Daugelis esate pastebėję ant automobilių užrašą „turbo“, tačiau ne visi žino, ką tai reiškia, o dar mažiau supranta, kaip šis įrenginys veikia, kokią naudą jis suteikia ir kaip tinkamai jį eksploatuoti.
Turbokompresorius, arba turbina, yra prietaisas, varomas išmetamųjų dujų, kuris sujungtas velenu su kompresoriumi, pumpuojančiu orą į variklį. Didesnis oro kiekis cilindre leidžia sudeginti daugiau degalų viename variklio cikle, o tai padidina galią ir efektyvumą. Šis procesas išnaudoja energiją, kuri kitaip būtų prarandama, todėl turbina tampa efektyviu būdu padidinti variklio našumą.
Turbina - vandens, garo arba dujų srovės sukamasis variklis, verčiantis kinetinę energiją mechaniniu darbu. Turbinos pagamintas mechaninis darbas gali būti panaudotas elektrai gaminti, turbiną integravus į elektros generatorių. Turbiną sudaro bent viena besisukanti dalis, vadinama rotoriumi, kuri yra velenas arba būgnas su primontuotomis mentėmis.
Kaip veikia turbina?
Turbina yra unikalus variklis, kuris padidina vidaus degimo variklio našumą, įpūsdamas daugiau oro į degimo kamerą, todėl automobilio variklis gali sudeginti daugiau degalų ir generuoti daugiau galios. Turbina veikia pagal išmetamųjų dujų panaudojimo principą varant turbiną, kuri yra prijungta prie oro kompresoriaus. Šis kompresorius įsiurbia ir suspaudžia įsiurbiamą orą prieš tiekdamas jį į variklį.
Turbinos veikimo procesas prasideda nuo variklio išmetamųjų dujų. Variklis, degindamas kurą, dideliu greičiu paleidžia išmetamąsias dujas, kurios nukreipiamos per išmetimo kolektorių į turbinos korpusą. Išmetamosios dujos eina per turbinos sparnuotę, priverčiant 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 efektyvesnis, o galia yra 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.
Turbinos tipai ir privalumai
Turbokompresorius arba turbina, kaip labiau mėgsta vadinti automobilių specialistai, yra neatsiejamas atributas nuo visų šiandieninių dyzelinių ir daugelio benzininių variklių. Į automobilių pasaulį jis įsiveržė palyginti neseniai, pradėjo populiarėti prieš dvi dešimtis metų. Jie būna kelių tipų: fiksuotomis arba kintamos geometrijos mentėmis bei dvigubi (angl. twin scroll).
Pirmieji išrastos seniausiai, yra paprasčiausi ir todėl remontuojami pigiausiai, tačiau jų efektas yra labai trumpalaikis ir pasiekiamas mažame variklio sūkių diapazone. Antrojo tipo turbokompresorius veikia platesniame diapazone, tačiau techniškai yra sudėtingesnis ir remontuojamas brangiau. Trečiojo tipo prietaisas apjungia pirmuosius: mažo diametro turbina veikia esant žemiems variklio apsisukimams, didelio - aukštiems.
Bene pagrindinis ir visada pabrėžiamas turbokompresoriaus ypatumas - varikliui suteikiama galia. Joks 1,6 l darbinio tūrio atmosferinis variklis, gaunantis orą natūraliu būdu, nebus galingesnis už 1,6 l motorą, kuriam orą įpučia turbokompresorius. Šiandieniniai 1,6 l varikliai su priverstiniu oro įpūtimu, montuojami į serijinius automobilius, išvysto apie 300 AG.
Teisingai, tačiau bendra degalų ekonomija turbokompresorių naudojančiuose varikliuose yra kur kas geresnė nei motoruose be jo. Tai tiesiog „nemokami priešpiečiai“ inžinerijoje, nes beveik be jokių išlaidų panaudojama galia, kuri kitaip būtų prarandama.
Galimos turbinos problemos ir gedimų požymiai
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.
Turbokompresoriaus veikimo metu gali kilti keletas problemų. Pavyzdžiui, suspaustas oras, pumpuojamas į cilindrus, gali sukelti detonaciją - reiškinį, kai oro ir degalų mišinys susprogsta anksčiau, nei turėtų, dėl didelio oro temperatūros kilimo. Tai gali stipriai pažeisti variklį, todėl būtina naudoti aukštesnio oktaninio skaičiaus degalus.
Kita problema - vadinamoji „turbopauzė“, kai po akceleratoriaus pedalo paspaudimo reikia laiko, kol turbina įsisuks ir sukurs reikiamą slėgį. Šią problemą galima iš dalies spręsti naudojant mažesnius turbokompresorius, kurie įsisuka greičiau, tačiau jie negali užtikrinti pakankamo oro kiekio esant dideliems variklio sūkiams. Dideli turbokompresoriai tieks daugiau oro esant aukštiems sūkiams, bet turės didesnę turbopauzę.
Sugedęs turbokompresorius gali stipriai paveikti variklio efektyvumą ir patikimumą. Mokėdami atpažinti turbinos gedimus galėsite išvengti tolimesnių problemų ir užtikrinti saugią automobilio eksploataciją. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių turbinos gedimo požymių:
- Sumažėjusi galia ir lėtesnis įsibėgėjimas. Vienas iš lengviausiai pastebimų sugedusios turbinos požymių - sumažėjusi variklio galia ir lėtesnis įsibėgėjimas. Jei jaučiate, kad jūsų automobilis sunkiai pasiekia įprastą greitį arba pasidarė vangus, tai gali būti dėl netinkamai veikiančios turbinos.
