15
47 STUDIUM USZKODZE I PROBLEMÓW EKSPLOATACJI TURBOSPRAREK W POJAZDACH SAMOCHODOWYCH TOMASZ KALACZYSKI, MARCIN LUKASIEWICZ, MICHAL LISS, ANDRZEJ SADOWSKI, EWA KULI, HUBERT WOJCIECHOWSKI Streszczenie W pracy przedstawiono zagadnienia zwizane z eksploatacj, a take z uszkodze- niami turbosprarek pojazdów samochodowych. Przedstawiono aspekty dotyczce przyczyn oraz skutków najczstszych defektów urzdze doladowujcych. Scharakte- ryzowane zostaly warunki pracy, a take poprawna eksploatacja ukladu doladowania. Kluczowa cz pracy przedstawia typowe uszkodzenia podzespolów turbosprarek. W dalszej czci artykulu zaprezentowane zostaly metody weryfikacji urzdze dola- dowujcych, dziki czemu prawdopodobiestwo wystpienia przedstawionych uszkodze moe zosta zminimalizowane co ma bezporedni wplyw na niezawodno turbosprarek. Slowa kluczowe: turbosprarka, uszkodzenia, eksploatacja Wprowadzenie Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie- wielk pojemnoci skokow, redukcj masy przy zachowaniu duej mocy jednostki napdowej. Stosowanie zrónicowanych rozwiza konstrukcyjnych przyczynia si osignicia wymaganych parametrów pracy silników oraz umoliwia plynne ich sterowanie. Rysunek 1. Klasyfikacja sposobów doladowania ródlo: [7].

Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

47

STUDIUM USZKODZE I PROBLEMÓW EKSPLOATACJI TURBOSPR�AREK W POJAZDACH SAMOCHODOWYCH

TOMASZ KAŁACZY�SKI, MARCIN ŁUKASIEWICZ, MICHAŁ LISS,

ANDRZEJ SADOWSKI, EWA KULI�, HUBERT WOJCIECHOWSKI

Streszczenie

W pracy przedstawiono zagadnienia zwi�zane z eksploatacj�, a tak�e z uszkodze-

niami turbospr��arek pojazdów samochodowych. Przedstawiono aspekty dotycz�ce

przyczyn oraz skutków najcz�stszych defektów urz�dze� doładowuj�cych. Scharakte-

ryzowane zostały warunki pracy, a tak�e poprawna eksploatacja układu doładowania.

Kluczowa cz��� pracy przedstawia typowe uszkodzenia podzespołów turbospr��arek.

W dalszej cz��ci artykułu zaprezentowane zostały metody weryfikacji urz�dze� doła-

dowuj�cych, dzi�ki czemu prawdopodobie�stwo wyst�pienia przedstawionych

uszkodze� mo�e zosta� zminimalizowane co ma bezpo�redni wpływ na niezawodno��

turbospr��arek.

Słowa kluczowe: turbospr��arka, uszkodzenia, eksploatacja

Wprowadzenie

Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj� si� stosunkowo nie-

wielk� pojemno�ci� skokow�, redukcj� masy przy zachowaniu du�ej mocy jednostki nap�dowej.

Stosowanie zró�nicowanych rozwi�za� konstrukcyjnych przyczynia si� osi�gni�cia wymaganych

parametrów pracy silników oraz umo�liwia płynne ich sterowanie.

Rysunek 1. Klasyfikacja sposobów doładowania

ródło: [7].

��������

6��78������

������������7�����78���

������9

��:����78������

�������

���:����

Page 2: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

48

Priorytetem dla koncernów produkuj�cych silniki spalinowe jest uzyskanie doskonałych wska�-ników pracy silnika, zmniejszaj�c przy tym jednostkowe zu�ycie paliwa oraz emisj� toksycznych

spalin [4]. Wyszczególnione aspekty mo�na uzyska� stosuj�c układ doładowania w jednostkach na-

p�dowych. Proces doładowania opiera si� na dostarczeniu ładunku powietrza do cylindra przy

zwi�kszonym ci�nieniu, stałej temperaturze, co w efekcie powoduje wzrost g�sto�ci masy ładunku

w cylindrze.

