Oro suspaudimas prieš paduodant jį į degimo kamerą leidžia padidinti oro masę cilindre, o tai praplečia galimybes tobulinti darbo procesą, didinti kuro ekonomiškumą, galingumą ir mažinti kenksmingų teršalų emisiją ar šilumos apkrovas. Pirmieji eksperimentai šioje srityje vykdyti dar XIX amžiaus pabaigoje.
Turbokompresorių veikimo principai ir tipai
Nepaisant garbaus amžiaus, įpūtimo agregatai yra plačiai naudojami ir šiandien. Populiaresni yra įrenginiai, kuriuose kompresorius dirba ne nuo alkūninio veleno, o dėl turbinos ratą sukančių išmetamųjų dujų energijos. Alternatyva turbokompresoriams su mechaniniu kompresoriumi yra impulsinis „Siemens“ įpūtimas.
Mechaniniai kompresoriai
Iš konstrukcijų, kurios buvo sėkmingos pirmąjį praėjusio amžiaus trečdalį, šiandien labiausiai paplitę yra „Rutz“ tipo rotoriniai kompresoriai. Mechaninių įrenginių pranašumus ir trūkumus lemia jų stiprus ryšys su variklio velenu. Dėl šio ryšio variklis ir mechaninis kompresorius visada yra stipriai sujungti, nepriklausomai nuo variklio darbo režimų. Anksčiau mechaninius kompresorius dažniausiai montuodavo didelio tūrio varikliuose, siekiant padidinti jų galingumą. Šiandien, atvirkščiai, jie dažniau montuojami į sąlyginai nedidelius variklius ir suderinami taip, kad pagerintų cilindrų prapūtimą, sumažintų išmetamųjų dujų toksiškumą ir padidintų stūmoklinės dalies NVK.
Vokiečių firma, viena iš kompresorių naudojimo pionierių, iki šiol paiso „klasikos“, nuolat ją tobulindama. Pavyzdžiui, „Rutz“ kompresoriaus rotorius priverstas suktis 12 000 aps/min dažniu, kuris anksčiau atrodė nepasiekiamas. Tokių rotorių paviršiui naudojami ypatingi polimerai, leidžiantys maksimaliai sumažinti tarpus, o tai reiškia ir oro pratekėjimą aplenkiant rotorius. Galimybė efektyviai dirbti esant mažoms apsukoms mechaniniams kompresoriams yra labai svarbi, nes tai nuo seno buvo viena iš silpnų vietų. Viena iš svarbiausių priežasčių yra minėtas oro pratekėjimas kompresoriuje, kuris yra didesnis, kuo mažesnis menčių sukimosi greitis. Taip pat atsiliepia ir papildoma variklio apkrova, nes variklio galingumas esant mažoms apsukoms ir taip yra mažas, o jį dar verčia sukti kompresorių.
Turbokompresoriai
Su turboįpūtimu situacija yra visiškai atvirkščia, lyginant su mechaniniais kompresoriais. Pagrindinės variklio charakteristikos, tokios kaip galingumas, sukimo momentas ir kuro sąnaudos, smarkiai pagerėja įmontavus turbokompresorių. Tačiau konstruktoriams tenka pasistengti suderinti paties variklio darbą su įpūtimo agregatu ir įveikti forsavimo sukeltą azoto oksidų koncentracijos didėjimą išmetamosiose dujose.
Nors turbokompresorius buvo išrastas dar 1905 metais, plačiau pradėtas naudoti tik praėjus daugeliui metų. Turboįpūtimo agregato pagrindą sudaro velenas, ant kurio iš vienos pusės yra turbinos ratas, o iš kitos - kompresorius. Turbina, naudodama išmetamųjų dujų energiją, įsuka bendrą veleną, o kartu su juo ir kompresorių, kuris pasiunčia šviežią „užtaisą“ (dyzeliui orą, benzininiam varikliui - orą arba kuro ir oro mišinį) į cilindrus. Akivaizdu, kad kompresoriaus pajėgumas priklauso nuo to, kokiomis sąlygomis dirba turbina. Jeigu vairuotojas spaudžia akceleratorių, į cilindrus paduodama daug kuro, išmetamųjų dujų energija yra didelė, ir kompresoriui pakanka jėgų dirbti. Bet vos atleidus pedalą, agregatas liks su „bado daviniu“, ir kai iš jo vėl pareikalaus dirbti visa energija, gali sustreikuoti. Kad susidorotų su pereinamaisiais režimais, turbinos ratas padidinamas, kad jį geriau įsuktų išmetamosios dujos ir nebūtų jokios „duobės“. Bet kyla kitas pavojus: kai variklis pradės dirbti normaliu režimu, turbina ims „siūlyti“ kompresoriui pernelyg didelį galingumą.