- Padidėjęs dūmingumas. Neįprastai didelis išmetamųjų dujų kiekis, ypač jei dūmai yra mėlyni arba juodi, gali būti turbinos gedimo požymis. Mėlyni dūmai įspėja apie alyvos sunaudojimą, kas gali reikšti, kad alyva per turbiną patenka į degimo kamerą. Juodi dūmai gali įspėti apie oro ir degalų mišinio disbalansą dėl prasto turbinos veikimo.
- Turbinos klibėjimas. Turbinos viduje yra ašelė, kuri jungia karštą ir šaltą turbinos dalis. Kai susidėvi turbinos įvorės, jaučiamas ašelės klibėjimas, dėl kurio gali būti pažeidžiamas turbinos korpusas, sparnuotė arba praleidžiama alyva.
- Pašaliniai variklio garsai. Keisti garsai, pvz.: cypimas, metalo trinties arba barškėjimo garsas iš variklio skyriaus gali įspėti apie turbinos guolių arba sparnuotės problemas. Šie garsai gali kilti dėl pernelyg didelio nusidėvėjimo arba pažeidimo.
- Degėsių kvapas. Jei užuodžiate degėsių kvapą, tai gali būti dėl alyvos nuotėkio iš sugedusios turbinos ir sąlyčio su įkaitusiais variklio komponentais. Tai gali sukelti pavojingas situacijas ir reikalauja neatidėliotino dėmesio.
- Variklio alyvos trūkumas. Neveikianti turbina gali praleisti alyvą į degimo kamerą, taip ją deginant kartu su degalais. Dėl to sunaudojama daugiau alyvos nei įprastai. Labai svarbu reguliariai tikrinti alyvos lygį ir, pastebėjus nuotėkį, nedelsiant ieškoti problemos.
- „Check engine“ lemputė. Dėl sugedusios turbinos prietaisų skydelyje gali aktyvuotis įspėjamoji „check engine“ lemputė. Šiuolaikiniuose automobiliuose sumontuoti davikliai, kurie stebi įvairius variklio darbo aspektus, o aptikus tam tikrų duomenų neatitikimus aktyvuojama „check engine“ lemputė.
- Sumažėjęs slėgis. Turbinos yra atsakingos už variklio oro įsiurbimą. Jei pastebite staigų turbinos slėgio sumažėjimą spaudžiant akceleratoriaus pedalą arba įsibėgėjant, tai gali būti dėl turbinos pažeidimo.
- Padidėjusios kuro sąnaudos. Dėl netinkamai veikiančios turbinos kuro degimas gali būti neefektyvus, todėl padidėja kuro sąnaudos. Jei baką pildyti tenka dažniau vairavimo sąlygoms nepakitus, tai gali būti dėl turbinos problemų.
Jei įtariate turbinos gedimus, rekomenduojama pasikonsultuoti su kvalifikuotu mechaniku, kuris galėtų tinkamai nustatyti ir išspręsti iškilusias problemas. Reguliari techninė priežiūra ir greitas problemų sprendimas gali pailginti jūsų automobilio turbinos ir kitų komponentų tarnavimo laiką ir užtikrinti malonesnį vairavimą.
Kaip tinkamai prižiūrėti turbiną?
Turbinos patiria dideles apkrovas ir gali suktis maždaug 100 tūkst. kartų per minutę greičiu. Tepimo sutrikimai yra kas antro turbokompresoriaus gedimo priežastis.
Turbinos priežiūra paprasta: tereikia dažnai keisti variklio alyvą, kad iš jos dingtų visi pašaliniai objektai. Taip pat reikalingas reguliarus alyvos ir oro filtrų keitimas.
Norint, kad turbinos resursas pasiektų paties variklio resursą, galima imtis ypatingos jos priežiūros, kuri aktualiausia šaltuoju metų periodu: užvedus variklį, minutę leisti dirbti jam laisva eiga. Per tą laiką alyva sušils, įkaitins turbiną ir ji nepatirs staigių temperatūros pokyčių.
Be to, verta atkreipti dėmesį, kad po intensyvaus važiavimo, kai turbina dirbo didelėmis apkrovomis, iškart neišjungus variklio gali kilti perkaitimo pavojus. Apibendrinant, turbokompresorius yra galingas įrankis, leidžiantis padidinti automobilio variklio efektyvumą ir galią.
Kaip eksplotuoti automobilį su turbina, kad jis ilgai mums tarnautų? Negalima gesinti variklio iškart po darbo dideliais režimais (po apkrovų). Pagal variklio eksploatacijos reikalavimus, būtina laiku keisti variklinę alyvą ir alyvos filtrą (filtrus). Sekite, kad nebūtų užsikimšusi išmetimo sistema (ypač automobiliams su katalizatoriais). Užsikimšus išmetimo sistemai (ar katalizatoriui) turbokompresorius gauna neleistiną ašinę veleno apkrovą.
Apibendrinant, turbokompresorius yra galingas įrankis, leidžiantis padidinti automobilio variklio efektyvumą ir galią. Tačiau norint išvengti galimų problemų, tokių kaip detonacija ar turbopauzė, svarbu suprasti, kaip veikia turbina ir kaip ją tinkamai prižiūrėti.