Dízel autók turbófeltöltőjének működése és karbantartása

A mai modern autók világában a turbófeltöltők kulcsfontosságú szerepet játszanak a dízelmotorok teljesítményének és hatékonyságának növelésében. Ezek az eszközök lehetővé teszik, hogy egy kisebb motor is nagyobb teljesítményt produkáljon, miközben az üzemanyag-fogyasztás alacsonyabb marad. Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk a dízel autók turbófeltöltőjének működési elvét, főbb alkatrészeit, előnyeit és a megfelelő karbantartási gyakorlatokat, amelyek elengedhetetlenek a hosszú élettartamhoz.

A turbófeltöltő működési elve

Egy belső égésű motor teljesítménye attól a levegő és megfelelő üzemanyag-mennyiségtől függ, amely az égetéshez a motorban rendelkezésre áll. Szívómotoroknál a teljesítményt úgy tudjuk növelni, hogy megnöveljük a lökettérfogatot, vagy emeljük a fordulatszámot. A lökettérfogat emelésével, illetve új hengerek beiktatásával természetesen nagyobb, nehezebb, és drágább motorokra van szükség. Mégis lehetséges azonban a teljesítmény növelése, egyszerűen a hengerek feltöltésével fokozni. Ez azt jelenti, hogy a hengerekbe bejuttatott levegőt, előzőleg már sűrítjük.

A turbófeltöltő működéséről néhány szóban: A motorerő arányos a hengerekbe jutó levegő és üzemanyag mennyiségével. Nagyobb motorok esetében a folyamat ugyanaz, a nagyobb motor több levegőt szív be, így nagyobb teljesítményre képes. Amennyiben azt szeretnénk, hogy egy kisebb motor nagyobb teljesítményt produkáljon, nincs más dolgunk, mint még több levegőt juttatni a hengerekbe, ezt egy turbófeltöltő felszerelésével lehet megoldani. Hiszen a turbófeltöltő felszerelésével drasztikusan megváltoztathatjuk a motor teljesítményét.

Általánosságban egy turbófeltöltő, egy kompresszorból és egy egyfokozatú turbinából áll, amelyek merev tengellyel vannak összekötve. Ezáltal minden esetben ugyanazzal a sebességgel és ugyanabban az irányban forognak. A nyomáshullám feltöltésnél az energiát a sűrítésre, közvetlenül a kipufogógázból vesszük. A gázok rendkívüli mértékben felgyorsulnak, és igen nagy sebességgel a turbinalapátoknak ütköznek. Ezáltal megforgatva a turbina tengelyét. A forgás következtében a kompresszor friss levegőt szív be, és összesűrítve a motorba pumpálja azt. A nyomás alatt lévő levegőhöz többlet üzemanyagot adunk, és az égést követően magas teljesítmény leadására serkenthető a motor.

A turbó fordulatszáma nem függ a motor fordulatszámától, hanem a motor által leadott teljesítménytől és terheléstől függ. Egy olyan feltöltőnél, aminél nem alkalmaznak töltőnyomás szabályzást, ott a turbina által leadott teljesítmény azonos a motor kipufogógázának energiájával, így túl magas töltőnyomáshoz vezet. Olyan motoroknál, amelyek magas fordulaton dolgoznak, alkalmaznak olyan megoldásokat, hogy a töltőnyomást szabályozzák. A jó teljesítmény-leadás érdekében, olyan szűk turbinaházat alkalmaznak, ami már alacsony motorfordulattól magas töltőnyomást eredményez. Ezért a motor magas fordulatszám-tartományában kritikus lenne a töltőnyomás értéke. Ennek elkerülése érdekében egy megkerülő rendszert építenek be a turbinaházba. Amin keresztül elvezethető a kipufogógáz, ezzel tehermentesítve a turbó tengelyét. A kipufogógáz elvezetése következtében csökken a turbó fordulatszáma, és ezzel arányosan a töltőnyomás is.

Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez

Hogyan jut több levegő a motorba?

Nézzük meg az alábbi sematikus ábrát, amelyekkel illusztráljuk a turbófeltöltő működési elvét:

Levegő bejárati nyílás: A levegőszűrőn keresztülhalad a levegő, mielőtt a kompresszorba jutna.
Sűrített levegő kimenet: A levegő összenyomódik, aminek következtében a sűrűsége megnő.
Levegőhűtő (intercooler): Több feltöltővel felszerelt autó rendelkezik levegőhűtővel, mely tovább hűti a levegőt, így növelve annak ellenállását a berobbanással szemben.
Szívó szelep: A motor szívó szelepén keresztül jut a levegő a hengerbe. Mivel a levegő magasabb sűrűségű, így a henger több levegőt képes beszívni.
Magasabb levegő beáramlási arány: Ez magasabb üzemanyag beömlési arányt eredményez.
Több üzemanyag elégetése: Ez nagyobb teljesítményt eredményez.
Kipufogó szelep: Miután az üzemanyag elég a hengerben, a kipufogás a kipufogó szelepen keresztül történik.
Turbina bemenet: A magas hőmérsékletű kipufogógáz ezután továbbhalad a turbinába.
Turbina kimenet: A hőmérséklet és a nyomás csökken a turbinában, mely a kipufogógáz energiáját használja fel a kompresszor működéséhez. A turbina visszanyomást gyakorol a motorra, ami azt jelenti, hogy a motor kipufogó nyomása nagyobb, mint az atmoszféranyomás.