Do najpopularniejszych urz�dze� doładowuj�cych stosowanych w pojazdach samochodowych

nale�� turbospr��arki, jak równie� spr��arki mechaniczne (kompresory). W momencie maksymal-

nego obci��enia jednostki nap�dowej, powy�sze urz�dzenia nara�one s� na prac� w ekstremalnych

warunkach. Temperatura spalin, która oddziałuje na koło turbiny wynosi ok 700ºC dla silników

z zapłonem samoczynnym, za� dla jednostek nap�dowych z zapłonem iskrowym warto�� tempera-

tury oscyluje w granicach 1000ºC. Wałek turbospr��arki, na którym osadzone jest koło kompresji

oraz turbiny obraca si� z pr�dko�ci� przekraczaj�c� 180 000 obr/ min.

Powy�sze warunki pracy obrazuj�, jak w łatwy sposób mo�na doprowadzi� do uszkodzenia

turbospr��arek oraz kompresorów. Cz�sto ko�czy sie to brakiem mo�liwo�ci kontynuowania dalszej

jazdy, regeneracj� urz�dzenia doładowuj�cego, a w skrajnych przypadkach napraw� silnika.

Zatem istotnym aspektem jest prawidłowa eksploatacja jednostek nap�dowych wyposa�onych

w układy doładowania. Nale�y zwróci� szczególn� uwag� na regularn�, systematyczn� wymian�podstawowych cz��ci eksploatacyjnych. Filtry powietrza, oleju oraz oleje silnikowe w głównej mie-

rze decyduj� o,,kondycji" układu doładowania, gdy� ich parametry wpływaj� na efektywno��wzrostu mocy jednostki nap�dowej [9].

W artykule przedstawiono zagadnienia zwi�zane z problemami eksploatacji oraz studium

uszkodze� urz�dze� doładowuj�cych, a tak�e z metodami ich weryfikacji.

1. Przyczyny oraz skutki uszkodze� urz�dze� doładowuj�cych

Przyczyny defektów układów doładowania mo�na uwzgl�dni� w dwóch kategoriach: konstruk-

cyjnych oraz eksploatacyjnych. Głównym czynnikiem eksploatacyjnym jest jako�� oleju

silnikowego, który odpowiedzialny jest za smarowanie oraz chłodzenie elementów turbospr��arek.

Jego parametry w czasie pracy ulegaj� pogorszeniu. Złej jako�ci olej wpływa na uło�yskowanie

urz�dzenia doładowuj�cego, a tak�e przyczynia si� do zmniejszenia �rednic otworów smaruj�cych.

W efekcie ko�cowym dochodzi do pogorszenia podzespołów turbospr��arek. Nieprawidłowe sma-

rowanie oraz chłodzenie elementów urz�dze� doładowuj�cych doprowadza do powstawania rys na

czopach wałka, uszkodze� ło�ysk oraz p�kni�� wirników turbospr��arek [1].

Page 3: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

49

Rysunek 2. Zu�yty filtr oleju

ródło: [10].

Kolejnym wa�nym aspektem maj�cym wpływ na uszkodzenia urz�dze� doładowuj�cych jest

temperatura spalin. Warto�� ta dla silników z zapłonem samoczynnym powinna wynosi� ok 700ºC,

natomiast w przypadku jednostek nap�dowych z zapłonem iskrowym ok 1000ºC. W momencie

przekroczenia powy�szych temperatur powstaje obci��enie cieplne turbospr��arki. Porównywalne

zdarzenie nast�puje podczas nagłego wył�czenia silnika spalinowego w czasie jego obci��enia [5].

W wyniku tego zjawiska mo�e nast�pi� p�kni�cie, b�d� odkształcenie obudowy lub innych cz�-�ci, na które oddziaływaj� gazy spalinowe. Pod wpływem wysokiej temperatury łopatki turbiny

szybciej koroduj�, a ich geometria ulega zniekształceniu.

Przebywaj�ce ciała stałe w gazach przepływaj�cych przez urz�dzenie doładowuj�ce s� równie�niebezpieczne dla prawidłowej pracy urz�dzenia doładowuj�cego. Tego typu zanieczyszczenia po-

wstaj� w wyniku zu�ycia oraz zniszczenia filtrów powietrza. Kolejn� przyczyn� wyst�powania ,,ciał

obcych" w przepływaj�cych gazach s� elementy nagaru, a tak�e fragmenty korozji podzespołów

turbospr��arek.

