Turbinos Vožtuvo Reguliavimas ir Priežiūra: Išsamus Vadovas

Turbina - tai unikalus variklis, kuris padidina vidaus degimo variklio našumą, įpūsdamas daugiau oro į degimo kamerą. Dėl to automobilio variklis gali sudeginti daugiau degalų ir generuoti daugiau galios. Turbinos veikimo principas pagrįstas išmetamųjų dujų energijos panaudojimu turbinos variklio sukimui, kuris savo ruožtu sujungtas su oro kompresoriumi. Šis kompresorius įsiurbia ir suspaudžia įsiurbiamą orą, prieš tiekiant jį į variklį.

Turbinos pradėtos plačiau naudoti dar XX a. pradžioje, ypač lėktuvuose ir sunkiojo transporto priemonėse. Automobiliuose jos labiau išpopuliarėjo nuo 1980-ųjų, revoliucionuodamos automobilių rinką ir suteikdamos didžiulį potencialą gaminti gerokai našesnius variklius.

Turbinos veikimo principas ir komponentai

Turbinos veikimo procesas prasideda nuo variklio išmetamųjų dujų. Variklis, degindamas kurą, dideliu greičiu paleidžia išmetamąsias dujas, kurios per išmetimo kolektorių patenka į turbinos korpusą. Išmetamosios dujos eina per turbinos sparnuotę, priversdamos ją greitai suktis. Ši sparnuotė velenu sujungta su oro kompresoriumi kitoje turbinos pusėje, todėl turbinai besisukant, siurbiamas oras.

Turbinos sparnuotė įtraukia aplinkos orą ir jį suspaudžia. Tada šis suslėgtas oras į variklio įsiurbimo kolektorių patenka didesniu slėgiu ir tankiu nei atmosferiniuose varikliuose (varikliuose, kuriuose nėra turbinos). Padidėjęs oro tankis leidžia varikliui sudeginti daugiau degalų, todėl degimas tampa efektyvesnis, o galia - didesnė.

Viena iš svarbiausių turbinos funkcijų yra temperatūros, kuri susidaro suspaudžiant orą, reguliavimas. Daugumoje variklių, kuriuose naudojama turbina, yra tarpinis aušintuvas, kuris atvėsina suslėgtą orą prieš jam patenkant į variklį. Tai užtikrina didesnį oro tankį ir deguonies kiekį, kas dar labiau padidina degimo efektyvumą.

Turbokompresorių sudaro korpusas ir rotorius. Kompresoriaus dydį nulemia varikliui reikalingo oro kiekis ir turbinos sukimosi greitis. Kompresoriaus rotorius stipriai pritvirtintas prie turbinos ašies, taigi sukasi tokiu pat greičiu kaip ir turbinos rotorius. Taip įsiurbiamas oras nukreipiamas į rotoriaus periferiją ir menčių nubloškiamas link kompresoriaus korpuso sienelės. Dėl to oras suslegiamas ir per įleidžiamąjį kolektorių patenka į variklį.

Turbokompresorius sutepamas nuo variklio sutepimo sistemos. Ašies korpusas yra centrinė turbokompresoriaus dalis, esanti tarp turbinos ir kompresoriaus. Ašis sukasi slydimo guoliuose. Motorinė alyva kanalais nuteka tarp korpuso ir guolių, taip pat tarp guolių ir ašies. Paskutiniu metu atsirado konstrukcijų, kuriose guolis nejuda, o ašis sukasi alyvos vonelėje.

Kompresorius sandarinamas iš abiejų pusių įmontuojant alyvą sulaikančias tarpines. Iš abiejų pusių įmontuojami ir sandarinimo žiedai. Nors šie žiedai ir padeda išvengti alyvos nuotėkio, jie iš tiesų nėra sandarinimo tarpinės. Juos reikia laikyti elementu, apsunkinančiu oro nuotėkį tarp turbinos, kompresoriaus ir ašies korpuso. Įprastu turbokompresoriaus darbo režimu turbinoje ir kompresoriuje slėgis didesnis nei ašies korpuse.