Kaip veikia turbokompresorius! (Animacija)
Dviejų turbinų sistemos ir aušinimas
Turbokompresoriai yra ypač efektyvūs dyzeliniuose varikliuose, nes juose didesnis suspaudimo laipsnis ir išmetamųjų dujų slėgis. Visai neseniai firma „Opel“ pristatė naują įdomų agregatą, o tiksliau - įpūtimo sistemą šiems varikliams. Čia 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. Ši konstrukcija ištobulinta 1,9 litrų dyzeliniame variklyje koncepciniam automobiliui „Opel Vectra ORS“. Toks turboįpūtimas leido padidinti galingumą iki 156 kVt/212 AJ, o sukimosi momentas pasiekė 400 Nm! Įspūdingi 85 kVt/112 AJ iš litro kol kas yra dyzelių rekordas.
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 NVK esti ne tokie aukšti, kokie galėtų būti. Kad būtų išvengta šio „nesusipratimo“, po kompresoriaus oras praleidžiamas per specialų radiatorių (paprastai aliuminį), pagal konstrukciją analogišką esančiam aušinimo sistemoje. Kai kada siekiant sumažinti įpučiamo oro temperatūrą naudojamas aušinimo skystis, kartais - oro srovė, plūstanti judant mašinai.
Naujausi sprendimai ir tobulinimas
Konstrukcijos su dviem turboagregatais iš eksperimentinių automobilių jau persikėlė į serijinius. Didelio galingumo šiuolaikiniuose V formos varikliuose, pavyzdžiui, „Maibach“, 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. 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.
Pirmosios turbinos su keičiamos geometrijos kreipračiu atsirado dar šeštajame dešimtmetyje. Tokios turbinos yra paprasčiau pritaikomos darbui esant plačiam apsukų diapazonui, nes kreipračio mentes pasuka specialūs kumšteliai su pneumatine pavara. Konstruktoriai nepaliaujamai ieško naujų sprendimų, ir artimiausiu metu sistema tikriausiai dar patobulės. Mechaniniai kompresoriai, atsiradę prieš šimtą metų, neužleidžia pozicijų, nes šiuolaikinės technologijos leidžia gaminti „klasikinius kompresorius“ laikrodinių mechanizmų tikslumu. Turboįpūtimo rezervai juo labiau neišsemti.
Turbokompresorių remontas ir gedimų diagnostika
Mes, "TurboSystems", skubiai restauruojame sugedusius turbokompresorius. Tačiau pašalinti priežastį, nulėmusią turbokompresoriaus gedimą, privalo Jūsų servisas. Operatyviai remontuojame visų tipų turbokompresorius ir nemokamai konsultuojame automobilių servisų meistrus, padėdami nustatyti ir eliminuoti gedimo priežastį. Turbokompresorius yra skirtas didinti automobilio variklio galingumą.
Jei automobilis prarado galią ("netraukia"), sunaudoja pernelyg daug tepalų ar skleidžia dūmus - kuo greičiau kreipkitės į automobilį aptarnaujantį servisą. Jei neturite galimybės pristatyti turbokompresoriaus remontui patys, rekomenduojame naudotis „Siuntos autobusais“ paslaugomis. Surenkame klientų siuntas 2 kartus per dieną, todėl įvertinti turbokompresoriaus būklę galime ypatingai greitai. Tam, kad siunta nepaklystų, ant saugiai supakuotos turbinos dėžės rekomenduojame užklijuoti specialų šabloną. Parduodame naujus originalius arba restauruotus turbokompresorius lengviesiems automobiliams ir specialiajai technikai.
Dažnai pasitaikanti problema, dėl kurios variklis praranda galią, yra susijusi su turbokompresoriaus veikimu. Jei variklis, pavyzdžiui, "Voyager" 2.5TDS variklis "Fronteroje", nebetraukia po 2000 aps./min., ir nedega "check engine" lemputė, o variklis nedūmina ir nesipurto, tai gali reikšti, kad sistema dirba avariniu režimu dėl apribotų apsukų. Tokiu atveju būtina atlikti elektroninę diagnostiką ir nuskaityti klaidas.
Pavyzdžiui, esant "Voyager" varikliui su 2.5 TDS, reikėtų patikrinti, ar pirmas purkštukas yra elektrinis ir ar jo varža atitinka normą (apie 100-110 omų). Toks purkštukas dažniausiai stovi 3-iame cilindre.
Variklių ilgaamžiškumas ir priežiūra
VM Motori varikliai yra naudojami daugelyje automobilių. Jų kainos dažnai neatspindi variklio būklės. Dėl VM variklių gedimų, tokių kaip sudilę indėklai, įvorės ar sutrūkinėjusios galvos, dažnai būna kalta netinkama eksploatacija. Svarbu naudoti tinkamus tepalus (dėl indėklų ir įvorių) ir vengti važinėjimo šaltu, nepašildytu varikliu (dėl galvos gedimų). Taip pat CRD VM varikliuose pasitaiko purkštukų problemų, o jų išėmimas gali būti sudėtingas.