Page 4: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

50

W efekcie zanieczyszcze� powstaj� defekty wirnika oraz elementów, które z nim współpracuj�. Powstaj� liczne odkształcenia łopatek koła kompresji, turbiny, a tak�e erozyjne fragmenty materia-

łów w kanałach. Uszkodzeniu ulega równie� zawór upustowy oraz system zmiennej geometrii.

Rysunek 3. Zniszczony filtr powietrza

ródło: [11].

Wałek turbospr��arki jest jednym z najbardziej nara�onych na zniszczenia elementem urz�dze-

nia. Procesy termiczne, chemiczne gazów spalinowych oraz zdzieranie czopów wałka w jego

wi�zach kinetycznych przyczyniaj� si� do zm�czenia, a w rezultacie do zniszczenia materiału.

Powstałe uszkodzenia objawiaj� si� najcz��ciej pogorszeniem parametrów pracy jednostki nap�do-

wej oraz w postaci typowych objaw wibroakustycznych. Szybko�� nowo powstałych uszkodze� jest

tak du�a, �e cz�sto naprawa niesprawnych elementów staje si� niemo�liwa [2].

2. Przykłady uszkodze� elementów turbospr��arek

W momencie nieprawidłowej eksploatacji turbodoładowanej jednostki nap�dowej wałek turbo-

spr��arki jest jednym z najbardziej nara�onych elementów w układzie. Oddziaływaj� na niego

zjawiska termiczne oraz chemiczne gazów spalinowych. W czasie maksymalnego obci��enia silnika

spalinowego pr�dko�� obrotowa wałka turbospr��arki przekracza warto�� 180 000 obr/min [9].

Page 5: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

51

Poni�ej przedstawiono najcz�stsze uszkodzenia wałka turbospr��arki.

Tabela 1. Uszkodzenia wałka turbospr��arki

Rodzaj

uszkodzenia

Przyczyna

uszkodzenia

Skutek uszko-

dzenia

Uszkodzenie bie�ni, a tak�e przegrzanie wałka turbospr��arki

-niewła�ciwa ilo��oleju silnikowego,

-defekt wtryskiwa-

czy,

-wadliwy system

smarowania,

-nagłe wył�czenie

silnika.

- brak mocy,

- czarny dym,

-zniszczenie

uło�yskowania,

P�kni�ty wałek turbospr��arki

-,,ciała obce" w za-

ssanym powietrzu,

-zbyt du�a pr�d-

ko�� obrotowa

elementu wiruj�-cego,

-zu�yty filtr powie-

trza.

- hała�liwa

praca,

-uszkodzenie

systemu EGR,

- brak mocy,

- niebieski

dym.

ródło: [9].

Koło turbiny współpracuje z wałkiem turbospr��arki. Jego łopatki nara�one s� na reakcje che-

miczne oraz termiczne spalin. Warto�� temperatury si�ga nawet 1000ºC. Pr�dko�� obrotowa

podczas obci��enia jednostki nap�dowej przekracza 180 000 obr/min [9].

W tabeli 2 przedstawiono przyczyny oraz skutki uszkodze� koła turbiny w turbospr��arce.

Page 6: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

52

Tabela 2. Uszkodzenia koła turbiny

Rodzaj

uszkodzenia

Przyczyna

uszkodzenia

Skutek

uszkodzenia

Nadłamane łopatki koła turbiny

- ,,ciała obce" w zassa-

nym powietrzu,

- du�a pr�dko�� obro-

towa elementu

wiruj�cego,

-zanieczyszczony filtr

powietrza,

- gło�na praca,

- brak mocy,

- niebieski dym,

Nagar na kole turbiny

- du�a ilo�� oleju,

- nieregularna wymiana

oleju,

- nagłe wył�czenie sil-

nika,

-wysoka temperatura

spalin.

-czarny dym,

- defekt ło�ysk,

-uszkodzenie

uszczelniaczy,

- gło�na praca.

ródło: [9].

Koło kompresji umiejscowione jest w spr��arce turbospr��arki. Do wałka przykr�cona jest za

pomoc� nakr�tki, dokr�conej z odpowiednim momentem zgodnie z zaleceniami producenta.

Wspólny wałek sprawia, i� koło kompresji rotuje ze zbli�on� pr�dko�ci� jak koło turbiny. Obci��e-

nia wywołane pr�dko�ci� obrotowa nara�aj� koło kompresji na uszkodzenia, p�kni�cia [9].

Page 7: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

53

Poni�ej przedstawiono skutki oraz przyczyny najcz�stszych uszkodze� opisanego elementu.