Visi alyvos sandarikliai yra dinaminio tipo. Iš turbinos pusės sandarinimo žiedai išdėstyti grioveliuose (tiek ašies korpuse, tiek ir ant pačios ašies). Tokiu pat principu žiedai sumontuoti ir iš kompresoriaus pusės. Sandarinimo žiedai atlieka svarbiausią vaidmenį užtikrinant hermetiškumą. Sandarinimo žiedas sukasi tokiu pat greičiu kaip ir ašis. Slėgis kompresoriuje ir turbinoje išstumia alyvą į korpusą.

Turbininių mechanizmų naudojimas ir svarba

Turbininiai mechanizmai naudojami beveik bet kokios formos atsinaujinančiai energijai su mašinomis. Ar tai būtų kompresoriai, pūstuvai, ventiliatoriai, siurbliai ar turbinos - šie sprendimai apima pagrindinių komponentų, skirtų naudoti gaminant, sandėliuojant ar tiekiant atsinaujinančią energiją, asortimentą. Apskritai, turbininiai mechanizmai skirstomi į dvi kategorijas:

1. **Energijai gaminti:** garo turbinos, hidroturbinos ir dujų turbinos.
2. **Darbinio skysčio slėgiui didinti naudojant energiją:** garo turbinos, dujų turbinos ir variklių varomieji siurbliai, kompresoriai bei ventiliatoriai.

Turbininiai mechanizmai gali būti naudojami elektros energijos gamybai, automobilių procesams, kosmoso sistemoms ir kitoms įvairioms pramonės sritims. Kadangi šioje srityje plačiai naudojami turbininių mechanizmų sprendimai ir pažanga, būtina turėti geriausius šios klasės turbininių mechanizmų valdymo ir turbininių mechanizmų procesų sprendimus, siekiant užtikrinti optimalų našumą ir pasiekti energijos tikslus.

Turbina varomi procesų įrenginiai turi veikti nepertraukiamai dešimt ar daugiau metų. Tam reikia tvirtų valdiklių, patikimų mechaninių komponentų, kurie padėtų išvengti klaidingų išjungimų ir atlikti remontą bei bandymus internetu. Mechaniniai modernizavimo sprendimai gali pailginti turbininių mechanizmų valdymo įrangos tarnavimo laiką ir padidinti bendrą patikimumą, pagerinant vizualizaciją, diagnostiką ir simuliaciją, o tai padeda didinti eksploatacinį efektyvumą, užtikrinant greitesnį pristatymo laiką.

Turbinos slėgio matavimas ir nustatymas

Turbinos sukimosi dažnis siekia 200 000 apsukų per minutę. Visos detalės gaminamos su mažiausiomis užlaidomis ir surenkamos paliekant mikroskopinius konstrukcinius tarpelius. Todėl turbinos priežiūrą ir keitimą reikia patikėti specialiai mokytiems ir patyrusiems automobilių meistrams.

Norint pamatuoti turbinos sukuriamą slėgį, reikia įsigyti manometrą (geriausia su 0-2,5 bar skale) ir 5 m guminės žarnos, skirtos suspaustam orui. Guminę žarną reikia pajungti prie kitos žarnos, kuri prijungta prie juodo plastmasinio kolektoriaus (modeliuose su BOSCH kuro siurbliu tas kolektorius yra aliuminis), o kitas galas jungiasi prie daviklio, kuris ir valdo rodyklę prietaisų skydelyje.

Atliekant matavimus kelyje, pavyzdžiui, važiuojant lygiu keliu 3 pavara staigiai paspaudus nuo ~45 iki 65..70 km/h (važiuojant 70 km/h apsukos ~2500 aps./min), manometro rodyklė gali straksėti iki 0,3-0,4 bar. Važiuojant lygiu keliu 4 pavara ~85-90 km/h greičiu ir staigiai paspaudus iki 110 km/h (~2400 aps/min), manometras gali rodyti ~0,3-0,5 bar. Jei manometro skalė neužpildyta glicerinu, rodyklė gali drebėti.

