Turbokompresorius: Veikimo principai, gedimai ir priežiūra

Turbokompresorius, dažniau vadinamas tiesiog turbina, yra svarbi šiuolaikinių automobilių su vidaus degimo varikliais detalė, leidžianti mažiems varikliams išvystyti didelę galią ir išlikti ekonomiškiems. Mūsų mechanikai mato ir tikrina daugybę šiuolaikinių automobilių turbokompresorių. Turbinos buvimas automobilyje reiškia daugiau galios, malonesnį ir gyvesnį važiavimą. Turbina yra įspūdingas technologinis kūrinys, o šiais laikais ji labai dažnai naudojama ir benzininiuose, ne tik dyzeliniuose, varikliuose. Tai vienas paprasčiausių ir efektyviausių būdų padidinti variklio efektyvumą.

Kaip veikia turbina?

Turbokompresorius padidina vidaus degimo variklio našumą, įpūsdamas daugiau oro į degimo kamerą. Didesnis oro kiekis cilindre leidžia sudeginti daugiau degalų viename variklio cikle, o tai padidina galią ir efektyvumą. Turbina veikia panaudodama išmetamąsias dujas turbinos sukimui, kuri yra prijungta prie oro kompresoriaus.

Turbinos sandara

Daikto, vairuotojų vadinamo tiesiog turbina, iš tikrųjų reikėtų vadinti turbokompresoriumi, nes šis agregatas susideda iš dviejų dalių: dujų turbinos ir kompresoriaus, sujungtų į vieną agregatą. Turbokompresoriaus pagrindinis elementas - išcentrinis oro siurblys („šaltoji sparnuotė“) montuojamas ant to paties veleno, kaip ir dujų turbina. Pastarąją suka išmetamųjų variklio dujų srautas, sukdamas ant to paties veleno sumontuotas menteles („karštoji sparnuotė“). Veleno atramose yra riedėjimo arba slydimo guoliai. Pastarieji naudojami dažniau, nes juose esantis tepalas užtikrina slydimą ir papildomai aušina turbiną. Turbo šerdyje (CHRA) yra guoliai ir velenas, kuris gali suktis nuo 60 000 iki net 300 000 aps./min.

Veikimo principas

Procesas prasideda nuo variklio išmetamųjų dujų. Variklis, degindamas kurą, dideliu greičiu paleidžia išmetamąsias dujas, kurios nukreipiamos per išmetimo kolektorių į turbinos korpusą. Dujų turbinoje išmetamųjų dujų, išstumtų iš variklio cilindrų, energija paverčiama mechanine energija, ir per abi dalis jungiantį velenėlį perduodama kompresoriui, kuris suslegia tiekiamą į variklį orą. Išmetamosios dujos gali įsukti turbiną iki 50-200 tūkst. apsisukimų per minutę. Turbinos sparnuotė įtraukia aplinkos orą ir jį suspaudžia. Tada šis suslėgtas oras į variklio įsiurbimo kolektorių patenka didesniu slėgiu ir tankiu nei atmosferiniuose varikliuose. Padidėjęs oro tankis leidžia varikliui sudeginti daugiau degalų, todėl degimas efektyvesnis, o galia - didesnė.

Vienas iš turbinos apribojimų yra galios tiekimo vėlavimas, vadinamoji „turbopauzė“, kurią sukelia laikas, per kurį išmetamosios dujos turi išsukti turbiną iki reikiamo greičio. Šią problemą galima iš dalies spręsti naudojant mažesnius turbokompresorius, kurie įsisuka greičiau, tačiau jie negali užtikrinti pakankamo oro kiekio esant dideliems variklio sūkiams. Daugumoje variklių, kuriuose naudojama turbina, yra tarpinis aušintuvas (angl. „Intercooler“), kuris atvėsina suslėgtą orą prieš jam patenkant į variklį.

