si/sau ale turbinei.

Procedura de intretinere vizeaza in mod deosebit filtrarea aerului si calitatea uleiului. Aceste zone sunt importante datorita vitezei de operare a turbosuflantei. Adoptarea unor proceduri de operare adecvate si a unei politici de intretinere preventiva ofera sistemului turbo o lunga durata de viata.

Procedurile de intretinere sunt bazate pe intervale stricte de functionare ale motorului, perioade de timp sau kilometri parcursi. Acest fapt se datoreaza unei largi varietati a lubrifiantilor, a modurilor de operare si a conditiilor la care sunt supusi acestia.

Intretinerea turbosuflantelor / turbinelor 

1. Dupa pornirea autovehicolului, accelerarea motorului este recomandata doar dupa ce presiunea uleiului a fost stabilizata. Turarea motorului imediat dupa pornire poate forta turbosuflanta sa functioneze la viteza maxima inainte ca lagarele sa poata fi lubrifiate adecvat. Functionarea unei turbosuflante cu lubrifiere insuficienta poate provoca uzura lagarelor. Repetarea acestei greseli poate conduce la defectarea prematura a turbosuflantei.

2. Oprirea motorului sa va face numai dupa scaderea turatiei la relanti. Turbosuflanta functioneaza la viteze si temperaturi constante care sunt mai mari decat cele ale celorlalte categorii de componente ale motorului. Atunci cand un motor functioneaza la capacitate/turatie maxima, viteza si temperatura turbosuflantei sunt de asemenea la maxim. Pot aparea probleme ale motorului sau turbosuflantei atunci cand motorul aflat la turatie maxima este oprit brusc.

Pentru evitarea problemelor se recomanda functionarea intr-o stare de repaos medie sau cu o "sarcina usoara", care in acelasi timp sa mentina intreaga presiunea uleiului si fluxul de aer din sistemul de racire. Urmand aceste sfaturi se poate preveni rotatia prelungita a turbosuflantei fara lubrifiere si formarea depunerilor de calamina in spatele rotorului turbina, fapt ce conduce la uzura prematura a segmentilor de etansare.

3. Sistemul de ungere al turbosuflantei trebuie amorsat de fiecare data dupa ce a fost efectuat un schimb de ulei sau orice serviciu care implica o scurgere a uleiului. Motorul trebuie pornit de cateva ori inainte de intra in sarcina. Apoi trebuie pornit si lasat la relanti pentru o perioada de 2-3 minunte inainte de accelerare, pentru ca intreaga circulatie a uleiului si presiunea acestuia sa se regleze.

4. La temperaturi scazute si in cazul in care vehiculul nu a fost utilizat pentru o perioada mai lunga de timp, presiunea normala a uleiului motorului si curgerea acestuia sunt afectate. In aceste conditii motorul trebuie pornit si lasat in starea de repaos pentru cateva minute, pentru a permite intregului sistem sa ajunga la temperatura de lucru iar uleiul la vascozitatea normala, inainte de a intra in sarcina.

5. Trebuie evitate perioadele lungi de repaos ale motorului. Combinatia de presiune scazuta din turbina si compresor si rotatia mica a axului turbosuflantei poate permite uleiului sa se prelinga peste segmenti in turbinasau in compresor. Acest lucru poate produce uzuri in carcasa lagar in zona de etansare a segmentilor si poate avea efecte negative asupra rotorului.