Turbokompresorius - tai kompresorius arba oro siurblys, kuris veikia nuo turbinos. Turbina sukasi naudodama panaudotų dujų srovės energiją, o dyzelinio variklio turbokompresorius gali suktis nuo 1000 iki 130 000 aps./min. Turbokompresorius yra vienas iš svarbiausių šiuolaikinių automobilių variklių komponentų, užtikrinantis didesnę galią ir efektyvumą. Nors turbokompresoriaus veikimo principas itin paprastas, pats įtaisas yra gana sudėtingas ir reikalauja ne tik atskirų jo komponentų visiško veikimo darnumo, bet ir idealios jo atitikties varikliui, prie kurio jis primontuotas. Turbinos buvimas automobilyje reiškia daugiau galios, malonesnį ir gyvesnį važiavimą.
Turbokompresoriaus veikimo principas
Vidaus degimo variklis „kvėpuoja“: jis įtraukia oro ir kuro energijai gauti. Ši energija gimsta oro ir kuro mišinio užsidegimo momentu. Likučiai, likę po sudegimo, pašalinami. Turbokompresorius iš esmės yra oro siurblys. Karštos išmetamosios dujos, susidarančios degant kuro mišiniui, iš variklio nukreipiamos į pirmo, „turbininio“ turbokompresoriaus rato mentes ir priverčia jį suktis. Šis ratas yra ant vienos ašies su kitu, „kompresoriniu“ turbinos ratu. Abu ratai pradeda suktis vienodu greičiu.
Kompresorius įtraukia per oro filtrą šviežio oro, suspaudžia jį ir suspaustą išleidžia į variklio įleidžiamąjį kolektorių. Teoriškai egzistuoja turbinos ir turbokompresoriaus kompresoriaus galingumų pusiausvyra: kuo daugiau energijos turi panaudotos dujos, tuo greičiau suksis turbina. Šis komponentas suspaudžia įsiurbimo sistemos įsiurbiamą orą. Prieš orui pasiekiant cilindrus, jis aušinamas tarpinio oro aušintuvo (interkulerio) pagalba. Interkuleris sumažina suspausto oro temperatūrą ir taip padidina jo kiekį tūrio vienete, vadinasi, į variklio degimo kamerą patenka daugiau oro, leidžiančio efektyviau sudeginti kurą ir padidinti galią.
Deja, turbinos turi ir tam tikrų apribojimų. Vienas iš iššūkių yra galios tiekimo vėlavimas (turbo lag), kurį sukelia laikas, per kurį išmetamosios dujos turi išsukti turbiną iki reikiamo greičio. Pažangus dizainas padėjo sumažinti šį turbinos vėlavimą, tačiau tai vis tiek tebėra aktuali problema dar ir šiandien.
Turbokompresoriaus sandara
Turbokompresorius sudaro keletas pagrindinių komponentų:
- Turbina: Sudaro korpusas ir rotorius. Panaudotos dujos iš išleidžiamojo variklio kolektoriaus patenka į priimamąjį turbokompresoriaus atvamzdį.
- Kompresorius: Sudaro korpusas ir rotorius. Kompresoriaus dydį nulemia varikliui reikalingo oro kiekis ir turbinos sukimosi greitis. Prie plonesnio ašies galo montuojamas kompresoriaus rotorius; ten yra sriegis, ant kurio užsukama apsauginė veržlė rotoriui pritvirtinti.
- Ašis: Turbina tiesiogiai jungiama su kompresoriumi tvirta ašimi. Prie ašies stipriai pritvirtinamas turbinos rotorius ir kompresoriaus rotorius, taigi jie sukasi tokiu pat greičiu. Ašis sujungimo vietoje tuščiavidurė, kas apsunkina šilumos perdavimą iš turbinos rotoriaus į jos ašį. Iš turbinos pusės ašyje yra įdubis, kuriame - sandarinimo žiedas.
