Turbokompresoriaus šaltoji dalis ir jos reikšmė

Daugelis automobilių, ypač dyzelinių, turi turbokompresorius, kurie padidina variklio galią ir efektyvumą. Turbina yra sudėtingas mechanizmas, reikalaujantis tinkamos priežiūros ir laiku atliekamo aptarnavimo. Netinkamai eksploatuojama, turbina gali sugesti gerokai anksčiau nei pats variklis.

Turbokompresorius - tai prietaisas, varomas išmetamųjų dujų, kuris sujungtas velenu su kompresoriumi, pumpuojančiu orą į variklį. Šis procesas išnaudoja energiją, kuri kitaip būtų prarandama, todėl turbina tampa efektyviu būdu padidinti variklio našumą. Oro, paduodamo į degimo kamerą, suspaudimas leidžia padidinti jo masę cilindre, o tai praplečia galimybes ištobulinti darbo procesą, padidinti kuro ekonomiškumą ir galingumą, sumažinti kenksmingų teršalų arba šilumos apkrovas.

Turbokompresoriaus veikimo principas ir masės reikšmė

Turbokompresoriaus veikimas grindžiamas dujų srauto principu: išmetamosios dujos suka turbinos ratuką (karštoji dalis), kuris per veleną suka kompresoriaus ratą (šaltoji dalis), suspaudžiantį įsiurbiamą orą. Taip padidinamas oro kiekis variklyje, leidžiantis efektyviau sudeginti kurą ir padidinti galią. Didesnis oro kiekis cilindre leidžia sudeginti daugiau degalų viename variklio cikle, o tai padidina galią ir efektyvumą.

Esminis turbinos veikimo principas yra ne slėgis, o oro masė. Variklis paprastai įsiurbtų oro kiekį X (gramais), bet turbina „prigrūda“ į cilindrus oro kiekį Y, kur Y > X. Svoris (masė) yra svarbesnis matavimo vienetas, nes oro masė cilindre priklauso ne tik nuo slėgio, bet ir nuo temperatūros bei srauto. Keičiant turbiną ar turint pakeistą, nebegalima vadovautis slėgiu, buvusiu iki tol. Pavyzdžiui, 1 baras su turbina A yra visai kitas oro kiekis su turbina B. Svarbu, kad karbiuratoriui pakaktų benzino, o degimas nebūtų per daug agresyvus esant didesniam mišinio kiekiui.

Turbokompresoriaus sandara ir komponentai

Turbokompresorius susideda iš turbinos ir kompresoriaus, kuriuos jungia bendras guolių mazgas. Šiame mazge įprastai būna trys guoliai - atraminis, neleidžiantis rotoriui judėti išilgai ašies, ir du radialiniai, kurie laiko rotorių. Turbina yra karštoji mazgo dalis, o kompresorius - šaltoji.

• Turbina (karštoji dalis): Gaminama iš specialių karščiui atsparių lydinių, įprastai būna sraigės formos. Ją suka išmetamųjų variklio dujų srautas, sukdamas ant to paties veleno sumontuotas mentes.
• Kompresorius (šaltoji dalis): Susideda iš veleno, kuris prakišamas pro guolių mazgą, ir sparnuotės, kuri per veleną sujungta su turbinoje esančiomis mentėmis. Šis elementas yra išcentrinis oro siurblys, montuojamas ant to paties veleno kaip ir dujų turbina.
• Guoliai: Veleno atramose yra riedėjimo arba slydimo guoliai. Pastarieji naudojami dažniau, nes juose esantis tepalas užtikrina slydimą ir papildomai aušina turbiną. Atraminio guolio paviršius yra specialiai subraižytas gamybos proceso metu, kad ant jo užsilaikytų variklinė alyva.

UAB "Saldi Turbo" teikia aukštos kokybės turbinų dalis, tokias kaip turbinų remkomplektai, turbinų velenai, turbinų sparnuotės (frezuotos ir lygiai apdirbtu paviršiumi), turbinų vožtuvai, turbinų kartridžai (šerdys), turbinų back platos (lėkštutės), elektrinių aktuatorių dalys, turbinų geometrija (VNT) ir turbinų tarpinės.

Šalčio dalies ir suspausto oro aušinimas

Kadangi spaudžiamas oras šyla, jo tankis mažėja. Tai trukdo kompresoriui „pripumpuoti“ į cilindrus tiek šviežio „užtaiso“, kiek jis teoriškai galėtų. Atitinkamai dujų apykaitos kokybė ir variklio naudingumo koeficientas (NVK) esti ne tokie aukšti, kokie galėtų būti. Kad išvengtų šio „nesusipratimo“, po kompresoriaus oras praleidžiamas per specialų radiatorių (paprastai aliuminį), pagal konstrukciją analogišką esančiam aušinimo sistemoje, vadinamą oro aušintuvu (intercooleriu). Kai kada siekiant sumažinti įpučiamo oro temperatūrą naudojamas aušinimo skystis, kartais oro srovė, plūstanti judant mašinai.

