Načelo delovanja turbopolnilnika in njegova zasnova

Turbopolnilnik (turbina) je mehanizem, ki se uporablja v avtomobilih za potiskanje zraka v valje motorja z notranjim zgorevanjem. Turbino v tem primeru poganja izključno tok izpušnih plinov. Uporaba turbopolnilnika vam omogoča povečanje moči motorja do 40% ob ohranjanju njegove kompaktne velikosti in nizke porabe goriva.

Kako je urejena turbina, načelo njenega delovanja

Standardni turbopolnilnik je sestavljen iz:

1. Stanovanje. Izdelano iz toplotno odpornega jekla. Ima spiralno obliko z dvema različno usmerjenima cevkama, opremljenima s prirobnicami za vgradnjo v tlačni sistem.
2. Turbinsko kolo. Energijo izpuha pretvarja v vrtenje gredi, na kateri je togo pritrjen. Izdelano iz toplotno odpornih materialov.
3. Kolo kompresorja. Prejema vrtenje od turbinskega kolesa in črpa zrak v valje motorja. Tekač kompresorja je pogosto izdelan iz aluminija, kar zmanjšuje izgube energije. Temperaturni režim v tem območju je blizu normalnega in uporaba toplotno odpornih materialov ni potrebna.
4. Turbinska gred. Povezuje turbinska kolesa (kompresor in turbina).
5. Drsni ali kroglični ležaji. Potreben za priključitev gredi v ohišje. Zasnova je lahko opremljena z enim ali dvema nosilcema (ležaji). Slednji se mažejo po splošnem sistemu mazanja motorja.
6. obvodni ventil. pZasnovan za uravnavanje pretoka izpušnih plinov, ki delujejo na turbinsko kolo. To vam omogoča nadzor nad močjo povečanja. Ventil s pnevmatskim pogonom. Njegov položaj nadzira ECU motorja, ki prejme signal od senzorja hitrosti.

Osnovno načelo delovanja turbine pri bencinskih in dizelskih motorjih je naslednje:

• Izpušni plini so usmerjeni v ohišje turbopolnilnika, kjer delujejo na lopatice turbine.
• Turbinsko kolo se začne vrteti in pospeševati. Hitrost vrtenja turbine pri visokih hitrostih lahko doseže 250 vrt / min.
• Po prehodu skozi turbinsko kolo se izpušni plini odvajajo v izpušni sistem.
• Rotor kompresorja se vrti sinhrono (ker je na isti gredi kot turbina) in usmerja tok stisnjenega zraka v hladilnik polnilnega zraka in nato v sesalni kolektor motorja.

Značilnosti turbine

V primerjavi z mehanskim kompresorjem, ki ga poganja ročična gred, je prednost turbine v tem, da ne črpa energije iz motorja, temveč porablja energijo iz njegovih stranskih produktov. Je cenejša za izdelavo in cenejša za uporabo.

Čeprav je tehnično turbina za dizelski motor v bistvu enaka kot za bencinski motor, je pogostejša pri dizelskem motorju. Glavna značilnost so načini delovanja. Zato je za dizelski motor mogoče uporabiti manj toplotno obstojne materiale, saj je temperatura izpušnih plinov v povprečju od 700 °C pri dizelskih motorjih in od 1000 °C pri bencinskih motorjih. To pomeni, da na bencinski motor ni mogoče namestiti dizelske turbine.

Po drugi strani pa imajo ti sistemi tudi različne stopnje polnilnega tlaka. V tem primeru je treba upoštevati, da je učinkovitost turbine odvisna od njenih geometrijskih dimenzij. Tlak zraka, vpihnjenega v valje, je vsota dveh delov: 1 atmosferski tlak plus nadtlak, ki ga ustvari turbopolnilnik. Lahko je od 0,4 do 2,2 atmosfere ali več. Ker princip delovanja turbine pri dizelskem motorju omogoča sprejem več izpušnih plinov, zasnove bencinskega motorja ni mogoče vgraditi niti v dizelske motorje.

Vrste in življenjska doba turbopolnilnikov

Glavna pomanjkljivost turbine je "turbo lag" učinek, ki se pojavi pri nizkih obratih motorja. Predstavlja časovni zamik kot odziv na spremembo vrtilne frekvence motorja. Da bi odpravili to pomanjkljivost, so razvili različne vrste turbopolnilnikov:

• Twin-scroll sistem. Zasnova predvideva dva kanala, ki ločujeta turbinsko komoro in posledično pretok izpušnih plinov. To zagotavlja hitrejše odzivne čase, največjo učinkovitost turbine in preprečuje zamašitev izpušnih odprtin.
• Turbina s spremenljivo geometrijo (šoba s spremenljivo geometrijo). Ta oblika se najpogosteje uporablja pri dizelskih motorjih. Zagotavlja spremembo prečnega prereza vstopa v turbino zaradi mobilnosti njenih lopatic. Spreminjanje kota vrtenja vam omogoča prilagoditev pretoka izpušnih plinov, s čimer prilagodite hitrost izpušnih plinov in hitrost motorja. Pri bencinskih motorjih se turbine s spremenljivo geometrijo pogosto nahajajo v športnih avtomobilih.

Pomanjkljivost turbopolnilnikov je krhkost turbine. Pri bencinskih motorjih je to povprečno 150 kilometrov. Po drugi strani pa je turbinski vir dizelskega motorja nekoliko daljši in v povprečju znaša 000 kilometrov. Pri dolgotrajni vožnji pri visoki hitrosti, pa tudi pri napačni izbiri olja se lahko življenjska doba skrajša za dvakrat ali celo trikrat.

Glede na to, kako deluje turbina v bencinskem ali dizelskem motorju, je mogoče oceniti zmogljivost. Signal za preverjanje je pojav modrega ali črnega dima, zmanjšanje moči motorja, pa tudi pojav žvižganja in ropotanja. Da bi se izognili okvaram, je treba pravočasno zamenjati olje, zračne filtre in redno vzdrževati.