Hogyan működik? Turbófeltöltő (animáció)

Turbófeltöltő összetevői és azok szerepe

A turbófeltöltő rendszerek számos kulcsfontosságú alkatrészből állnak, amelyek mind hozzájárulnak a hatékony működéshez és a motor optimális teljesítményéhez.

Blow off (elkerülő) szelep (BOV)

A turbófeltöltő rendszerek rendelkeznek egy Blow off szeleppel. A Turbófeltöltő rendszerben lévő Blow off szelep (BOV) egy nyomás csökkentő szerkezet a leömlő területen, amely megakadályozza, hogy a kompresszorban túlnyomás lépjen fel. Mivel a túlnyomás végső soron a csapágyak meghibásodásához vezet, az ehhez kapcsolódó nagy igénybevételnek köszönhetően. A BOV-ot a kompresszor kimenet és a gáztest közé kell felszerelni, lehetőleg a feltöltő léghűtő folyásirányába (ha van ilyen felszerelve).

Wastegates

Kipufogó oldalon a Wastegate segítségével szabályozhatjuk a kipufogógáz nyomását. Néhány hagyományos dízel berendezés nem használ wastegates-et egyáltalán. Ezt a fajta rendszert szabadon lebegő turbófeltöltőnek hívjuk. A gázolajat használó berendezések többségében szükséges a wastegates. Kétféle konfigurációt különböztetünk meg, ezeket külső, illetve belső turbinának nevezzük.

Belső Wastegate: A belsők a turbinaházba épülnek be és egy ˝flopper˝ szelep kart köt össze a túlnyomás szabályzó szeleppel. A belsőket a kipufogó rendszerbe építik.
Külső Wastegate: A külső wastegate előnye, hogy az elvezetett gázt újra be lehet vezetni a turbinához. Ez növeli a turbina teljesítményét.

Olaj és Víz csőhálózat

Különös figyelmet kell fordítani az olaj és víz csőhálózat karbantartására. Egy elhanyagolt, szivárgó hálózat komoly meghibásodásokhoz vezethet. Fontos a megfelelő beállítás, mivel az olaj a kimenettől a tömegvonzást használva mozog a rendszerben. A bemeneti oldalon ajánlott a nyomást 60 psi fölött tartani. Ügyelni kell a turbófeltöltő visszahűtésére, ez csökkenti a kenőolaj és a kopó alkatrészek lehetséges károsodását. Ezeket a káros hatásokat minimalizálja a vízhűtés, ami napjainkban egyre több turbófeltöltőnél elterjedt.

Dízel üzemanyag összehasonlítás

Csapágyazás

A közúti járművekben használt turbófeltöltők forgórésze közép csapágyazású. A feltöltő lapátozását összekötő tengelyt többnyire siklócsapágyak, „kvázi úszóperselyek”, különleges esetekben golyós csapágyakkal vezetik meg. A nagy üzemi fordulatszámok miatt (~ 250000 1/min) fellépő kerületi sebességek elviselése érdekében a siklócsapágyak úszóperselyes kialakításúak.

A turbófeltöltő csapágyazását a motorolaj keni, ellátása közvetlenül a motor kenési rendszeréből történik. Lényeges, hogy az olajozást mindig függőlegesen, felülről vezetik be. Fontos, hogy az olaj a csapágyházból sem a kompresszorba, sem a turbinába ne kerülhessen be. Amennyiben a feltöltő előírás szerint üzemel, akkor a turbina- és a kompresszorházban uralkodó nyomások nagyobbak, mint a csapágyház belsejében lévő (ezt a motor kartergáz-nyomása határozza meg). A turbófeltöltőnél az olajzás nem csak a kenést biztosítja, hanem hűtésben, a hőterhelés korlátozásában is fontos szerepe van. A hűtés hatékonyságához megfelelő olajáramra van szükség, és a korszerű olajok sem érintkezhetnek magas hőmérsékletű felületekkel, ilyen esetekben ugyanis krakkosodási folyamat kezdődik az olajban.