Turbinos valdymo sprendimai ir ECU tuningas

Modernūs turbokompresoriniai varikliai vis dažniau yra valdomi elektroniniu būdu. Nors mechaninės turbinos savaime neturi programinės įrangos, jų darbo parametrai gali būti reguliuojami per variklio valdymo bloką (ECU - Engine Control Unit). Tai reiškia, kad turbinos veikimą galima keisti perprogramuojant variklio valdymo sistemą, keičiant boost slėgio kreives, kuro/oro santykį ir wastegate bei VGT (angl. Variable Geometry Turbocharger) vožtuvų veikimą.

Tradiciniai fiksuotos geometrijos turbokompresoriai (angl. Fixed Geometry Turbochargers) nėra programuojami, nes jie veikia mechaniškai, reguliuojami tik wastegate vožtuvo arba solenoidinio slėgio reguliatoriaus pagalba. Tačiau modernūs turbokompresoriai, tokie kaip kintamos geometrijos turbinos (VGT arba VTG), dažnai turi elektroninius aktuatorius, kuriuos valdo ECU.

ECU tuningas yra efektyvus būdas optimizuoti turbokompresoriaus veikimą, tačiau jis reikalauja profesionalumo ir tinkamos įrangos. Elektroniniu būdu galima valdyti boost slėgį, VGT aktuatorius, kuro/oro santykį bei turbinos reakciją į apkrovas. Neprofesionaliai atliekamas ECU tuningas gali sukelti rimtų problemų: mechaninius gedimus, variklio perkaitimą ar net visišką turbokompresoriaus gedimą.

Turbokompresoriaus konstrukcija tiksliai užprogramuota naudoti konkrečiam varikliui. Todėl griežtai draudžiama keisti kokius nors turbo įpūtimo sistemos nustatymus ir reguliavimus. Pavyzdžiui, bandant didinti įpūtimo slėgį, galima perkaitinti variklį ir pažeisti stūmoklius, cilindrų bloko galvutes arba variklio atramas.

Dažniausios turbinos gedimo priežastys ir požymiai

Nors turbinos turėtų tarnauti pakankamai ilgai, įvairios aplinkybės gerokai sutrumpina jų tarnavimo laiką. Pasak statistikų, tik apie 20 % atvejų kaltas būna pati turbina.

Priežastys:

• **Nepakankama arba netinkama alyva:** Variklio alyva yra automobilio kraujas. Turbokompresoriui reikalingas nuolatinis švarios, kokybiškos alyvos srautas. Alyvos trūkumas, netinkamai parinkta ar prastos kokybės alyva gali sukelti teršalų kaupimąsi variklyje ir abrazyvinį poveikį turbinos vidinėms dalims. Turbokompresoriaus šerdyje (CHRA) yra guoliai ir velenas, kuris gali suktis nuo 60 000 iki net 300 000 aps./min. Esant tokiems greičiams, alyvos švara ir tinkamas lygis yra gyvybiškai svarbūs.
• **Teršalai:** 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.
• **Pažeisti filtrai:** Pigus oro filtras gali nepraleisti reikiamo oro kiekio arba tiesiog nesulaikyti dulkių. Jei jis užsikemša, variklio karteryje kaupiasi slėgis. Jei oro filtras pažeistas arba nešvarus, į turbinos kompresorių gali patekti smėlis ir dulkės, greitai nudildančios sparnelių kraštus.
• **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.
• **Automobilio amžius ir rida:** Laikui bėgant turbinos gali sugesti ir sukelti įvairių problemų dėl natūralaus nusidėvėjimo.
• **Netinkamai veikiantis wastegate (by-pass vožtuvas) arba neatsidaranti iškrovimo sklendė (diverter valve).**
• **Klaidingai rodantis boost daviklis.**

Požymiai:

• Automobilis pastebimai prarado galią.
• Automobilio įsibėgėjimas atrodo lėtas ir triukšmingas.
• Automobilis gana sunkiai išlaiko didelį greitį.
• Iš išmetimo vamzdžio sklinda dūmai (mėlyni/pilki dūmai, jei dega alyva).
• Prietaisų skydelyje užsidega variklio gedimo lemputė.
• Nepakankamas boost slėgis.