Turbinos sukimosi greitis priklauso nuo jos korpuse esančio kanalo dydžio ir formos. Tai primena laistymo žarną: kuo labiau pirštu uždengiate išeinamąją angą, tuo toliau trykšta vandens srovė. Turbinų korpusai smarkiai skiriasi priklausomai nuo naudojimo srities:
- Vieno kanalo korpusas: Sistemoje su nuolatiniu slėgiu naudojama tik slenkamojo judėjimo panaudotų dujų energija, šiuo atveju tegali būti naudojami tik turbinų korpusai su vienu kanalu.
- Dvigubo kanalo korpusas: Esant tokio tipo korpusui tampa įmanomas impulsinis dujų srovės judėjimas ir galima sulaukti rezonansinių reiškinių. Kiekviena srovė paskirstoma visame turbinos rotoriaus paviršiuje.
Didelių matmenų turbokompresoriuose dažnai įmontuojamas papildomas žiedas su nukreipiamosiomis mentėmis. Jis palengvina panaudotų dujų nuolatinės srovės sukūrimą turbinos rotoriuje ir leidžia reguliuoti srovę. Turbinos korpusas liejamas iš temperatūrai atsparaus lydinio, o turbinos rotorius taip pat gaminamas iš aukštos kokybės medžiagų, atsparių aukštai temperatūrai.
Turbinos su kintama geometrija (VNT)
Turbokompresoriai su kintama geometrija (VNT) yra sudėtingesni nei įprasti turbokompresoriai. Jų pagrindinis privalumas yra gebėjimas optimizuoti turbinos darbą įvairiais variklio sūkiais. Tai pasiekiama reguliuojant išmetamųjų dujų srautą, kuris patenka į turbinos sparnuotę, keičiant krypties mentelių kampą. Ši sistema leidžia išvengti turbosūkdaugio (turbo lag) esant žemiems sūkiams ir užtikrina maksimalią galią aukštuose sūkiuose.
Turbinos kintamos geometrijos reguliavimas yra kritinis veiksnys siekiant užtikrinti optimalų turbokompresoriaus našumą. Visi turbokompresoriai su kintama geometrija (VNT) turi būti reguliuojami geometrijos reguliavimo stende. Pažangios turbinos geometrijos reguliavimo staklės sukurtos tiksliai ir efektyviai nustatyti bei reguliuoti kintamos geometrijos turbinų (VNT/VGT) sistemų veikimą. Šios staklės užtikrina nepriekaištingą turbokompresoriaus našumą, padidindamos variklio efektyvumą ir ilgaamžiškumą.
Kaip veikia kintamos geometrijos kintamo purkštuko VGT VNT turbokompresoriai
Tepimas ir sandarinimas
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 ir sandarinimo žiedus. Šie žiedai, nors ir padeda išvengti alyvos nuotėkio, iš tiesų nėra tikrosios 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, o 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. Kai variklis dirba mažomis apsukomis arba be apkrovos, už rotoriaus susidaro mažesnio slėgio zona. Alyva, tekanti nuo sandarinimo žiedų, nuteka vidine plokštelės puse žemyn, t. y. link angos alyvai nutekėti. Jei kompresoriuje susidarytų vakuumas, dujos įsiurbiamos lengviau nei gerokai sunkesnė alyva. Iš turbinos pusės alyvos nukreipimo problema ne tokia svarbi, turint omenyje, kad normaliomis sąlygomis slėgis turbinoje visada didesnis negu ašies korpuse.
Bet kokioje ašies korpuso konstrukcijoje numatyta šilumos mainų sumažinimo būtinybė tarp turbinos su sandarinimo žiedais ir kompresoriaus. Šiuo tikslu iš turbinos pusės įmontuojama termoizoliacinė plokštelė, o ašies korpuse yra daugybė elementų šilumos mainams.