Turbokompresorių tipai ir inovacijos

Mechaniniai kompresoriai

Pirmieji įpūtimo agregatų eksperimentai vyko XIX amžiaus pabaigoje. Nepaisant garbaus amžiaus, tokie agregatai naudojami ir nūdien. Mechaniniai įrenginiai, pavyzdžiui, „Rutz“ tipo rotoriniai kompresoriai, buvo populiarūs praėjusio amžiaus pirmąjį trečdalį. Jų pranašumai ir trūkumai sąlygojami jų stipraus ryšio su variklio velenu, kas užtikrina, kad variklis ir mechaninis kompresorius visada stipriai sujungti, nepriklausomai nuo variklio darbo režimų. Anksčiau mechaninius kompresorius dažniausiai montuodavo didelio tūrio varikliuose, o šiandien - į sąlyginai nedidelius variklius, kad gerintų cilindrų prapūtimą, mažintų išmetamųjų dujų toksiškumą ir didintų stūmoklinės dalies NVK.

Vokiečių firma, viena iš kompresorių naudojimo pionierių, paiso „klasikos“ iki šiol, nuolat ją tobulindama. Pavyzdžiui, „Rutz“ kompresoriaus rotorius priverstas suktis 12 000 aps/min dažniu. Tokių rotorių paviršiui naudojami ypatingi polimerai, leidžiantys maksimaliai sumažinti tarpus ir oro pratekėjimą. Galimybė efektyviai dirbti esant mažoms apsukoms mechaniniams kompresoriams yra labai svarbi, nes būtent tai buvo viena iš silpnų vietų dėl oro pratekėjimo kompresoriuje ir papildomos variklio apkrovos.

Turbokompresoriai

Nors turbokompresorius išrastas dar 1905 metais, plačiau pradėtas naudoti tik praėjus daugeliui metų. Alternatyva turbokompresoriams su mechaniniu kompresoriumi - impulsinis firmos „Siemens“ įpūtimas. Su turboįpūtimu variklio charakteristikos, tokios kaip galingumas, sukimo momentas ir kuro sąnaudos, smarkiai pagerėja. Tačiau konstruktoriams tenka pasistengti suderinti variklio darbą su įpūtimo agregatu ir įveikti forsavimo sukeltos azoto oksidų koncentracijos didėjimą išmetamosiose dujose.

Pagrindinės turbinos problemos yra „turbopauzė“ (turbo lag) ir detonacija. „Turbopauzė“ atsiranda, kai po akceleratoriaus paspaudimo reikia laiko, kol turbina įsisuks ir sukurs reikiamą slėgį. Šią problemą galima iš dalies spręsti naudojant mažesnius turbokompresorius, kurie įsisuka greičiau, tačiau jie negali užtikrinti pakankamo oro kiekio esant dideliems variklio sūkiams. Detonacija gali atsirasti, kai suspaustas oras, pumpuojamas į cilindrus, sukelia oro ir degalų mišinio sprogimą anksčiau, nei turėtų, dėl didelio oro temperatūros kilimo. Tai gali stipriai pažeisti variklį, todėl būtina naudoti aukštesnio oktaninio skaičiaus degalus.

Kintamos geometrijos turbinos (VNT)

Kintamos geometrijos turbinos, atsiradusios dar šeštajame dešimtmetyje, leidžia optimizuoti išmetamųjų dujų srautą, nukreipiamą į turbinos sparnuotę. Jų privalumas - gebėjimas efektyviau dirbti plačiame apsukų diapazone. Kreipračio mentes pasuka specialūs kumšteliai su pneumatine pavara. Kai variklis dirba mažomis apsukomis, visas išmetamųjų dujų srautas nukreipiamas į turbinos sparnuotę, taip padidinant oro padavimo ir suspaudimo srautą į įsiurbimo kolektorių. Esant dideliems variklio sūkiams ir dideliam išmetamųjų kiekiui, kintamos geometrijos sparneliai atsidaro, leisdami visam išmetamųjų kiekiui patekti ant sparnuotės, o pertekliniui - nutekėti į šoną. Gamykla „ККК, BorgWarner“ gamina patikimas ir pigias kintamos geometrijos turbinas su laisvai besisukančia sparnuote ant savo ašių, užtikrinančia maksimalų našumą bet kokiems variklio veikimo režimams.