Jei iš turbinos sklinda neįprasti garsai, pastebėjote alyvos nuotėkį arba vibraciją, nedelsdami sustabdykite ir patikrinkite variklį. Kuo ilgiau važinėsite automobiliu su pažeista turbina, tuo daugiau bus sugadintas pats variklis, todėl remonto gali reikėti ne tik turbinai, bet ir varikliui. Geriau neeksploatuoti automobilio su sugedusia turbina ir nuvežti jį į remonto dirbtuves, kad būtų atlikta patikra ir remontas.

Turbinos remontas ar keitimas?

Nustačius, kad turbina sugedo, yra du pagrindiniai variantai: įsigyti visiškai naują turbiną ir ją sumontuoti arba atnaujinti (restauruoti) turimą turbokompresorių. Nors nauja turbina suteiks ilgesnę garantiją ir tarnaus ilgiau, restauravimas gali būti pigesnis variantas, siekiant sumažinti išlaidas.

UAB „Turbobaltic“ paslaugos:

UAB „Turbobaltic“ teikia aukščiausios kokybės turbinos remonto paslaugas, įskaitant:

• Aktuatorių patikrą.
• Turbinos šerdžių balansavimą.
• Turbinos geometrijos reguliavimą.
• Diagnostiką, techninę priežiūrą ir konsultacijas.
• Turbinos sklendės (wastegate) remontą.
• Turbinos kintamos geometrijos (VNT) reguliavimą specializuotame stende.
• Elektroninių turbokompresorių pavarų (aktuatorių) diagnostiką, programavimą bei remontą.
• Sunkvežimių, autobusų ir specialiosios technikos turbinų remonto paslaugas.
• Hibridinių turbinų gamybą autosportui, pasižyminčias tolygiai kylančia slėgio kreive.

Remonto darbams naudojamos tik kokybiškos, pasaulyje pripažintų gamintojų bei tiekėjų detalės. Dviejų metų garantija suteikiama tiems, kurie turbiną (turbokompresorių) keičia specializuotame autoservise. Dirbdama turbina patiria stiprias mechanines apkrovas, kurias sąlygoja sukančių rotorių aukšta išmetamųjų dujų temperatūra (daugiau kaip 700°С) ir slėgis (iki 8 bar). Taip pat didelė apkrova tenka ir slydimo guoliams, kuriuose įmontuotas rotorius - sukimosi greitis siekia 200 tūkstančių ir daugiau apsisukimų per minutę.

Turbinos tinkama 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.

1. **Reguliariai keiskite alyvą ir filtrus:** Naudokite tik aukštos kokybės ir tinkamą alyvą, rekomenduojamą automobilio gamintojo. Nekreipkite dėmesio į gamintojų teikiamas alyvos keitimo terminų rekomendacijas, nes turbininiame variklyje alyvą reikia keisti nuvažiavus ne daugiau kaip 10000 km, o jei norite ilgai važinėti - kas 8 tūkstančius kilometrų. Keičiant alyvą būtina pakeisti alyvos ir oro filtrus.
2. **Pašildykite variklį prieš važiuodami:** Ypač šaltuoju metų periodu. Pašilus varikliui pašyla ir alyva, kuri geriau sutepa turbiną, sumažindama jos dėvėjimąsi.
3. **Leiskite varikliui atvėsti po važiavimo:** Po aktyvaus vairavimo, negesinkite variklio iš karto, leiskite jam apie 1 minutę dirbti tuščiąja eiga. Tai itin svarbu turbinoms su neaušinamu guolių korpusu, kuriuose aušinimo funkciją atlieka alyva. Dėl staigaus variklio užgesinimo, dingsta alyvos slėgis, alyvos tiekimas į karštą turbokompresorių sumažėja, todėl turbina perkaista, oksiduojasi ir užsikoksuoja, ant turbinos detalių paviršių susidaro kietosios abrazyvinės dalelės.
4. **Naudokite tinkamus kuro priedus:** Pavyzdžiui, profesionalus turbinos valiklis JLM Diesel Turbo Cleaner. Tai padeda sumažinti apnašų ir suodžių kaupimąsi, užtikrinant pilną turbinos našumą ir idealų oro ir degalų santykį. Šis valiklis yra prevencinė priemonė, o ne esamo gedimo sprendimo būdas.
5. **Kreipkitės į servisą pastebėjus gedimą:** Jeigu iš turbinos sklinda neįprasti garsai, pastebėjote alyvos nuotėkį arba vibraciją, nedelsdami sustabdykite ir patikrinkite variklį. Geriau neeksploatuokite automobilio su sugedusia turbina.