A turbófeltöltős motorok előnyei

A turbófeltöltők használata számos jelentős előnnyel jár a dízelmotorok esetében, összehasonlítva a hagyományos szívómotorokkal.

Üzemanyag-fogyasztás: Egy azonos teljesítményű szívómotorral összehasonlítva, a turbófeltöltős motor üzemanyag-fogyasztása alacsonyabb. Ennek oka, hogy az egyébként felesleges kipufogógáz energiáját felhasználva sűríthetjük össze a beszívott levegőt, így növelhetjük a motor teljesítményét.
Hatékonyság és súrlódás: Továbbá a turbós motor kisebb lökettérfogata következtében, a súrlódás, és a hőveszteség is kisebb.
Teljesítmény/súly arány: A teljesítmény/súly arány (KW/Kg) tekintetében is sokkal jobb a turbós motor a hagyományos szívómotorral szemben.
Nyomaték karakterisztika: A turbós motor nyomaték karakterisztikája már bizonyítottan kedvezőbb.
Magaslati teljesítmény: Magas tengerszint feletti magasságon a turbós motor működése jobb. Mert a ritkább levegőösszetétel miatt a szívómotoron jelentős teljesítmény csökkenés mérhető. Az alacsony légsűrűség a turbóban nagyrészt kiegyenlítődik, így mindig optimális az égés a motorban.

Turbófeltöltő karbantartása és élettartamának meghosszabbítása

A turbófeltöltős autók, különösen a dízel változatok, speciális odafigyelést igényelnek a hosszú és problémamentes működés érdekében. Néhány egyszerű, de annál fontosabb szokás elsajátításával elkerülhetjük a drága javításokat és meghosszabbíthatjuk a turbófeltöltő élettartamát.

A hidegindítás és a turbó - mire figyeljünk?

A mai rohanó világunkban mindenki siet, köztük mi is. Rutinból reggel bepattanunk az autóba, beindítjuk, és nyomunk egy padlógázt. A turbófeltöltővel szerelt autók szempontjából nézve viszont célszerű felhagyni ezzel a szokással. Már elnyűtt téma, amit nem győzünk hangsúlyozni turbós autók esetén, a hidegindítás. Ezt a turbós autónkkal márpedig nem szabad megtenni. Beindítást követően minimum addig kell várni, amíg a motorolaj üzemi hőmérsékletre melegszik.

Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454

A turbófeltöltő sokkal nehezebben viseli a hidegen való hajtást és a hirtelen leállítást. Ennek következtében a vasöntvény reped, mert a benzines autók turbói sokkal nagyobb hőterhelésnek vannak kitéve, mint a dízel gépjárművek esetében. A dízel turbók bár kevésbé hőérzékenyek, a hidegindításra ugyanúgy oda kell figyelni.

A motor visszahűtése

Hosszabb, nagy tempójú autópályás közlekedés után hagyni kell visszahűlni a motort. Amikor például megállunk tankolni, érdemes várni egy keveset, mielőtt leállítjuk az autót. Ügyelni kell a turbófeltöltő visszahűtésére, ez csökkenti a kenőolaj és a kopó alkatrészek lehetséges károsodását.

Olaj és víz csőhálózat karbantartása

Különös figyelmet kell fordítani az olaj és víz csőhálózat karbantartására. Egy elhanyagolt szivárgó hálózat komoly meghibásodásokhoz vezethet. Fontos a megfelelő beállítás, mivel az olaj a kimenettől a tömegvonzást használva mozog a rendszerben. A bemeneti oldalon ajánlott a nyomást 60 psi fölött tartani. Ezeket a káros hatásokat minimalizálja a vízhűtés, ami napjainkban egyre több turbófeltöltőnél elterjedt.

Turbófeltöltő javítási folyamata

Amennyiben a turbófeltöltő meghibásodik, fontos, hogy szakember végezze el a javítást, a gyártói előírásoknak megfelelően. A javítás folyamata általában a következő lépésekből áll:

Berendezés szétbontása és tisztítása: A javításra szervizünkbe, a járműből kiszerelt és bontatlan állapotban eljuttatott berendezések teljes mértékben való szétbontása, és eltisztítása.
Alkatrészcsere: A gyártó által előírt javítási utasítás alapján, az összes kötelezően cserére szoruló alkatrész cseréje új alkatrészekre történik.
Összeszerelés és beállítás: A felújított berendezések készre szerelése, beállítása, kontrollálása.
Minőségellenőrzés: Azok a berendezések, amelyek a fenti folyamaton átmentek, és megfeleltek az általunk bevezetett, és használt minőségbiztosítási rendszernek, azok egyenértékűnek tekinthetők a gyártó által felújított, és új berendezésekkel.

tags: #dízel #autók #turbófeltöltő #működése #és #karbantartása