Ant daugelio automobilių variklių galima pastebėti užrašą „turbo“, tačiau ne visi žino, ką tai reiškia, kaip šis įrenginys veikia, kokią naudą suteikia ir kaip tinkamai jį eksploatuoti. Šiame straipsnyje apžvelgsime turbokompresorių veikimo principus, tipus, priežiūrą ir įrankius, kurie padeda užtikrinti jo ilgaamžiškumą bei efektyvų remontą, įskaitant specializuotus testavimo rinkinius.
Turbokompresoriaus veikimo principas
Vienas paprasčiausių būdų padidinti variklio galingumą yra padidinti sudeginamo oro ir degalų kiekį. Vidaus degimo varikliai yra dujas naudojančios mašinos, kurioms norint užbaigti degimo taktą, degalus reikia maišyti su oru. Kai oro ir degalų santykis pasieks tam tikrą vertę, degalų pridėjimas nesukurs daugiau galios, išskyrus juodų dūmų ir nesudegusio kuro pašalinimą į atmosferą. Kuo daugiau degalų tiekiama į variklį, tuo tirštesni juodi dūmai. Todėl, viršijus oro ir degalų santykio ribą, padidinus degalų tiekimą, bus tik per didelės degalų sąnaudos, oro tarša, padidės išmetamųjų dujų temperatūra ir sutrumpės dyzelinio variklio tarnavimo laikas. Tai rodo, kaip svarbu varikliui padidinti oro kiekį.
Turbokompresorius, arba turbina, yra prietaisas, varomas išmetamųjų dujų, kuris sujungtas velenu su kompresoriumi, pumpuojančiu orą į variklį. Variklio išmetamosios dujos suka turbiną, kuri velenėliu suka priešingame mazgo gale esantį kompresorių. Pastarasis į variklio degimo kamerą tiekia padidintą oro kiekį. Kuo daugiau oro, tuo geriau sprogsta degalų mišinys, o rezultate žymiai pagerinamas variklio sukimo momentas ir jo galia.
Fizikiniai pagrindai
Prieš gilindamiesi į turbinos veikimą, verta suprasti pagrindinį fizikos dėsnį - idealių dujų dėsnį. Jis teigia, kad dujų temperatūra, slėgis ir tūris yra tarpusavyje susiję: suspaudžiant dujas, jų temperatūra kyla, o leidžiant dujoms plėstis, jų temperatūra ir slėgis mažėja. Spaudžiant orą, jis kaista ir plečiasi, todėl siekiant padidinti variklio galią, būtina į variklį patekti kuo daugiau oro molekulių, o ne tiesiog slėgio. Tam naudojamas oro aušintuvas (interkuleris), kuris aušina suspaustą orą, leisdamas varikliui gauti daugiau deguonies. Oro aušintuvas yra radiatorius, montuojamas tarp kompresoriaus ir variklio, aušinamas aplinkinio oro srautu.
Turbokompresoriaus privalumai ir trūkumai
Šis procesas išnaudoja energiją, kuri kitaip būtų prarandama, todėl turbina tampa efektyviu būdu padidinti variklio našumą. Didžiausias turbokompresoriaus privalumas yra tas, kad jis gali labai padidinti variklio galią nedidinant variklio darbinio tūrio. Variklyje su turbokompresoriumi maksimali galia gali būti padidinta maždaug 40 procentų ar daugiau, palyginti su varikliu be kompresoriaus. Tai reiškia, kad mažo tūrio variklis gali būti įkrautas, kad būtų sukurta tokia pati galia kaip ir didesnio tūrio variklis.
Nors didesnis oro kiekis reikalauja ir didesnio degalų kiekio, turbokompresorius leidžia pasiekti žymiai geresnę degalų ekonomiją, lyginant su analogiško pajėgumo, tačiau turbokompresoriaus neturinčiu, varikliu. Be to, variklis su turbina bus ir mažesnis, ir lengvesnis. Pavyzdžiui, dyzeliniai varikliai su turbokompresoriumi yra tiesioginio įpurškimo varikliai, kuriuose degalai cilindre sudarys spiralinį mišinį, kad oras ir kuras būtų geriau susimaišę, degimas yra idealesnis, todėl tai ne tik pagerina galią, sumažina degalų sąnaudas, bet ir labai sumažina išmetamųjų dujų kiekį.