Tabela 3. Uszkodzenia koła kompresji

Rodzaj

uszkodzenia

Przyczyna

uszkodzenia

Skutek

uszkodzenia

P�kni�te koło kompresji

Nadłamane koło kompresji

- ,,ciała obce" w zassa-

nym powietrzu,

- zbyt du�a pr�dko�� ob-

rotowa elementu

wiruj�cego,

- zu�yty filtr powietrza,

- nieszczelny układ dolo-

towy.

- hała�liwa

praca,

- brak mocy,

- uszkodzenie

systemu EGR,

- czarny kolor

spalin.

ródło: [9].

Głównym zadaniem systemu zmiennej geometrii jest skuteczne wykorzystanie energii spalin.

Urz�dzenie minimalizuje czas pracy, w momencie nieefektywnego działania silnika spalinowego.

Podczas nieprawidłowej eksploatacji nara�one jest na liczne uszkodzenia, które zaprezentowano

w poni�szej tabeli [9].

Page 8: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

54

Tabela 4. Uszkodzenia systemu zmiennej geometrii

Rodzaj

uszkodzenia

Przyczyna

uszkodzenia

Skutek

uszkodzenia

Wyłamane łopatki w systemie zmiennej geometrii

- du�a ilo�� spalin,

- mała ilo�� oleju,

-,,ciała obce" w zassa-

nym powietrzu,

- zu�yty filtr oleju,

-złe parametry pracy

jednostki nap�dowej.

- brak mocy,

- gło�na praca,

-czarny kolor

spalin.

P�knieta łopatka w systemie zmiennej geometrii

- du�a ilo�� spalin,

-,,ciała obce" w zassa-

nym powietrzu,

- nieszczelny układ do-

lotowy.

- brak mocy,

- gło�na praca,

-czarny kolor

spalin.

ródło: [9].

Obudowa turbospr��arki nara�ona jest najcz��ciej na zjawiska termiczne, spowodowane zbyt

wysok� temperatur� gazów spalinowych, których warto�� przekracza 1000ºC. Uszkodzenia obu-

dowy najcz��ciej ukazuj� si� w postaci p�kni�� zewn�trznych oraz wewn�trznych [9].

Page 9: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

55

W poni�szej tabeli przedstawiono przyczyny oraz skutki defektów obudowy zespołu turbospr�-�arkowego.

Tabela 5. Uszkodzenia obudowy urz�dzenia doładowuj�cego

Rodzaj

uszkodzenia

Przyczyny

uszkodzenia

Skutki

uszkodzenia

Wewn�trzne p�kni�cia obudowy

Zewn�trzne p�kni�cia obudowy

- nagłe wył�czenie sil-

nika,

- mała ilo�� oleju silni-

kowego,

- zu�yty filtr powietrza,

-niepoprawne wywa�e-

nie wałka

turbospr��arki,

-,,ciała obce" w zassa-

nym powietrzu,

- złe parametry pracy

jednostki nap�dowej.

- brak mocy,

- wyciek oleju,

- gło�na praca,

- czarny kolor

spalin.

ródło: [9].

Page 10: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

56

3. Metody weryfikacji urz�dze� doładowuj�cych

Powy�sze uszkodzenia u�wiadamiaj� jak kosztowne mog� by� skutki nieprawidłowo eksploat-

owanego turbodoładowanego silnika spalinowego. Kluczowym aspektem zapobiegaj�cym

powy�sze zjawiska jest weryfikacja doładowania w jednostkach nap�dowych.

Metoda organoleptyczna jest najpopularniejszym sposobem sprawdzenia urz�dzenia doładowu-

j�cego w układzie. Cz�sto wi��e si� z demonta�em turbospr��arki, co w niektórych przypadkach

jest procesem skomplikowanym oraz pracochłonnym. Zweryfikowanie urz�dzenia metod� organo-

leptyczn� nie zawsze przynosi zamierzone rezultaty w postaci zlokalizowania defektu.

Organoleptyka cechuje si� niedokładno�ci�, a tak�e mała precyzyjno�ci� weryfikacji uszkodzenia

[6,9].

Wiele autoryzowanych serwisów metody organoleptyczne wspomaga nowoczesnymi urz�dze-

niami diagnostycznymi. Przykładem tego jest wideo endoskop ALK-1. Endoskopia opiera sie na

bezmonta�owej kontroli wn�trza urz�dzenia, przy pomocy specjalistycznych przyrz�dów endosko-

powych.