Dvigubos (Twin Scroll) ir nuoseklaus įjungimo schemos

Konstrukcijos su dviem turboagregatais iš eksperimentinių automobilių jau persikėlė į serijinius. Didelio galingumo šiuolaikiniuose V formos varikliuose, pavyzdžiui, „Maybach“, naudojamos dvi lygiagrečios kompaktiškos turbinos. Nuoseklios įjungimo schemos naudojamos, kai būtina išgauti daugiau nei 3,5 barų slėgį, o tai ypač sunku pasiekti vienu įpūtimo agregatu. Oras pirmiausia suspaudžiamas žemo slėgio kompresoriumi, vėliau jis patenka į aukšto slėgio kompaktišką turbokompresorių ir tik tada į variklį.

Firma „Opel“ pristatė naują įpūtimo sistemą dyzeliniams varikliams, kurioje dvi turbinos dirba pagal gudrią kintamąją schemą. Kai alkūninis velenas sukasi iki 1800 aps/min, vožtuvas išmetamajame kolektoriuje įtraukia į darbą aukšto slėgio (iki 3,2 barų) mažąjį turbokompresorių. Iki 3000 aps/min abu agregatai dirba lygiagrečiai, o elektronikos kontroliuojamas vožtuvas tolygiai keičia išmetamųjų dujų, paduodamų į vieną ar kitą turbiną, tūrių santykį. Didysis kompresorius tuo metu suspaudžia orą, padidindamas slėgį įeigoje į mažąjį. Toks turboįpūtimas leido padidinti galingumą iki 156 kVt/212 AJ, o sukimo momentas pasiekė 400 Nm, kas yra įspūdingi 85 kVt/112 AJ iš litro ir kol kas dyzelių rekordas.

Turbokompaundas

Didelio litražo krovininių automobilių varikliams naudojamas, nors kol kas gana retai, turbokompaundas. Pirmasis kompresorius dirba kaip įprasta, o oras, paduodamas antrojo, suka variklio alkūninį veleną.

Dažniausios turbokompresoriaus gedimų priežastys

Kaip ir kitos automobilių dalys, turbokompresoriai dažniausiai genda dėl kelių būdingesnių priežasčių. Laiku atpažinti pirmuosius gedimo požymius yra būtina, kad būtų išvengta didesnių problemų ir brangesnių remonto darbų.

1. Netinkama alyva ir jos priežiūra

• Senas ar netinkamas tepalas: Dėl seno ar netinkamo tepalo turbinos velenėlis gali perkaisti ir sugesti.
• Alyvos užterštumas: Koksas, dervos, emulsijos, aušinimo skystis, suodžiai ir pan. Užteršta alyva gali pažeisti turbinos veleną.
• Nepakankamas alyvos kiekis: Nepakankamai alyvos sistemoje arba alyva netinkama.
• Sukimasis be tepalo: Nusisuko arba visiškai užstrigo tepalo siurblys, variklyje trūko tepalo, užsikišo suodžiais tepimo vamzdelis ar kiauravaržtis. Tai viena dažniausių gedimo priežasčių.

Variklio alyva yra jūsų automobilio kraujas. Ji sutepa pagrindines judančias dalis, apsaugo jas nuo korozijos ir palaiko vėsinimą. Turbokompresoriui reikalingas nuolatinis švarios, kokybiškos alyvos srautas.

2. Mechaniniai pažeidimai ir svetimkūniai

Kadangi turbokompresoriaus sparnuotės sukasi labai dideliais sūkiais (dažnai virš 100 tūkst. apsisukimų per minutę), todėl kiekvienas svetimkūnis turbinos viduje padaro labai daug žalos. Šie gedimai gali atsirasti netinkamai naudojant turbiną arba dėl vairuotojo kaltės.

• Pažeistos šaltosios pusės sparnuotės: Svetimkūniai kompresoriaus pusėje (aliumininėje kriauklėje): guminis tarpiklis, plastmasė, varžtai, akmenys, smėlis, skudurai.
• Svetimkūniai turbinos pusėje (dujų išmetimo kriauklėje): Trupantis išmetimo kolektorius, EGR aušintuvo sklendė ar kitos variklio dalys.
• Korpuso įtrūkimas: Jam susidėvėjus ar atsiradus svetimkūniui. Dėl to gali padidėti alyvos sąnaudos, atsirasti alyvos nuotėkio pėdsakų.
• Pažeisto ašelės metalo blogai aušinant.
• Šiukšlės iš variklio degimo kameros ir išmetimo kolektoriaus: Tokiu atveju nukenčia turbinos sparnuotė, esanti karštojoje dalyje.