Tačiau viskas turi privalumų ir trūkumų, o turbokompresorius nėra išimtis. Varikliui pritaikius išmetamųjų dujų turbokompresoriaus technologiją, eksploatacijos metu susidaręs maksimalus sprogimo slėgis ir vidutinė temperatūra labai padidės, todėl nukentės variklio mechaninės savybės ir tepimo savybės, taip pat padidės įsiurbiamo oro temperatūra. Bene vienintelė nepalanki charakteristika yra šiluminį variklio balansą pakeičiantis turbinos efektas, o tai labai svarbu kalbant apie variklio eksploataciją.
Turbokompresorių tipai
Turbinos būna kelių tipų:
- Fiksuotomis mentėmis: šio tipo turbinos yra ilgaamžiškiausios ir pigiausiai remontuojamos, tačiau jos suteikia efektą siauriausiame sūkių diapazone.
- Kintamos geometrijos mentėmis: šios turbinos, keisdamos menčių geometriją, veikia plačiame diapazone, tačiau judančių menčių mechanizmas yra subtilesnis ir brangiau remontuojamas.
- Dvigubos („twin scroll“): trečiojo tipo turbina apjungia abiejų pirmųjų dviejų gerąsias savybes: mažo diametro turbina veikia mažų sūkių diapazone, didelio diametro - aukštų sūkių diapazone. Taip pasiekiamas ir ilgaamžiškumas, ir gera trauka bet kokiame variklio sūkių diapazone.
Pagrindinės turbokompresorių problemos ir priežiūra
Didžiausia turbinų problema - jos veikia esant itin ekstremaliomis sąlygomis. Beprotišku greičiu (krovininiuose automobiliuose - 70-100 tūkstančių aps./min) besisukanti ir išmetamųjų dujų kaitinama turbina labai įkaista. O perkaitimas, didelės amplitudės temperatūrų kaita ir tepimo sutrikimai yra didžiausi turbokompresorių priešai. Norint išvengti šių priešų, pakanka tinkamai prižiūrėti variklį ir tinkamai juo naudotis.
Dažniausios gedimų priežastys
Ekspertai tvirtina, kad bemaž pusės turbinų gedimų priežastis yra tepimo sutrikimai. Variklio alyva ne tik tepa nepaprastas apkrovas patiriantį turbokompresoriaus guolį, bet ir aušina šį mazgą. Sumažėjęs alyvos slėgis varikliui veikiant laisvąja eiga nebus kenksmingas, bet pasiekus aukštus sūkius mažins kompresoriaus resursą. Alyvoje atsiradus pašaliniams objektams, paspartinamas visų tepamų paviršių dilimas. Norėdami išvengti tokių reiškinių, laiku keiskite variklio alyvą ir filtrus, palaikykite švarią tepimo sistemą. Visuomet rekomenduotina rinktis konkrečią, gamintojo nurodytą, alyvą.
Dar maždaug 40 procentų gedimų sukelia mentes sugadinantys smulkūs pašaliniai objektai, patenkantys iš variklio arba oro tiekimo sistemos. Bet koks pašalinis objektas, patekęs į didžiuliu greičiu besisukančią turbiną, sukels labai spartų mazgo dėvėjimąsi arba netgi visišką dalių susivirinimą. Tie objektai gali būti variklio detalių dalelės ar per oro filtrą patenkantys aplinkos nešvarumai. Todėl, be gamintojo reikalavimus preciziškai atitinkančio alyvos keitimo, svarbu atkreipti dėmesį ir į oro filtro keitimą. Per oro tiekimo sistemą patenkant kietosioms dalelėms, ant kompresoriaus menčių atsiranda smūgių žymės, o ilgainiui išsibalansavusios mentės ima lūžinėti. Tokie reiškiniai gali atsirasti ir įtrūkus orą tiekiančioms žarnoms.
Perkaitimas - trečioji priežastis. Naudojant nekokybiškus degalus arba esant netinkamam variklio reguliavimui turbina ima dar labiau kaisti. Apie jos perkaitimą rodo ant korpuso atsirandančios išblukusio atspalvio dėmės. Tokiam reiškiniui užsitęsus, korpusas ima trūkinėti, „iškepa“ tarpikliai ar net guoliai.
Tinkamos eksploatacijos taisyklės
Teisingo elgesio su turbokompresoriniais varikliais taisyklės yra paprastos, bet jų reikia nuosekliai laikytis:
- Variklio įšilimas: norėdami pailginti turbinos veikimo trukmę, rekomenduojama pradėti važiuoti, po variklio užvedimo praėjus bent minutei. Tai ypač aktualu šaltu oru, kai alyva sutirštėja. Per tą laiką alyva pasieks kompresoriaus guolius ir užtikrins tinkamą tepimą.
