Turbinski polnilniki

Turbinski polnilnik - nastanek in uporaba.

Turbinski polnilniki so vse od svoje iznajdbe spremenili podobo avtomobilizma in industrije. Sprva so se uporabljali predvsem v letalstvu, nato pa so se hitro uveljavili v osebnih avtomobilih, tovornjakih ter pomorski in vesoljski industriji. Zaradi svoje zmožnosti povečanja moči motorja ob hkratnem zmanjšanju emisij izpušnih plinov so postali sestavni del številnih sodobnih vozil. Na začetku so se turbinski polnilniki soočali z nekaterimi težavami, kot so zakasnitev odziva na spremembe obremenitve motorja (znana kot zamik turbinskega polnilnika/turbinski zaostanek) ter večje zahteve po mazanju in hlajenju. Vendar so bile te težave zaradi tehnološkega napredka in uvedbe naprednih nadzornih sistemov v veliki meri odpravljene. Dovolj hitro in natančno uravnavanje tlaka povečanja ter s tem usklajen razvoj moči motorja in visokih vrednosti navora je mogoče zaradi uvedbe spremenljive geometrije turbin, elektronskih pogonov in zasnove Twin Turbo, tj. zaporednega polnjenja.

Konstrukcija in načelo delovanja.

Izpušni plini iz valjev motorja se skozi izpušni kolektor usmerijo v ohišje turbine. Skozi turbinske lopatice, ki so tam nameščene, spravijo v gibanje rotor turbinskega polnilnika in nato prosto uhajajo v izpušni sistem motorja. Na drugem koncu gredi je kompresor, v katerem vrteče se kompresorsko kolo (kompresijsko kolo) vsrka zrak, ga stisne do tlaka, višjega od atmosferskega, in ga skozi sesalne cevi naprej usmeri v valje motorja. Za uravnavanje in vzdrževanje ustreznega tlaka je odgovoren nadzorni sistem, wastegate ali variabilna geometrija turbine (VNT/VGT/VTG). Rotacijski sistem v sredini turbopolnilnika podpirajo drsni ležaji (redkeje kroglični ležaji): glavni in aksialni (potisni). Motorno olje se pod pritiskom neprekinjeno dovaja v sredino turbopolnilnika (ohišje ležaja/jedro/korpus), se pretaka skozi ležaje vrtečega se sistema in nato prosto teče nazaj v motor. Nekateri modeli turbopolnilnikov imajo v ohišju ležaja dodatne kanale, skozi katere teče hladilna tekočina - to je namenjeno boljšemu hlajenju jedra turbopolnilnika in zmanjšanju nevarnosti sintranja olja v njem.

Konstrukcija turbinskega polnilnika:

1. Ohišje turbine (tako imenovana toplotna stran)
2. Rotor s turbinskim kolesom
3. Ohišje ležaja (jedro, koras)
4. Ležaji - glavni in aksialni ležaji
5. Tesnilni obroči in druga tesnila
6. Ohišje kompresorja
7. Kompresorsko kolo (kompresijsko kolo)
8. Sistem za uravnavanje polnilnega tlaka (izpustni ventil/izpustni ventil ali spremenljiva geometrija)
9. Nadzor nad uravnavanjem tlaka (tlačni/vakuumski ventil ali elektronski regulator)
10. Obtočni ventil za stisnjen zrak (samo turbinski polnilniki bencinskih motorjev)

Postopek ponovne izdelave turbinskega polnilnika.

Postopek regeneracije je sestavljen iz več glavnih faz:

1. Začetna ocena stanja - predvsem ocena prisotnosti in lokacije puščanja olja, vidnih mehanskih poškodb, ocena delovanja sistema za nadzor tlaka povečanja, učinkovitosti ventilov in elektronskih regulatorjev. 
2. razstavljanje turbinskega polnilnika na sestavne dele - omogoča dostop do posameznih delov turbinskega polnilnika in temeljito oceno vseh njegovih sestavnih delov.
3. Čiščenje sestavnih delov - včasih je mogoče natančno preveriti sestavne dele šele po temeljitem čiščenju. Nekatere komponente se po čiščenju ponovno uporabijo v postopku obnove (če niso poškodovane).
4. Sestavljanje novih sestavnih delov - delov, ki nadomestijo poškodovane ali tiste, ki se vedno zamenjujejo (ležaji, tesnila).
5. Temeljit preskus ventila/regulatorja tlaka ali elektronskega regulatorja - na tej stopnji se zamenja senzor položaja sistema s spremenljivo geometrijo ali izpustnega ventila (če je prisoten in poškodovan) in regenerira elektronski regulator izpustnega ventila/regulatorja spremenljive geometrije (če je poškodovan).
6. Izravnava rotorja turbinskega polnilnika s prostim tekom - prva od dveh stopenj izravnave rotirajočega sistema turbinskega polnilnika, ki je sestavljena iz popravljanja "bega" rotorja med delovanjem. Meritve se opravijo na visokokakovostnem Schenckovem balansirnem stroju.
7. Sestavljanje jedra turbinskega polnilnika - celoten rotacijski sistem, vključno z novimi ležaji in tesnili, se sestavi v osrednji del turbinskega polnilnika ("jedro", "CHRA").
8. Hitro uravnoteženje vrtečega se sistema - natančno merjenje in popravljanje ravnotežja celotnega vrtečega se sistema, ki deluje v ležaju pri hitrostih do 200.000 vrtljajev na minuto. V več merilnih ciklih se neuravnoteženost popravi na ustrezno vrednost, ki je pogosto nižja kot pri povsem novih turbinskih polnilnikih. Med tem postopkom turbinski polnilnik deluje pod podobnimi pogoji kot motor z notranjim izgorevanjem - vrtilni sistem doseže hitrosti do 200 000 vrt/min, v njegove ležaje pa se neprekinjeno dovaja motorno olje pod ustreznim tlakom (kar omogoča tudi preverjanje tesnosti mazalnega sistema turbinskega polnilnika). Postopek uravnoteženja pri visoki hitrosti se izvaja na visokokakovostnih Schenckovih uravnoteževalnih strojih.
9. Predhodna montaža turbopolnilnika in nastavitev/kalibracija sistema za nadzor tlaka povečanja - natančna nastavitev območja delovanja izpustnega ventila ali sistema s spremenljivo geometrijo.
10. Končna montaža turbinskega polnilnika in končni nadzor kakovosti v skladu s standardom ISO 9001:2015.

Vzroki in vrste poškodb.

Z našimi strokovnjaki ste lahko prepričani, da bo popravilo turbinskega polnilnika opravljeno celovito in strokovno. Naš cilj ni le odpraviti napako, temveč tudi razumeti in stranki zagotoviti informacije o možnih vzrokih. Verjamemo, da se bomo s takšnim pristopom izognili podobnim težavam v prihodnosti, zato si vedno prizadevamo delovati pregledno in z vso predanostjo.

Simptomi, ki lahko kažejo na poškodovan turbinski polnilnik:

1. poslabšanje delovanja motorja (pogosto imenovano "pomanjkanje moči motorja").
2. Hrup - žvižganje, šumenje
3. Siv/moder/črn dim iz izpušne cevi
4. Puščanje olja iz turbinskega polnilnika, povečana izguba motornega olja

Najpogostejše okvare turbopolnilnika so:

1. Puščanje olja v sesalni in/ali izpušni sistem motorja je običajno posledica poškodbe ali iztrošenosti tesnilnih obročkov turbo polnilnika ali povečane zračnosti rotorja. Vendar je treba opozoriti, da lahko uhajanje olja prizadene tudi popolnoma delujoč turbopolnilnik, ki nima ustreznih pogojev delovanja (predvsem prostega odtekanja olja iz turbopolnilnika v motor).
2. Mehanske poškodbe kompresorja in/ali lopatic turbine, ki jih povzročijo predvsem tujki v sesalnem ali izpušnem sistemu motorja.
3. Povečana radialna in/ali aksialna zračnost rotorja (v skrajnem primeru zlomljena gred), ki je običajno posledica onesnaženja motornega olja ali pomanjkanja ustreznega mazanja rotacijskega sistema.
4. Okvare v sistemu za nadzor tlaka povečanja - puščajoč ali blokiran tlačni/vakuumski ventil, poškodovan senzor kopije turba (izpust ali senzor položaja ventila s spremenljivo geometrijo), elektronski regulator. Prevelika količina nakopičenega ogljika lahko blokira ali omeji območje delovanja sistema variabilne geometrije turba.
5. Razpoke v ohišju turbine (vključno z izpušnim kolektorjem motorja, če je vgrajen vanj). Ta pojav je zaradi višje temperature izpušnih plinov v primerjavi z dizelskim motorjem še posebej pogost pri turbopolnilnikih, ki delujejo v bencinskih motorjih.