BOV (Blow-Off Valve) - nauda ir trūkumai

BOV (Blow-Off Valve) yra įtaisas, montuojamas tarp kompresoriaus ir droselio sklendės. Jo pagrindinė funkcija - išleisti perteklinį suslėgtą orą, kai staigiai atleidžiamas akseleratoriaus pedalas ir droselio sklendė užsidaro. Suspaustas oras, vietoje to, kad nuolatiniu srautu tekėtų į variklį, atsitrenkia į uždarytą sklendę. Turbina dėl savo inercijos toliau sukasi ir pumpuoja orą, todėl oro slėgis tarp turbinos ir droselio sklendės greitai kyla. Susidariusi aukšto slėgio banga keliauja atgal į kompresorių ir trenkiasi į kompresoriaus sparnelius. Tai sukelia panašų efektą kaip įkišus pagalį į dviračio stipinus, dėl ko kenčia kompresoriaus mentės ir veleno guoliai, be to, sumažėja turbinos apsisukimai, ir vėliau tenka gaišti laiką pakartotiniam jos įsukimui.

BOV pastebėjus smūgio bangą, išleidžia ją atgal į atmosferą arba į kompresoriaus įėjimą, taip apsaugodamas turbiną. BOV valdymo vamzdelis sujungtas su įsiurbimo kolektoriumi ir užtikrina, kad kolektoriuje susidarius vakuumui, BOV būtų atidaromas. Varikliui dirbant laisvomis apsukomis, įsiurbimo kolektoriuje susidaro pakankamai žymus vakuumas (~0.5-0.7 bar), kuris atidaro vožtuvą.

Trūkumai ir sprendimo būdai:

Kai BOV išėjimas yra atvertas į atmosferą, dirbantis laisvomis apsukomis variklis ima siurbti per jį aplinkinį orą, kuris yra nešvarus (nepraėjęs pro oro filtrą) ir nėra išmatuotas oro srauto matuokle.

1. **Reguliuojamo įtempimo spyruoklė (firminiuose atmosferiniuose BOV):** Galima sureguliuoti BOV vožtuvą taip, kad jis neatsidarytų esant laisvų apsukų vakuumui. Tačiau taip sureguliuotas BOV neatsidarinės, kai atleidžiamas akseleratoriaus pedalas, jei tuo metu slėgis nebus pakankamai didelis, kad įveiktų spyruoklės pasipriešinimą.
2. **Adatinis vožtuvas (bleed'eris):** Naudojamas susilpninti į BOV ateinantį signalą iš įsiurbimo kolektoriaus. Minusai - BOV bus mažiau jautrus.
3. **Solenoidinis vožtuvas:** Įterpiamas į BOV valdymo žarnelę ir aktyvuojamas tik tada, kai reikia išleisti perteklinį suspaustą orą (staigiai atleidus akseleratoriaus pedalą). Papildomai naudojamas nedidelis vienpusis vožtuvas, kuris aplenkia solenoidą, kai įsiurbimo kolektoriuje yra slėgis.
4. **Solenoidas, valdomas slėgio jungikliu:** Naudojamas specialus jungiklis, kuris įjungia elektros grandinę, pasiekus tam tikrą reguliuojamą slėgį.
5. **Didelis vienpusis vožtuvas:** Leidžia pertekliniam orui išeiti per BOV, tačiau neleidžia jo įsiurbti, taip iš esmės sprendžiant problemą.

tags: #turbinos #voztuvo #reguliavimas