Rysunek 4. Endoskop ALK-1 wraz ze zdj�ciem weryfikacji wn�trza turbospr��arki

ródło: [9].

Istotnym parametrem umo�liwiaj�cym zweryfikowanie urz�dzenia doładowuj�cego jest ci�nie-

nie doładowania. Skontrolowanie powy�szej wła�ciwo�ci mo�liwe jest za po�rednictwem

diagnostyki pokładowej.

Po 2000 roku, pojazdy samochodowe produkowane s� ze znormalizowanym zł�czem diagno-

stycznym. Za po�rednictwem testerów diagnostycznych umo�liwiona jest weryfikacja

podstawowych parametrów pracy jednostki nap�dowej, które rejestrowane s� w rzeczywistych wa-

runkach w okre�lonym czasie. Powstałe warto�ci kreowane s� na podstawie wysyłanych sygnałów

z czujników montowanych w pojazdach.

Układ doładowania składa si� z kilku sensorów, jednym z najistotniejszych jest czujnik ci�nie-

nia doładowania. Główn� jego funkcj� jest oszacowanie warto�ci ci�nienia istniej�cego przed

przepustnic�. Sygnał z czujnika u�ywany jest do skorygowania korekty ci�nienia doładowania. Ob-

liczona warto�� przesyłana jest do sterownika pojazdu samochodowego, która weryfikowana jest za

pomoc� testera diagnostycznego.

Page 11: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

57

Efektywnym przyrz�dem weryfikuj�cym stan urz�dze� doładowuj�cych w silnikach spalino-

wych jest diagnoskop samochodowy. Praca urz�dzenia realizowana jest na zasadzie pomiarów

oscyloskopowych. Przyrz�d posiada liczne sondy pomiarowe, co umo�liwia zdiagnozowanie para-

metrów pracy silnika z ró�nych podzespołów. Diagnoskop FSA-720 jest przyrz�dem stosowanym

do weryfikacji powy�szych parametrów.

W diagnoskopie znajduje si� czujnik bezwzgl�dnego ci�nienia, który dokonuje pomiaru ci�nie-

nia doładowania silnika spalinowego. Nast�pnie przeprowadzona jest analiza powstałego przebiegu

oscyloskopowego. Powstały parametr uzyskiwany jest na podstawie pr�dko�ci obrotowej, ci�nienia

doładowania oraz temperatury silnika. Pomiar pr�dko�ci obrotowej realizowany jest przez pr�d t�t-nienia z akumulatora, a parametr ci�nienia doładowania oraz temperatury silnika uzyskiwany jest

poprzez sondy pomiarowe znajduj�ce si� w podzespołach silnika spalinowego [9].

Rysunek 5. Schemat poł�czenia diagnoskopu z turbospr��ark�

ródło: [6].

Jedna z dokładniejszych metod weryfikacji stanu urz�dze� doładowuj�cych polega na przeana-

lizowaniu korekcji niewywa�onych rdzeni turbospr��arek oraz wywa�eniu wirnika. Kontrola

powy�szych podzespołów przeprowadzona jest przy pomocy specjalistycznych urz�dze�. Maszyny

zostały zaprojektowane na potrzeby zakładów naprawczych oraz instytucji badawczych, rozwojo-

wych. Analiza rdzeni turbospr��arek odbywa si� na wysokoobrotowej dowa�arce. Precyzja pomiaru

zapewnia tolerancj� niewywa�enia ju� w pierwszym biegu pomiarowym. Korekcja przeprowadzona

zostaje po stronie koła kompresji przez zintegrowan� r�czn� szlifierk� pneumatyczn�. Urz�dzenie

wyposa�one jest w ró�ne adaptery, co umo�liwia weryfikacje zró�nicowanych turbospr��arek [9].

Opisana maszyna została zaprezentowana poni�ej.

Page 12: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

58

Rysunek 6. Maszyna do korekcji rdzeniu turbospr��arek

ródło: opracowanie własne.

Badanie wałka turbospr��arki wraz z kołem kompresji oraz turbiny odbywa si� na wywa�arce

do wirników turbospr��arek. Maszyna zapewnia bardzo dokładn� weryfikacj� elementów turbo-

spr��arek w zakresie niskich pr�dko�ci obrotowych. Poza układem roboczym urz�dzenie

wyposa�one jest w ekran dotykowy oraz elektroniczny system sterowania nap�dem. Powy�sza spe-

cyfikacja ułatwia kontrol� pr�dko�ci wywa�enia oraz zapewnia du�� wydajno��, a tak�e dokładno��pomiaru [9].