3. Kitos priežastys

• Prastos kokybės kuras: Dyzelinių variklių turbinoms kenkia prastos kokybės kuras: dyzelinėje alyvoje esančios kenksmingos medžiagos sudegusios prilimpa prie turbinos sienelių.
• Kritinių turbokompresoriaus sūkių viršijimas: Savaiminis užsigazavimas, per mažas turbinos našumas.
• Detalių nuovargis: Katalizatoriaus, suodžių filtras DPF. Senatis, perkaitimas.
• Užkištas išmetimas: Katalizatoriaus, suodžių filtras DPF. Užsikimšęs katalizatorius sugadina guolius, ko pasekoje atsiranda disbalansas, o trupančio katalizatoriaus nuolaužos bombarduoja karštosios turbinos dalies kriauklę.
• Abrazyvas alyvoje: Drožia tepalo siurblys, įdėklai, paskirstymo velenėliai, grandinės.
• Automobilio amžius ir rida: Nors turbinos turėtų tarnauti pakankamai ilgai, įvairios aplinkybės gerokai sutrumpina jų tarnavimo laiką.
• Pažeistos tarpinės: Jei tarpinės tarp kompresoriaus ir variklio nusidėvi arba įtrūksta, alyva nutekės į išmetimo sistemą. Dėl to turbina turi daugiau dirbti, kad padidintų oro slėgį.

Turbinos ilgaamžiškumui svarbus ne tik tepimas, bet ir geras, idealiai švarus tepalas su pagerintomis tepimo savybėmis.

Turbinos gedimo simptomai

Viena iš pirmųjų indikacijų, kad jūsų automobilio turbina gali būti sugedusi, yra pastebimas variklio galios sumažėjimas. Kuo ilgiau važinėsite automobiliu su pažeista turbina, tuo daugiau bus sugadintas pats variklis, todėl remonto gali reikėti ne tik turbinai, bet ir varikliui.

• Variklio galios praradimas: Automobilis pastebimai prarado galią, įsibėgėjimas lėtas, triukšmingas, sunkiai išlaiko didelį greitį.
• Dūmai iš išmetimo vamzdžio: Juodi dūmai rodo per daug kuro patekimo į variklį, o mėlyni dūmai - alyvos nutekėjimą į variklio degimo kamerą.
• Keisti garsai iš variklio: Neįprasti garsai, tokie kaip švilpimas, šnypštimas ar šnarpštimas.
• Padidėjęs alyvos suvartojimas: Pastebimas alyvos nutekėjimas, didelės alyvos sąnaudos.
• Variklio gedimo lemputė: Daugumos šiuolaikinių automobilių kompiuteris gali atpažinti turbo gedimus ir prietaisų skydelyje pasirodys variklio patikros lemputė.
• Žemo kompresoriaus slėgio indikatorius prietaisų skydelyje.

Prevencinės priemonės ir priežiūra

Kad turbokompresorius veiktų patikimai, labai svarbi ir tinkama variklio priežiūra. Nors automobilis gali važiuoti su sugedusia turbina, bet kur kas geriau būtų neeksploatuoti jo ir nuvežti automobilį į remonto dirbtuves, kad būtų atlikta patikra ir remontas.

• Reguliariai keiskite alyvą ir filtrus: Naudokite tik aukštos kokybės ir tinkamą alyvą bei aukštos kokybės tepalo ir oro filtrus.
• Pašildykite variklį prieš važiuodami: Ypač šaltuoju metų periodu, pašildykite variklį prieš važiuodami, kad pašildyta alyva geriau teptų turbiną.
• Leiskite varikliui atvėsti po vairavimo: Po intensyvaus važiavimo negesinkite variklio iškart, leiskite jam kelias minutes atvėsti.
• Naudokite tinkamus kuro priedus: Kuro priedai, pavyzdžiui, „JLM Diesel Turbo“ valiklis, padeda palaikyti turbinos švarą ir užtikrinti pilną našumą. Tačiau tai yra priežiūros priemonė, o ne esamo gedimo sprendimo būdas.

Turbinos remonto galimybės

Nustačius, kad turbina sugedo, realiai turite du variantus:

1. Nauja turbina: Įsigyti visiškai naują turbiną ir ją sumontuoti. Tai bus brangiau, tačiau suteikiama ilgesnė garantija ir ilgesnis tarnavimo laikas.
2. Turbinos restauravimas: Atnaujinti t.y. restauruoti turimą turbokompresorių, siekiant sumažinti išlaidas. Turbinos remonto kaina dažniausiai svyruoja nuo 140 iki 270 eurų.

Remonto metu, jei statomas naujas kartridžas (pagrindinis turbinos mechanizmas), būtina apžiūrėti išmetimo sistemos būklę, ypač katalizatorių, nes netvarkingas katalizatorius yra pagrindinis turbinos gedimo kaltininkas.

Ką daryti, jei įtariate turbinos gedimą

Jei pastebėjote bet kurį iš minėtų simptomų, nedelskite ir kreipkitės į patikimą autoservisą. Turbokompresoriaus keitimas ar restauravimas yra sudėtinga procedūra, reikalaujanti specializuotų žinių ir įrankių. Nerekomenduojama bandyti atlikti šių darbų savarankiškai.

tags: #saltoji #turbinos #dalis