Dažniausios turbinos gedimų priežastys
Turbinos gedimas kyla dėl dviejų priežasčių - ne laiku ir nekokybiškai atliktos automobilio techninės priežiūros arba jo eksploatacijos ribiniuose režimuose. Kaip ir kitos automobilių dalys, turbokompresoriai dažniausiai genda dėl kelių būdingesnių priežasčių:
- 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. Gali užkimšti turbinos tepimo liniją.
- Nepakankamas alyvos kiekis arba netinkama alyva: Variklio alyva yra automobilio „kraujas“, sutepantis judančias dalis, apsaugantis nuo korozijos ir vėsinantis. Turbokompresoriui reikalingas nuolatinis švarios, kokybiškos alyvos srautas. Alyvos trūkumas, netinkamai parinkta arba prastos kokybės alyva gali sukelti teršalų kaupimąsi variklyje ir abrazyvinį poveikį turbinos vidinėms dalims.
- Alyvos perkaitimas: Dažnai išprovokuojamas, kai variklis po intensyvaus važiavimo atvėsta nepakankamai.
- Mechaniniai pažeidimai ir svetimkūniai:
- Pašaliniai daiktai: Kadangi turbokompresoriaus sparnuotės sukasi labai dideliais sūkiais, kiekvienas svetimkūnis turbinos viduje padaro labai daug žalos. Dulkių dalelės, nešvarumai, smulkūs abrazyvai gali patekti per kompresoriaus įleidimo angą (dažnai dėl pažeisto oro filtro) arba turbinos įleidimo angą (problema dažniausiai kyla dėl paties variklio, pvz., trupantis išmetimo kolektorius).
- Pažeistos šaltos pusės sparnuotės.
- Korpuso įtrūkimai: Dėl susidėvėjimo ar svetimkūnio atsiradus įtrūkimams.
- Pažeistas ašelės metalas: Dėl blogo aušinimo.
- Kitos priežastys:
- Prastos kokybės kuras: Dyzelinėje alyvoje esančios kenksmingos medžiagos sudegusios atskrieja ir prilimpa prie turbinos sienelių.
- Kritinių turbokompresoriaus sūkių viršijimas: Gali įvykti dėl savaiminio užsigazavimo arba per mažo turbinos našumo.
- Detalių nuovargis: Katalizatoriaus, suodžių filtro DPF senatis, perkaitimas.
- Užkištas išmetimas: Katalizatoriaus, suodžių filtras DPF.
- Abrazyvas alyvoje: Drožia tepalo siurblys, įdėklai, paskirstymo velenėliai, grandinės.
- Sukosi be tepalo: Dėl nusisukusio ar užstrigusio tepalo siurblio, tepalo trūkumo variklyje, užsikimšusio tepimo vamzdelio ar kiauravaržčio.
- Sudejinamas prisotintas mišinys dėl oro nuotėkio slėgimo magistralėse ir/arba tarpiniame suslėgto oro aušintuve.
- Įtrūkęs ir/arba deformuotas turbinos korpusas, kai sparnuotė liečia trūkių kraštus.
Turbinos gedimo simptomai
Laiku atpažinti pirmuosius gedimo požymius yra būtina, kad būtų išvengta didesnių problemų ir brangesnių remonto darbų. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių turbinos gedimo požymių:
- Sumažėjusi variklio galia ir lėtesnis įsibėgėjimas: Automobilis neįgauna galios, ypač akseleruojant. Gali padidėti kuro sąnaudos ir pačių dujų nuodingumas.
- Padidėjęs dūmingumas iš išmetimo vamzdžio:
- Mėlyni dūmai: įspėja apie alyvos sunaudojimą, kas gali reikšti, kad alyva per turbiną patenka į degimo kamerą.
- Juodi dūmai: rodo per daug kuro patekimo į variklį arba oro ir degalų mišinio disbalansą dėl prasto turbinos veikimo.
