Turbokompresorius (turbocharger) yra įrenginys, kuris panaudoja išmetamųjų dujų energiją, kuri kitu atveju būtų prarandama. Tai "nemokami priešpiečiai" inžinerijoje, nes leidžia beveik be papildomų išlaidų panaudoti energiją, kuri kitaip būtų išmetama. Didesnis oro kiekis, kurį turbokompresorius pumpuoja į variklį, leidžia sudeginti daugiau kuro viename variklio cikle, taip padidinant galią.
Pagrindinis fizikos dėsnis, kurį reikia suprasti kalbant apie turbinas, yra idealių dujų dėsnis. Jo esmė yra tokia: dujų temperatūra, slėgis ir tūris yra tarpusavyje susiję. Suspaudus dujas (sumažinus jų tūrį), pakyla jų temperatūra. Leidžiant dujoms plėstis, jų temperatūra ir slėgis sumažėja. Padidinus dujų temperatūrą, pakyla jų slėgis (uždaroje erdvėje) arba tūris (jei dujoms leidžiama plėstis). Taip pat dujos teka iš didesnio slėgio zonos į žemesnio slėgio zoną, ir kuo didesnis slėgių skirtumas, tuo didesne jėga jos veržiasi.
Keturtaktis variklis atlieka darbą plečiantis dujoms uždaroje erdvėje, kai didelis dujų slėgis spaudžia stūmoklį. Didžioji dalis energijos, kurią sudaro šiluma, išmetama lauk į išmetimo vamzdį ir lieka nepanaudota, nes cilindras yra per trumpas, kad visą šilumą paverstų mechanine energija. Turbokompresorius sprendžia šią problemą, nukreipdamas išmetamųjų dujų srautą ir panaudodamas jo energiją.
Turbokompresoriaus veikimo mechanizmas
Turbokompresorius susideda iš dviejų pagrindinių dalių: turbinos ir kompresoriaus, sujungtų bendru velenu. Išmetamosios dujos, išeinančios iš variklio cilindrų, patenka į turbinos sparnelius, priverčiant ją suktis. Šis sukimosi judesys perduodamas kompresoriui, kuris siurbia orą iš aplinkos, suspaudžia jį ir tiekia į variklio cilindrus. Nors išmetamųjų dujų srauto kinetinė energija prisideda prie turbinos darbo, didžioji dalis energijos gaunama dėl temperatūros ir slėgio skirtumo. Išmetimo dujų banga, išeinanti iš cilindro aukštos temperatūros ir slėgio, patenka į turbinos įėjimą. Čia, plėsdamosi per difuzorių iš mažos ertmės į didesnę, dujos plečiasi, vėsta, mažėja jų greitis, o visa energija atiduodama turbinos sparneliams, priverčiant ją suktis.
Turbokompresoriaus atliekamas darbas yra nusakomas slėgių skirtumu tarp turbinos įėjimo ir išėjimo. Padidinus įėjimo slėgį arba sumažinus išėjimo slėgį (pavyzdžiui, sumontavus didesnio pralaidumo išmetimo sistemą), galima gauti daugiau galios. Tai paaiškina, kodėl automobilių savininkai, atlikę išmetimo sistemos tiuningą, pastebi, kad jų turbina įsijungia greičiau - sumažėjęs slėgis turbinos išėjime leidžia dujoms labiau išsiplėsti ir atlikti daugiau darbo.
Kompresorius veikia atvirkščiai nei turbina: jis ima žemo slėgio dujas, jas suspaudžia ir išleidžia didelio slėgio ir aukštos temperatūros dujas. Nors turbinos ir kompresoriaus dalys iš esmės panašios, jos nėra identiškos dėl skirtingų procesų. Išmetimo dujų kiekis ir slėgis yra daug didesni nei įsiurbiamo oro, todėl turbinos ir kompresoriaus vidinė konstrukcija skiriasi.
Interkūleris ir jo svarba
Suspaudžiant orą kompresoriaus viduje, jis įkaista, o aukštos temperatūros dujos turi mažesnį tankį. Tai nepageidautina, nes didėja detonacijos tikimybė. Norint išspręsti šią problemą, naudojamas interkūleris - oro radiatorius, montuojamas tarp kompresoriaus išėjimo ir variklio įėjimo. Interkūleris atvėsina orą neprarasdami slėgio, taip padidindamas oro tankį ir sumažindamas detonacijos riziką. Svarbu, kad interkūleris būtų montuojamas vietoje, kur jis būtų aušinamas aplinkinio oro srautu. Vis dėlto, interkūleryje visada šiek tiek krenta suspausto oro slėgis.
Turbo lag ir jo mažinimas
Vienas didžiausių turbokompresorių trūkumų yra turbo lagas - laiko tarpas tarp droselio atidarymo ir maksimalios variklio galios pasiekimo. Turbo lagas atsiranda dėl turbinos inercijos ir laiko, reikalingo išmetamųjų dujų srautui pasiekti pakankamą kiekį, kad turbina įsisuktų iki efektyvaus darbo greičio. Mažesnės turbinos, tiksliai pritaikytos variklio oro poreikiui, gali sumažinti turbo lagą. Taip pat, efektyviai parinkus kompresorių ir turbinos korpusą, siekiant maksimalaus turbinos efektyvumo tam tikrame darbo taške, galima sumažinti šį nepageidaujamą efektą.
Avarinis režimas ir turbinos gedimo simptomai
Automobilio avarinis režimas (kartais vadinamas "limp mode") yra automobilio apsaugos mechanizmas, kuris įsijungia, kai aptinkamas variklio ar transmisijos gedimas. Šiuo režimu automobilis apriboja apsukas ir galią, kad būtų išvengta tolesnės žalos. Variklio patikros lemputė (Check Engine) dažnai užsidega, informuodama apie gedimą.