Nauda ir ekologija

Kas važinėjo senesniais dyzeliniais automobiliais be turbokompresoriaus ir persėdo į šiuolaikinį turbodyzelinį, pasakys: dinamiškesnis nei benzininis, galingas, o degalų sunaudoja trečdaliu mažiau nei benzininis. Taigi rezultatas - didesnė galia ir ekonomiškumas. Be to, dalis su išmetamosiomis dujomis išeinančios energijos grąžinama į variklį kaip suslėgtas oras, o pro išmetamąjį vamzdį išeinančiose dujose, palyginti su benzininiu varikliu, yra labai mažai tokių teršalų kaip anglies monoksidas (CO) ir angliavandeniliai (CH). Jei mažesnės degalų sąnaudos, vadinasi, mažiau į aplinką išmetama anglies dioksido (CO2) ir šilumos.

Turbinos gedimo požymiai

Sugedęs turbokompresorius gali paveikti variklio efektyvumą ir patikimumą. Yra įvairių požymių, kurie gali būti siejami su turbokompresoriaus gedimu. Tačiau jei atidžiai stebite, kaip dirba Jūsų automobilis, galite nesunkiai pastebėti dažniausiai pasitaikančių problemų įspėjamuosius signalus ir greičiau imtis veiksmų:

• Sumažėjusi galia ir lėtesnis įsibėgėjimas: Automobilis pastebimai prarado galią. Automobilio įsibėgėjimas atrodo lėtas, triukšmingas. Automobilis gana sunkiai išlaiko didelį greitį. Tai vienas iš lengviausiai pastebimų požymių. Jei automobilis sunkiai pasiekia įprastą greitį arba pasidarė vangus, tai gali būti dėl netinkamai veikiančios turbinos.
• Padidėjęs dūmingumas: Iš išmetimo vamzdžio sklinda dūmai. Neįprastai didelis išmetamųjų dujų kiekis, ypač jei dūmai yra mėlyni arba juodi, gali būti turbinos gedimo požymis. Mėlyni dūmai rodo alyvos sunaudojimą, o juodi dūmai gali reikšti oro ir degalų mišinio disbalansą. Kai alyva patenka į išmetimo sistemą, ji degdama išskiria išskirtinius mėlynus/pilkus dūmus.
• Pašaliniai variklio garsai: Keisti garsai, pvz., cypimas, metalo trinties arba barškėjimo garsas iš variklio skyriaus gali įspėti apie turbinos guolių arba sparnuotės problemas.
• Degėsių kvapas: Tai gali būti dėl alyvos nuotėkio iš sugedusios turbinos ir sąlyčio su įkaitusiais variklio komponentais.
• Variklio alyvos trūkumas: Neveikianti turbina gali praleisti alyvą į degimo kamerą, taip ją deginant kartu su degalais. Dėl to sunaudojama daugiau alyvos nei įprastai.
• „Check engine“ lemputė: Prietaisų skydelyje užsidega variklio gedimo lemputė. Daugumos šiuolaikinių automobilių kompiuteris gali atpažinti turbo gedimus, o prietaisų skydelyje pasirodys variklio patikros lemputė.
• Sumažėjęs slėgis: Jei pastebite staigų turbinos slėgio sumažėjimą spaudžiant akceleratoriaus pedalą arba įsibėgėjant, tai gali būti dėl turbinos pažeidimo. Jei pastebite, kad jūsų automobilis su turbo varikliu lėtai įsibėgėja, tai gali būti ženklas, kad sistema nesukuria reikiamo slėgio.
• Padidėjusios kuro sąnaudos: Dėl netinkamai veikiančios turbinos kuro degimas gali būti neefektyvus, todėl padidėja kuro sąnaudos.

Dažniausios turbinos gedimo priežastys

Kaip ir kitos automobilių dalys, turbokompresoriai dažniausiai genda dėl kelių būdingesnių priežasčių:

• Netinkamas tepimas ir alyvos užterštumas: Nepakankamai alyvos sistemoje arba alyva netinkama. Variklio alyva iš esmės yra jūsų automobilio kraujas. Kalbant apie turbokompresorių, jam reikalingas nuolatinis švarios, kokybiškos alyvos srautas. Alyvos trūkumas, netinkamai parinkta alyva arba prastos kokybės alyva gali sukelti teršalų kaupimąsi variklyje. Dėl seno ar netinkamo tepalo turbinos velenėlis gali perkaisti ir sugesti. Daugiausia turbos gedimų kyla dėl užterštos, per skystos arba per mažai keičiamos alyvos.
• Pašaliniai objektai: Kartais svetimkūniai, tokie kaip dulkių dalelės, nešvarumai, smulkūs abrazyvai, gali patekti į turbiną per kompresoriaus arba turbinos įleidimo angą. Jei pašalinis objektas patenka į kompresoriaus korpusą, jis dažnai patenka iš oro filtro. Priešingai, jei pašalinis objektas sugadina turbiną, problema dažniausiai kyla dėl paties variklio. Turbinos efektyvumas sumažės, jei pašaliniai objektai pradės gadinti kompresoriaus guolius ar turbinos mentes. Jei oro filtras pažeistas arba nešvarus, į turbinos kompresorių gali patekti smėlis ir dulkės, greitai nudildančios sparnelių kraštus.
• Korpuso įtrūkimai: Dėl korpuso įtrūkimų, atsirandančių jam susidėvėjus ar esant svetimkūniui, gali padidėti alyvos sąnaudos ir atsirasti alyvos nuotėkio pėdsakų.
• 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.
• Per didelis karštis: Dėl netinkamo aušinimo ar alyvos tiekimo turbinos komponentai gali deformuotis. Kai skundžiamasi silpna trauka arba mažu boost slėgiu, mechanikui kyla klausimas - kaltas variklis ar turbo?
• Agresyvus vairavimo stilius: Aukšti variklio sūkiai bei ilgas veikimas tuščiąja eiga gali prisidėti prie turbinos apkrovos ir gedimų. Jei turbinai neleidžiama tinkamai sustoti (iš karto užgesinamas variklis), ji gali greičiau susidėvėti ir tai gali paveikti jos dalis. Vairuotojui staigiai stabdant taip pat galima turbokompresorių sugadinti, mat jis nespėja sustoti po akseleravimo.
• Kuro kokybė: Dyzelinių variklių turbinoms kenkia ir prastos kokybės kuras. Dyzeline esančios kenksmingos sudegusios atskrieja ir prilimpa prie turbinos sienelių.
• Automobilio amžius ir rida: Turbinos turėtų tarnauti pakankamai ilgai, bet deja įvairios aplinkybės gerokai sutrumpina jų tarnavimo laiką. Nauja ir kokybiška turbina turėtų atlaikyti apie 200 tūkst. kilometrų, tačiau po to dažnai prasideda problemos.

Ką daryti sugedus turbinai?

Nors galima važiuoti su sugedusia turbina, tai nėra patartina. Kuo ilgiau važinėsite automobiliu su pažeista turbina, tuo daugiau bus sugadintas pats variklis, todėl remonto gali prireikti ne tik turbinai, bet ir varikliui. Kur kas geriau būtų neeksploatuoti jo ir nuvežti automobilį į remonto dirbtuves, kad būtų atlikta patikra ir remontas. Žinoma, 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.

Diagnostika ir remontas

Nustačius, kad turbina sugedo, realiai turite 2 variantus. Pirma, galite įsigyti visiškai naują turbiną ir ją sumontuoti - žinoma, tai tikrai nebus pigus „malonumas“. Arba, jei norite sumažinti išlaidas, turite galimybę atnaujinti, t.y. restauruoti turimą turbokompresorių. Natūralu, kad pirmenybė turėtų būti teikiama naujai turbinai, nes jai bus suteikta ilgesnė garantija ir ji tarnaus ilgiau nei atnaujinta. Jei įtariate turbinos gedimą, rekomenduojama pasikonsultuoti su kvalifikuotu mechaniku, kuris galėtų tinkamai nustatyti ir išspręsti iškilusias problemas.

Nuvykus į autoservisą, pirmiausia bus atlikta turbinos diagnostika: specialistai patikrins, ar jūsų turbina sugedo. Kartu bus patikrintas ir variklis, mat dėl sugedusio ar prastai veikiančio variklio gali sugesti ir turbina. Tada - sugedusios dalys pakeistos, o visa turbina išplauta. Į turbiną sudėtos naujos dalys, o turbokompresorius vėl įstatytas į transporto priemonę.