- Keisti garsai iš variklio: Švilpimas, šnypštimas, kaukimas, metalo trinties ar barškėjimo garsas iš variklio skyriaus gali įspėti apie turbinos guolių arba sparnuotės problemas.
- Padidėjęs alyvos suvartojimas: Neveikianti turbina gali praleisti alyvą į degimo kamerą, taip ją deginant kartu su degalais. Tai gali sukelti alyvos nuotėkio pėdsakų.
- „Check engine“ lemputė: Daugumos šiuolaikinių automobilių kompiuteris gali atpažinti turbo gedimus, o prietaisų skydelyje pasirodys variklio patikros lemputė.
- Sumažėjęs slėgis: Staigus turbinos slėgio sumažėjimas spaudžiant akceleratoriaus pedalą arba įsibėgėjant, gali būti dėl turbinos pažeidimo.
Ką daryti, jei įtariate turbinos gedimą?
Jei pastebėjote bet kurį iš minėtų simptomų, nedelskite ir kreipkitės į patikimą autoservisą. Atminkite, kad turbinos gedimas kyla ne dėl turbokompresoriaus problemų! Jeigu turbina pažeista, tai prieš ją remontuojant arba keičiant, labai svarbu rasti ir pašalinti gedimo priežastį. Gali būti, kad kaltas variklis. Jeigu jo nesuremontuosime, vietoje sugedusios turbinos įstatytas naujas agregatas greitai išeis iš rikiuotės. Toliau važiuoti su sugedusia turbina nėra patartina, kadangi galite sukelti dar didesnę žalą automobiliui bei pavojų saugumui. Kuo ilgiau važiuosite automobiliu su pažeista turbina, tuo daugiau bus sugadintas pats variklis, todėl remonto gali reikėti ne tik turbinai, bet ir varikliui.
Turbinos priežiūra ir remonto galimybės
Prevencinės priemonės
Turbinos tarnavimo laiką galima maksimaliai pailginti, ir tai nėra sunku, nereikalaujant didelių aukų. Tinkama vairavimo technika ir reguliari priežiūra turi didelę įtaką turbokompresoriaus eksploatavimo trukmei:
- Reguliariai keiskite alyvą ir filtrus:
- Naudokite tik aukštos kokybės ir tinkamą alyvą. Pasidomėkite, kokią alyvą rekomenduoja automobilio gamintojas (pagal SAE specifikaciją ir kokybės reikalavimus). Variklio alyvos lygis yra labai svarbus, jį reikia patikrinti ir, jei reikia, papildyti.
- Reguliariai keiskite variklio alyvą kartu su alyvos filtru. Senstant variklio alyva praranda savo apsaugines savybes, dėl ko prastesnė judančių variklio komponentų ir turbokompresorių apsauga. Sena, užteršta alyva gali užkimšti turbinos tepimo liniją.
- Reguliariai keiskite oro filtrą ir naudokite aukštos kokybės oro filtrą. Oro filtras apsaugo įsiurbimo sistemą nuo nešvarumų (pvz., smėlio grūdelių), kurie gali sugadinti turbiną.
- Tinkama vairavimo technika:
- Variklio pašildymas: Ypač šaltuoju metų periodu pašildykite variklį prieš važiuodami. Pirmąsias kelias minutes po variklio paleidimo neturėtumėte važiuoti dideliu greičiu. Prireikia šiek tiek laiko, kad turbokompresorius būtų tinkamai suteptas variklio alyva.
- Variklio aušinimas: Sustabdę automobilį, prieš išjungdami variklį palaukite nuo 30 iki 60 sekundžių. Šį laiką variklis turi veikti tuščiąja eiga, kad turbokompresorius atvėstų. Jei variklis iš karto išjungiamas, turbinos variklyje likę variklinės alyvos likučiai pradės koksuotis. Susidaręs dumblas turi labai žalingą poveikį turbinai.