Turbokompresoriaus gedimai gali pasireikšti įvairiais simptomais:
- Variklio galios sumažėjimas: Automobilis prastai akceleruoja, nesiekia įprasto greičio.
- Dūmai iš išmetimo vamzdžio: Juodi dūmai gali rodyti per daug kuro patekimą į variklį, o mėlyni ar pilki dūmai - alyvos nutekėjimą į degimo kamerą.
- Keisti garsai iš variklio: Švilpimas, šnypštimas ar šnarpštimas gali signalizuoti apie turbinos problemas.
- Padidėjęs alyvos suvartojimas: Jei automobilis pradeda sunaudoti daugiau alyvos nei įprasta, tai gali būti ženklas, kad turbina yra pažeista.
- Variklio gedimo lemputė: Kompiuteris gali aptikti turbo gedimus ir įspėti vairuotoją.
Viena iš priežasčių, dėl kurių automobilis gali įjungti avarinį režimą ir prarasti trauką, yra turbinos gedimas arba nesandarūs vamzdžiai. Tai gali pasireikšti girdimu ūžesiu, lengvu galios trūkumu, o situacijai blogėjant - visiškai dingusia trauka, ypač aukštesnėmis apsukomis.
Dažniausios turbinos gedimų priežastys
Turbokompresoriai gali sugesti dėl kelių pagrindinių priežasčių:
1. Netinkama alyva ir jos priežiūra
- Senas ar netinkamas tepalas: Gali perkaisti ir sugadinti turbinos velenėlį.
- Alyvos užterštumas: Koksas, dervos, emulsijos, aušinimo skystis, suodžiai ir pan.
- Nepakankamas alyvos kiekis arba netinkama alyva: Variklio alyva sutepa pagrindines judančias dalis, apsaugo jas nuo korozijos ir palaiko vėsinimą.
Reikia pakeisti alyvą, alyvos filtrą ir pašalinti užterštumo priežastis.
2. Mechaniniai pažeidimai ir svetimkūniai
Kiekvienas svetimkūnis turbinos viduje gali padaryti didelę žalą, nes turbokompresoriaus sparnuotės sukasi labai dideliais sūkiais (dažnai virš 100 000 apsisukimų per minutę). Pažeidimai gali atsirasti dėl:
- Pažeistų sparnuočių: Šaltos ar karštos pusės sparnuotės gali būti pažeistos.
- Svetimkūnių kompresoriaus pusėje: Guminiai tarpikliai, plastmasės detalės, varžtai, akmenys, smėlis, skudurai. Rekomenduojama išvalyti filtradėžę ir oro padavimo gofrą.
- Svetimkūnių turbinos pusėje: Trupantis išmetimo kolektorius, ERG aušintuvo sklendė ar kitos variklio dalys.
- Korpuso įtrūkimai: Dėl susidėvėjimo ar svetimkūnių poveikio.
3. Kitos priežastys
- Prastos kokybės kuras: Dyzelinėje alyvoje esančios kenksmingos medžiagos gali prilimpti prie turbinos sienelių.
- Kritinių turbokompresoriaus sūkių viršijimas: Savaiminis užsigazavimas, per mažas turbinos našumas.
- Detalių nuovargis: Katalizatoriaus, suodžių filtras DPF.
- Užkištas išmetimas: Katalizatoriaus, suodžių filtras DPF.
- Abrazyvas alyvoje: Dėl susidėvėjimo tepalo siurblys, įdėklai, paskirstymo velenėliai, grandinės.
- Sukimasis be tepalo: Tepalo siurblio gedimas, tepalo trūkumas variklyje, tepimo vamzdelio užsikišimas.
Prevencinės priemonės ir priežiūra
Norint užtikrinti turbokompresoriaus patikimą veikimą ir išvengti gedimų, svarbu tinkamai prižiūrėti automobilį:
- Reguliariai keiskite alyvą ir filtrus: Naudokite tik aukštos kokybės ir automobilio gamintojo rekomenduojamą alyvą bei filtrus.
- Pašildykite variklį prieš važiuodami: Ypač šaltuoju metų periodu, pašildžius variklį, alyva geriau tepa turbiną, mažindama jos dėvėjimąsi.
- Leiskite varikliui atvėsti po vairavimo: Po važiavimo, prieš gesinant variklį, leiskite jam kelias minutes atvėsti.
- Naudokite tinkamus kuro priedus: Kai kurie priedai gali padėti palaikyti turbinos švarą.
Turbinos remonto galimybės
Jei turbokompresorius sugedo, yra kelios pagrindinės remonto galimybės:
- Nauja turbina: Įsigyti visiškai naują turbiną yra brangiausias variantas, tačiau suteikiama ilgesnė garantija ir ilgesnis tarnavimo laikas.
- Turbinos restauravimas: Galima atnaujinti turimą turbokompresorių, pakeičiant susidėvėjusias dalis. Tai pigesnis variantas, tačiau restauruotai turbinai garantija gali būti trumpesnė.
- Naudoto turbokompresoriaus pirkimas: Tai yra rizikingas variantas, panašus į loteriją, nes neaišku, kokia dalies būklė.
Taip pat svarbu suprasti, kad kartais turbokompresoriaus gedimas gali būti sukeltas kitų variklio sistemos gedimų. Todėl, nustačius turbinos problemą, būtina atlikti išsamią diagnostiką, kad būtų identifikuotos ir pašalintos visos gedimo priežastys.
tags: #turbina #avarinis #rezimas