Poni�ej zaprezentowano urz�dzenie do wywa�enia wałków turbospr��arek.

Rzadko spotykan�, niezbyt popularn� metod� weryfikacji urz�dze� doładowuj�cych jest dia-

gnostyka wibroakustyczna. Turbospr��arka jest podstawowym elementem układu doładowania

w jednostkach nap�dowych. Składa si� z wirnika, którego charakteryzuje dynamika układu. Podsta-

wowym parametrem opisuj�cym wibroakustyk� s� drgania, generowane przez urz�dzenie.

Wi�kszo�� uszkodze� w układzie doładowania odzwierciedlana jest w postaci drga�. W eksploatacji

urz�dze� wirnikowych istotnym aspektem jest weryfikacja drga� elementów nie wiruj�cych. Bada-

nie mo�e zosta� przeprowadzone na obudowie czy korpusach ło�ysk. Zalet� tej metody jest

uniwersalno�� warunków prowadzonych bada� oraz brak konieczno�ci demonta�u urz�dzenia do-

ładowuj�cego [3,8].

Page 13: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

59

Rysunek 7. Urz�dzenie do weryfikacji wałków turbospr��arek

ródło: opracowanie własne.

4. Podsumowanie

Kluczowymi aspektem dla koncernów produkuj�cych silniki spalinowe jest zredukowanie tok-

sycznych spalin, zmniejszenie jednostkowego zu�ycia paliwa, a tak�e wzrost elastyczno�ci

jednostki nap�dowej. Poprawa wymienionych parametrów mo�e by� zrealizowana, w momencie

zastosowania układu doładowania w silniku spalinowym. Urz�dzenie doładowuj�ce w czasie obci�-�enia jednostki nap�dowej pracuje w ekstremalnych warunkach. Nara�one jest na zjawiska

termiczne oraz chemiczne gazów spalinowych, natomiast pr�dko�� obrotowa elementów wiruj�cych

przekracza warto�� 180 000 obr/min. Fakt ten u�wiadamia, w jak łatwy sposób mo�na uszkodzi�elementy podzespołu turbospr��arkowego. Wyłamane łopatki koła turbiny, p�kni�te koła kompresji,

uszkodzenia bie�ni wałka turbospr��arki oraz defekty systemu zmiennej geometrii to jedne z naj-

cz�stszych uszkodze� układu doładowania. Istotnym aspektem jest prawidłowa eksploatacja

turbodoładowanych jednostek nap�dowych. Nale�y pami�ta� o systematycznej wymiany podstawo-

wych cz��ci, płynów eksploatacyjnych (olej silnikowy, filtr oleju, filtr powietrza). Powy�sze

czynniki w decyduj�cy sposób wpływaj� na stan układu doładowania oraz efektywno�� przyrostu

mocy jednostki nap�dowej.

Aby zapobiec kosztownym naprawom, regeneracjom urz�dze� doładowuj�cych wa�nym

aspektem jest weryfikacja układu doładowania. Metody organoleptyczne swoj� prostot� sprawiaj�, i� staj� si� nieprecyzyjne oraz niedokładne. Cz�sto wspomagane s� przez specjalistyczne urz�dzenia

diagnostyczne. Przykładem tego jest urz�dzenie wideo endoskopowe. Umo�liwiaj� skontrolowanie

wn�trza urz�dzenia, bez wcze�niejszego demonta�u. Weryfikacja najistotniejszego parametru –

ci�nienia doładowania mo�liwa jest poprzez diagnostyk� pokładow�. Testery diagnostyczne za po-

�rednictwem zł�cza diagnostycznego przedstawiaj� parametry pracy podzespołów silnika

spalinowego. Powy�sze warto�ci powstaj� w wyniku wysyłanych sygnałów z czujników zamonto-

wanych w poje�dzie. Układ, charakteryzuj�cy si� stanem dynamicznym emituje drgania. Za pomoc�

Page 14: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Tomasz Kałaczy�ski, Marcin Łukasiewicz, Michał Liss,

Andrzej Sadowski, Ewa Kuli�, Hubert Wojciechowski

Studium uszkodze� i problemów eksploatacji turbospr��arek w pojazdach samochodowych

60

metody wibroakustycznej mo�liwe jest odzwierciedlenie uszkodze� urz�dze� doładowuj�cych

w postaci drga�. Do�wiadczony diagnosta jest w stanie prawidłowo zinterpretowa� otrzymane wy-

niki pomiaru, które �wiadcz� o stanie urz�dzenia doładowuj�cego.