- Važiavimas už miesto: Nuolatinis važinėjimas mieste taip pat nėra naudingas turbinai. Bent kartą per savaitę išvykite į kelionę už miesto.
- „Start-Stop“ sistemos: Prieštaringai vertinamas klausimas dėl „start - stop“ sistemos naudojimo, nes sustojus variklis išjungiamas kartu su įkaitusiu turbokompresoriumi. Teoriškai turbokompresoriui apsaugoti naudojami įvairūs sprendimai, pavyzdžiui, alyvos slėgio palaikymo sistema, kai variklis išjungtas.
- Variklio alyvos tiekimo linijos patikrinimas: Gali atsitikti, kad linija bus susiraizgiusi, tuomet variklio alyva nepasieks turbinos.
- Gedimų, dėl kurių susidaro žemas alyvos slėgis, šalinimas: Pvz., dėl nešvarios variklio alyvos užsikimšęs alyvos karterio išleidimo vamzdis.
- Kuro purkštukų ir variklio kompresijos tikrinimas: Po savaiminio užsigazavimo varikliui reikalingas ypatingas dėmesys. Būtina šalinti ir užsigazavimo priežastis, ir pasekmes. Liejantys kurą purkštukai didina tepalo lygį karteryje ir gali būti užsigazavimo priežastys.
- Kuro priedų naudojimas: Naudokite tinkamus kuro priedus, kurie padeda palaikyti turbinos švarą. Periodiškas turbinos valiklio naudojimas gali padėti sumažinti apnašų kaupimąsi ir palaikyti turbinos veikimą. Tačiau tai yra priežiūros priemonė, o ne esamo gedimo sprendimo būdas.
Automobilio eksploatavimo trukmė visų pirma priklauso nuo vairuotojo ir nuo to, kaip automobilis prižiūrimas. Automobilių salonuose pirkti nauji automobiliai, prižiūrimi pagal garantiją įgaliotosios įmonės atstovo servise, paprastai neturi problemų su turbinomis. Reguliariai pagal mašinos gamintojo technologiją atliekant techninę priežiūrą ir naudojant sertifikuotas medžiagas, pavyzdžiui, alyvą, filtrus, turbokompresorius pradeda gesti tik tada, kai rida viršija 250-300 tūkst. km.
Remonto ir keitimo galimybės
Pastebėjus turbinos gedimą, būtina kreiptis į servisą atlikti patikrą, nustatyti problemas ir suremontuoti turbiną ar ją pakeisti nauja. Nustačius, kad turbina sugedo, realiai turite 2 variantus:
- Naujos turbinos pirkimas ir montavimas: Tai tikrai nebus pigus „malonumas“. Nors naujas turbokompresorius yra patikimas, jo kaina gali būti išties didelė (nuo 350 iki 1000 eurų, priklausomai nuo automobilio modelio). Natūralu, kad pirmenybė turėtų būti teikiama naujai turbinai, nes jai bus suteikta ilgesnė garantija ir ji tarnaus ilgiau nei atnaujinta.
- Turbinos restauravimas: Jei norite sumažinti išlaidas, turite galimybę atnaujinti, t. y. restauruoti turimą turbokompresorių. Perdirbimo kaina yra 150-200 eurų. Alternatyva - turbinos restauravimas, kur keičiamos vidinės dalys (CHRA kasetė), atliekamas balansavimas ir kiti koregavimai. Tačiau šiuo atveju reikia pakeisti ir tarpinį aušintuvą, priešingu atveju turbokompresorių gaminanti įmonė gali atsisakyti suteikti garantiją.
Bet kokį turbinos remontą reikia atlikti tik specializuotuose automobilių servisuose, nes reikalingos specialios žinios, gebėjimai ir įranga. Be to, atliekant su agregatu bet kokius darbus turi būti užtikrinta ideali švara, nes net viena smiltelė patekusi į turbiną gali jį sugadinti.
tags: #dvieju #turbinu #veikimas