- Variklio atvėsinimas: automobiliui sustojus, variklį išjunkite tik leidę jam dar bent minutę veikti laisvąja eiga. Tai ypač svarbu po ilgo važiavimo, varikliui veikiant didele apkrova. Laisvoji eiga turbinai leidžia atvėsti ir tuomet ją galima saugiai stabdyti. To nepadarius, įkaitusi ir sustojusi turbina tiesiog „keps“, trumpindama savo guolių, tarpiklių ir korpuso ilgaamžiškumą.
- Reguliarus alyvos ir filtrų tikrinimas bei keitimas: svarbu reguliariai tikrinti alyvos kiekį ir keisti alyvą bei oro filtrą, naudojant gamintojo nurodytos specifikacijos produktus.
- Įsiurbimo sistemos sandarumas: visada patikrinkite įsiurbimo sistemos sandarumą. Dėl oro nuotėkio į kompresorių ir variklį įsiurbs dulkės, o tai sugadins kompresorių ir variklį.
Laikoma, kad turbokompresoriaus veikimo resursas prilygsta variklio resursui, tačiau, būdama jautri naudojimo sąlygų specifikai, turbina savo „gyvenimą“ paprastai baigia anksčiau. Tinkamai prižiūrimų variklių turbokompresoriai, važinėjant tolimaisiais reisais, gali atlaikyti bent milijoną kilometrų, tačiau skirtingos klimato sąlygos, kelio reljefas ir maršrutų sudėtingumas gali labai pakeisti mazgo tarnavimo laiką.
Gedimo simptomai ir diagnostika
Tolimųjų reisų sunkvežimiams labai svarbu nepatirti netikėtų gedimų. Todėl visas galimas problemas geriausia numatyti laiku. Kokie simptomai rodo artėjančią turbinos „mirtį“?
- Garsas: neįprastai intensyvėjantis švilpimas yra vienas iš požymių. Per sutrūkinėjusią tarpinę arba kompresoriaus korpusą prasiskverbiančios išmetamosios dujos arba siurbiamas oras skleidžia specifinį garsą.
- Vaizdas: apžiūrėkite, ar nematyti alyvos nutekėjimų. Išjungę variklį, nuimkite įsiurbimo ortakį ir apžiūrėkite menčių būklę. Ar ant jų nematyti pažeidimų? Ar mentės nesulankstytos, ar visos vietoje? Mentės turi suktis lengvai ir sklandžiai, be mažiausio strigimo. Guoliai negali klibėti.
- Dūmingumas ir tepalo sąnaudos: padidėjęs dūmingumas ir tepalo sąnaudos, kartais - sumažėjusi trauka. Degalų sąnaudos gali net nepasikeisti.
- Prietaisų skydelio indikatorius: aiškus požymis apie kompresoriaus poreikį remontui matomas prietaisų skydelyje. Reikia stebėti kompresoriaus spaudimą rodantį indikatorių. Nepakankamas spaudimas yra rimtas ir aiškus signalas, rodantis sistemos gedimą.
Turbokompresorių remontas ir testavimo rinkiniai
Turbokompresorius yra brangus mazgas, kurio kaina gali siekti maždaug 500-1000 eurų. Jo restauravimas kainuoja 300-550 eurų, o kintamos geometrijos turbinos remontas yra maždaug 10 proc. brangesnis.
Savarankiško remonto iššūkiai
Internete galima rasti daugybę pasiūlymų pačiam restauruoti turbinas, tačiau specialistai tokias idėjas kategoriškai neigia. Svarbiausias restauravimo procesas - turbinos balansavimas. 100 tūkstančių sūkių per minutę besisukanti turbina reaguos į mažiausią disbalansą, o tinkamam balansavimui reikalingos namudinėmis sąlygomis neprieinamos technologijos. Reikia įvertinti tai, kad turbinos detalių tolerancijos siekia vos keletą mikrometrų (1 mkm = 0.001 mm), todėl apie rankdarbius čia geriau pamiršti. Restauruojant keičiami guoliai, tarpikliai, turbinos ir kompresoriaus sparnuotės. Paprastai jie sumontuojami į senąjį korpusą, tuomet mazgas subalansuojamas, patikrinamas jo hermetiškumas. Gamintojų atstovai neužsiima turbinų restauravimu, tačiau siūlo galimybę seną kompresorių pakeisti į gamykloje restauruotą ir gamyklinę garantiją turintį mazgą. Lyginant su naujos turbinos pirkimu, toks pasirinkimas leidžia sutaupyti.