Innowacyjne metody diagnozowania układu doładowania d��� do zminimalizowania awaryj-

no�ci urz�dze� doładowuj�cych oraz do prognozowania ich stanu zdatno�ci. Jednak kluczowym

czynnikiem w bezproblemowym u�ytkowaniu turbodoładowanych jednostek nap�dowych jest eks-

ploatacja zgodnie z wytycznymi producentów. Zapewnienie realizacji procedur eksploatacyjnych

turbospr��arek stanowi gwarancje ich niezawodno�ci.

Bibliografia

[1] Dudzi�ski W. i in., Struktura i własno�ci materiałowe ło�ysk �lizgowych turbospr��arek

współpracuj�cych z silnikami spalinowymi, nr 4/2002, Radom 2002.

[2] Idzior M. i in., Analiza wpływu warunków eksploatacji na stan techniczny turbospr��arek

doładowanych silników spalinowych, [w:] „Logistyka”, nr 3/2011, Warszawa 2011.

[3] Kałaczy�ski T., Liss M., Łukasiewicz M., Sadowski A., Wojciechowski H.: Analiza metod

badania turbospr��arek pojazdów samochodowych, Logistyka 4/2015, s. 3922–3931.

[4] Kałaczy�ski T., Łukasiewicz M., Karolewski D., Badania wpływu układu klimatyzacji na

parametry pracy pojazdów samochodowych, Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia

Zarz�dzania Wiedz� – 2014, vol. 68, s. 113–128, ISSN 1732-324X.

[5] Kowalewicz A., Doładowanie samochodowych silników spalinowych, Wyd. Politechniki Ra-

domskiej, Radom 1998.

[6] Liss M., �ółtowski B., Kałaczy�ski T., Łukasiewicz M.: Naprawa powypadkowa a wła�ci-

wo�ci konstrukcji no�nej pojazdów, Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia

Zarz�dzania Wiedz�, – 2014, vol 68, s. 176–190, ISSN 1732-324X.

[7] Mysłowski J., Doładowanie silników, WKiŁ, Warszawa 2006.

[8] Sadowski A, �ółtowski B, Kałaczy�ski T., Kozłowski T.: Badania symulacyjne układu na-

p�dowego samochodu ci��arowego, Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia

Zarz�dzania Wiedz�, – 2014, vol 69, s. 184–198, ISSN 1732-324X.

[9] Wojciechowski H., Ocena wpływu parametrów turbospr��arek na własno�ci eksploata-

cyjne dla wybranych pojazdów samochodowych, Praca magisterska, Bydgoszcz 2016.

[10] http://www.hoffman.auto.pl/uszkodzenia-turbosprezarek.pl, Dost�p:[2016.05.05].

[11] http://www.autocentrum.pl/blog/post/wymiana-oleju-filtrow-w-lady.17414.pl,Dost�p

[2015.05.05].

Page 15: Studium uszkodzeń i problemów eksploatacji ... · Nowoczesne silniki spalinowe pojazdów samochodowych charakteryzuj si stosunkowo nie-wielk pojemno ci skokow ,

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 79, 2016

61

THE STUDY OF DAMAGES AND EXPLOITATION PROBLEMS OF VEHICLES TURBOCHARGERS

Summary

The paper presents issues related with vehicles turbochargers exploitation prob-

lems and damage. The article also presents aspects concerning the causes and effects

of the most frequent recharging devices defects. Were described operating parameters,

as well as the proper operation of the charging system. The main part of this work

shows the typical turbocharger components damages. The next part of article present

methods of verification recharging devices, so we could lowering the probability of

damage, which has a direct influence on the turbochargers reliability.

Keywords: turbocharger, damage, exploitation

Tomasz Kałaczy�ski

Marcin Łukasiewicz

Michał Liss

Andrzej Sadowski

Ewa Kuli�Hubert Wojciechowski

Zakład Pojazdów i Diagnostyki

Wydział In�ynierii Mechanicznej

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy

e-mail: [email protected]