Sudėtingas remonto procesas

Taigi prieš remontą būtina įsitikinti, ar turbokompresorius tikrai sugedęs. O tai galima padaryti tik nuėmus turbokompresorių nuo transporto priemonės. Visų pirma atskiriama nuimto turbokompresoriaus šerdis. Šis procesas atrodo labai paprastas - atsuki keletą varžtų, ir turbokompresoriaus šerdis išimta. Iš tikrųjų nėra taip lengva, nes turbokompresorius sugenda dažniausiai ne naujų mašinų, o jau gerokai pavažinėtų. Aukšta temperatūra ir drėgmė tuos kelis varžtus paverčia surūdijusio metalo gabalėliais, taigi jie dažnai lūžta - tada juos reikia išgręžti ir pakeisti naujais.

Antroji procedūra - plovimas. Nuplaunamos visos turbokompresoriaus detalės, taip pat ir turbokompresoriaus šerdis. Susikoksavusi šerdis prieš tai mirkoma žibale, kad ištirptų visi nešvarumai ir dervos, dėl kurių matavimo rezultatai gali būti neteisingi. Be to, vizualiai nustatoma, ar nėra mechaninių pažeidimų.

Tada matuojamas turbokompresoriaus radialinis ir išilginis išdilimas. Jeigu abu parametrai neviršija ribų, tikrinamas tepalo laidumas. Tam naudojamas specialus stendas (tepalo slėgis - 4,5 baro, tepalo temperatūra - 70-90 laipsnių), papildytas priedu, matuojančiu tepalo debitą turbokompresoriui tepti. Šiuo stendu galima tikrinti visokius turbokompresorius - nuo labai mažų lengvųjų automobilių iki didelių sunkvežimių, traktorių, miško mašinų ir kitų. Tikrinama 15-20 minučių - tiek visiškai pakanka įsitikinti, kad turbokompresorius „neleidžia“ tepalo tiek iš turbinos, tiek iš kompresoriaus. Tikrinant matuojamas atskirai kiekvienos plokštumos disbalansas. Jeigu kyla kokių nors neaiškumų dėl padidėjusio turbokompresoriaus disbalanso, šerdis montuojama specialiame stende ir disbalansas nustatomas esant visiems sūkiams.

Turbinos priežiūra

Tinkamai prižiūrima turbina gali tarnauti ilgiau nei pats variklis. Tačiau be reguliarios priežiūros ją galima sugadinti vos per kelis tūkstančius kilometrų arba net per kelias minutes. Tvarkingas alyvos lygis, švarus oro filtras, šilta eiga prieš išjungiant variklį ir reguliari profilaktika servise užtikrins, kad turbo tarnautų net ilgiau nei pats variklis.

• Reguliarus alyvos ir filtrų keitimas: Reguliariai keiskite alyvą ir filtrus. Naudokite tik aukštos kokybės ir tinkamą alyvą. Pasidomėkite, kokią alyvą rekomenduoja automobilio gamintojas. Taip pat naudokite aukštos kokybės tepalo ir oro filtrus, nes jie atlieka labai svarbią funkciją.
• Variklio pašildymas: Ypač šaltuoju metų periodu pašildykite variklį prieš važiuodami. Pašilus varikliui, pašyla ir alyva, ko pasekoje ji geriau tepa turbiną. Sutepta turbina mažiau dėvisi.
• Variklio aušinimas po važiavimo: Po vairavimo sustojus, negesinkite variklio, leiskite kelias minutes jam atvėsti. Tai padeda išvengti turbinos perkaitimo.
• Kuro priedų naudojimas: Naudokite tinkamus kuro priedus, kurie padeda palaikyti turbinos švarą. Pvz., profesionalus ir itin veiksmingas turbinos valiklis JLM Diesel Turbo Cleaner padeda pašalinti nešvarumus ir suodžius. Tačiau svarbu suprasti, kad tai yra priežiūros priemonė, o ne esamo gedimo sprendimo būdas.

tags: #turbina #nuo #dirzo