Testavimo rinkinys turbo sistemoms
Testavimo rinkinys turbo sistemoms (pvz., 17 vnt.) skirtas keleivinių ir krovininių automobilių su turbokompresoriniais varikliais (dyzeliniais ir benzininiais) testavimui. Šis rinkinys leidžia greitai ir profesionaliai nustatyti nutekėjimus oro aušintuvo ir turbokompresoriaus sistemų komponentuose. Slėgio nuostoliai gali būti lengvai nustatomi rankiniu būdu arba naudojant nuotėkio purškalą. Tokie rinkiniai yra esminė dalis siekiant efektyviai ir tiksliai diagnozuoti turbokompresoriaus sistemos problemas, leidžiant sutelkti dėmesį į tikrosios problemos sprendimą.
Padidinkite dyzelinio sunkvežimio nuotėkio testą
Įrankiai turbokompresorių sistemų priežiūrai ir remontui
Turbokompresoriaus remonto valdymas yra daug lengvesnis naudojant tinkamus įrankius. Darbas su turbokompresoriais be tinkamos įrangos sukelia nusivylimą ir galimai neveiksmingą remontą. Ir atvirkščiai, tinkamus įrankius laikant savo garaže sudėtingas turbokompresoriaus remontas paverčia valdomomis užduotimis. Štai svarbiausi įrankiai:
- Dinamometrinis raktas: per didelis priveržimas gali sugadinti dalis, o nepakankamas priveržimas kenkia agregato stabilumui. Štai kodėl mechanikai, kurie reguliariai atlieka turbokompresoriaus remontą, dažnai dinamometrinį raktą įvardija kaip vieną iš svarbiausių įrankių laikyti garaže.
- Lizdų ir reketų rinkinys: „Turbo“ sistemose dažnai naudojami varžtai ir tvirtinimo detalės ankštose ar nepatogiose vietose. Geras lizdų ir reketų rinkinys leidžia lengvai ir greitai pasiekti šias vietas. Pasirinkite įvairių dydžių lizdus, įskaitant gilius lizdus, kad tilptumėte į įvairius įprastus turbokompresoriaus komponentus.
- Įrankiai elektrinėms pavaroms: šiuolaikinės turbinos dažnai turi elektrines pavaras, kurios reguliuoja oro srautą ir padidina slėgį. Netinkamai sureguliuotos arba netinkamai veikiančios pavaros sukelia veikimo problemų ar net turbokompresoriaus gedimą. Nuimant ar montuojant elektrines pavaras, tinkamas reguliavimo įrankis apsaugo nuo pažeidimų ir užtikrina tikslumą.
- Įrankiai vakuuminėms linijoms: turbokompresoriai naudoja vakuumines linijas, kad valdytų išmetimo vožtuvus ir kitus svarbius komponentus. Vakuuminės sistemos nuotėkis arba gedimai sumažina našumą ir sukuria netaisyklingą stiprintuvo veikimą. Naudodamiesi šiuo įrankiu išvengsite nereikalingų dalių keitimo ir sutelksite dėmesį į tikrosios problemos sprendimą.
- Patikrinimo kamera: padeda vizualizuoti sunkiai pasiekiamas vietas turbokompresorių sistemose. Naudodami apžiūros kamerą galite įvertinti žalą, patikrinti, ar nėra pašalinių daiktų, arba apžiūrėti, ar nėra įtrūkimų be didelio išmontavimo.
Laikydami šiuos įrankius savo garaže, padidinate savo gebėjimą atlikti turbokompresoriaus remontą efektyviai ir užtikrintai.
Apibendrinant, turbokompresorius yra galingas įrankis, leidžiantis padidinti automobilio variklio efektyvumą ir galią. Tinkamos naudojimosi taisyklės nėra sudėtingos: laiku keičiama, gamintojo reikalavimus atitinkanti alyva ir alyvos bei oro filtrai, leidimas turbinai įšilti ir atvėsti užvedus variklį arba prieš jį išjungiant, taip pat tolygus automobilio greitėjimas suteikia galimybę maksimaliai prailginti šio mazgo tarnavimo laiką. O išeikvojus turbinos resursą, yra galimybė ją restauruoti, taip sutaupant bemaž du trečdalius naujo mazgo kainos. Visada rekomenduojama naudoti specializuotus įrankius ir testavimo rinkinius, kurie užtikrina tikslumą ir efektyvumą atliekant diagnostiką ir remontą.
tags: #automobilio #turbo #rinkinys