Turbokompresorius yra sudėtingas mechanizmas, kuris žymiai padidina variklio galią ir efektyvumą. Jo veikimo pagrindas - išmetamųjų dujų energijos panaudojimas papildomo oro tiekimui į variklio degimo kamerą. Dėl šios priežasties turbokompresoriai veikia itin dideliais greičiais, galiomis ir temperatūromis.
Kaip veikia turbokompresorius?
Turbokompresorius susideda iš dviejų pagrindinių mazgų: turbinos ir kompresoriaus, kurie yra sujungti bendra ašimi. Išmetamosios dujos, išeinančios iš variklio, patenka į turbinos sparnelius ir priverčia ją suktis. Šis sukimosi judesys per ašį perduodamas kompresoriui, kuris įsiurbia aplinkos orą, suspaudžia jį ir paduoda į variklio įsiurbimo kolektorių. Didesnis oro kiekis leidžia sudeginti daugiau kuro, o tai lemia didesnę variklio galią ir sukimo momentą.
Turbinos mazgas
Turbinos mazgas susideda iš turbinos rato ir turbinos korpuso. Turbinos ratas paverčia išmetamųjų dujų slėgį ir šilumą į sukimosi jėgą. Jo sukimosi greitis gali viršyti 250 000 aps./min. Turbinos korpuso konstrukcija daro didelę įtaką eksploatacinėms charakteristikoms. Jis nukreipia išmetamąsias dujas link turbinos rato per spiralinę kamerą. Kintamos geometrijos turbokompresoriuose tarp spiralės ir turbinos rato yra reguliuojamos mentės, kurios dinamiškai keičia efektyvų A/R santykį, optimizuodamos turbinos našumą visame apsukų diapazone.
Kompresoriaus mazgas
Kompresoriaus mazgas susideda iš kompresoriaus rato ir kompresoriaus korpuso. Kompresoriaus ratas, paprastai pagamintas iš aliuminio lydinio, tiesiogiai lemia oro srauto pajėgumą. Jo skersmuo svyruoja nuo 45 mm iki 100 mm. Kompresoriaus korpusas surenka suspaustą orą ir nukreipia jį į variklio įsiurbimo angą. Korpuso viduje esanti difuzoriaus dalis sulėtina didelio greičio orą, paversdama kinetinę energiją statiniu slėgiu.
CHRA (centrinio korpuso besisukantis agregatas)
CHRA yra turbokompresoriaus mechaninė šerdis. Šis mazgas apima centrinį korpusą, abu ratus jungiantį turbinos veleną ir veleną laikančią guolių sistemą. Šiuolaikiniuose turbokompresoriuose dominuoja dvi guolių technologijos: kakliuko guoliai, naudojantys hidrodinaminę alyvos plėvelę, ir kampiniai kontaktiniai rutuliniai guoliai, kurie sumažina trintį. CHRA taip pat yra svarbių sandarinimo komponentų, neleidžiančių įsiurbiamam orui ir išmetamosioms dujoms patekti į guolio ertmę.
Turbokompresoriaus sukimosi greitis ir jo įtaka
Turbokompresoriaus sukimosi greitis yra vienas svarbiausių jo veikimo parametrų. Jis gali siekti iki 250 000 aps./min. ir netgi viršyti 300 000 aps./min. aukštos kokybės turbokompresoriuose. Toks didelis greitis kelia didžiules mechanines ir termines apkrovas visoms turbokompresoriaus dalims, ypač guoliams. Net menkiausias disbalansas sukimo metu gali sukelti destruktyvias vibracijas ir greitai sugadinti turbokompresorių. Būtent todėl turbokompresorių remontas ir balansavimas reikalauja ypatingo tikslumo ir specializuotos įrangos.
Visų turbokompresorių šerdis (kartridžus) „Global Turbocharger Solutions“ montuoja į VSR 400 „Turbotechnics“ stendą, kuriame imituojamas turbo kompresoriaus darbas. Čia turbokompresorius sukamas visame darbo diapazone, eliminuojamas rezonansinis disbalansas, kuris paprastai atsiranda turbokompresoriui sukantis virš 30000 aps/min.
Turbokompresoriaus remontas
Turbinų remontas Vilniuje atliekamas pagal visus technologinius reikalavimus. Remontuojame lengvųjų automobilių, sunkvežimių ir specialios technikos visų rūšių turbokompresorius (turbinas) bei elektroninius aktuatorius. Įmonėje dirba tik kvalifikuoti specialistai, puikiai išmanantys savo darbą. Kiekvieno turbokompresoriaus remontui naudojamos aukščiausios kokybės dalys ir speciali įranga.
Turbokompresoriaus kokybė priklauso nuo daugelio veiksnių, o turbinos remonto kaina tiesiogiai priklauso nuo to, kokios dalys bus keičiamos naujomis. Turbokompresoriaus remontas prasideda nuo jo išardymo, kuris turi būti atliekamas tam tikra tvarka ir su specialiais įrankiais. Neteisingai ardant turbokompresorių galima sugadinti detales, todėl tai sudaro apie 20% remonto darbų. Išardžius turbokompresoriaus šerdį, visos jo dalys kruopščiai valomos ir plaunamos specialiomis medžiagomis, siekiant pašalinti įvairius nešvarumus, pvz., rūdis, pridegusius tepalus, suodžius ir t.t.
Po valymo įvertinami atskirų turbinos detalių nusidėvėjimas, specialia įranga patikrinami turbinos parametrai, vertinama turbinos būklė. Detalės, kurios neatitinka keliamų reikalavimų, keičiamos naujomis. Turbokompresoriaus rotorius balansuojamas dinaminio balansavimo mašinoje. Galutinai surinktas turbokompresorius yra patikrinamas darbinėje aplinkoje. Kiekvienas turbokompresorius restauruojamas pagal aukščiausius reikalavimus ir suteikiama 12 mėnesių garantija.
Turbokompresoriaus gedimų priežastys
Turbina gali sugesti dėl daugelio priežasčių. Paprastai turbokompresoriaus gedimas yra tik pasekmė, sukelta kitų priežasčių. Kai kurie automobiliai turi tipinių problemų su sutepimo sistema (užakę tepalo paėmėjai ar turbinos tepimo vamzdžiai), arba atpleišėjančiu įsiurbimo kolektoriaus. Jeigu šių priežasčių nepašalinsime, turbina suges vėl. Todėl itin svarbu rasti tikslią gedimo priežastį.
Pagrindiniai turbokompresoriaus priešai yra:
- Nepakankamas alyvos kiekis: tai pirmiausia pažeidžia turbokompresoriaus guolius, gali sukelti kompresoriaus rato ir turbinos kontaktą su vidinėmis korpuso dalimis ir netgi veleno nutrūkimą.
- Pašaliniai elementai įsiurbiamame ore arba išmetamosiose dujose: jie sukelia turbinos arba kompresoriaus rato mentelių pažeidimus, disbalansą ir ilgainiui sugadina visą komponentą.
- Teršalai alyvoje: sukelia guolių ir veleno slydimo paviršių pažeidimus.
Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į tinkamą alyvos kokybę ir jos keitimo intervalus. Variklis su turbo įpūtimu yra labai reiklus alyvos kokybei. Rinkitės tik gerą alyvą iš patikimų tiekėjų ir laiku keiskite alyvos bei oro filtrus.
"Turbo lag" (turbos duobė)
Vienas didžiausių turbokompresorių trūkumų yra "turbo lag" arba "turbo duobė" - laikas, per kurį turbokompresorius sukelia darbinį slėgį slėginėje sistemoje. Šis reiškinys atsiranda dėl laiko, reikalingo išmetamųjų dujų srautui pasiekti turbokompresoriaus sukimosi agregatą ir jį pagreitinti. Didesnės turbinos su didesne sukimosi inercija rodo didesnį atsilikimą.
Norint sumažinti "turbo lag", gamintojai sukūrė kintamos geometrijos turbokompresorius, kurie padidina išmetamųjų dujų greitį ir taip greičiau įsisuka turbokompresoriaus ašis. Kol kas kintamos geometrijos turbokompresoriai dažniausiai montuojami dyzeliniuose automobiliuose, nes benzinu varomuose automobiliuose išmetamųjų dujų temperatūra yra aukštesnė, o tai mažina kintamos geometrijos ilgaamžiškumą.
Turbokompresoriaus priežiūra
Tinkamai prižiūrimas turbokompresorius gali patikimai veikti ilgus metus. Pagrindiniai priežiūros veiksmai apima:
- Alyvos keitimas laiku: rekomenduojama keisti alyvą kas 8000-10000 km, nepriklausomai nuo gamintojo rekomendacijų.
- Tepimo sistemos priežiūra: reguliariai tikrinti ir keisti alyvos filtrus, žarnas ir vamzdelius.
- Alyvos slėgio kontrolė.
- Oro tiekimo sistemos priežiūra: tikrinti ir valyti oro filtrą, žarnas ir kanalus.
- Variklio pašildymas: prieš pradedant važiuoti, būtina leisti varikliui bent 30 sekundžių veikti laisva eiga, kad alyvos kanalai užsipildytų.
- Aušinimas po važiavimo: po intensyvaus darbo rekomenduojama palikti variklį veikti laisva eiga apie 2-3 minutes, kad turbokompresorius atvėstų.
Turbokompresorius yra integruota variklio dalis ir jį reikia prižiūrėti taip pat rūpestingai, kaip ir patį variklį. Variklio veikimo sutrikimai nebūtinai reiškia turbokompresoriaus gedimą - dažnai priežastis slypi kituose variklio komponentuose.
Kaip veikia turbokompresorius?
Turbokompresorių gamintojai
Lietuvoje ir pasaulyje populiarios šios turbokompresorių gamintojų markės: Honeywell Turbo technologies (Garrett), Cummins Turbo Technologies (Holset) ir BorgWarner (Schwitzer, KKK).
Turbinos remontas su kartridžo pagalba yra prieinamas kiekvienam servisui arba privačiam asmeniui, o kokybiškam turbokompresorių remontui suteikiama 12 mėnesių garantija.
Turbokompresorių tobulinimas tęsiasi, apimdamas medžiagų, gamybos procesų ir valdymo sistemų inovacijas. Perėjimas prie elektrifikuotų jėgos agregatų mažina turbokompresorių poreikį keleivinėse transporto priemonėse, tačiau plečia jų taikymo galimybes kitose srityse.