Да би се повећала снага мотора са унутрашњим сагоревањем, широко се користе специјалне јединице - турбо пуњачи.О томе шта је турбопуњач, које врсте су ови агрегати, како су уређени и на којим принципима се заснива њихов рад, као ио њиховом одржавању и поправци, прочитајте у чланку.
Шта је турбопуњач?
Турбопуњач је главна компонента система агрегатног притиска мотора са унутрашњим сагоревањем, јединица за повећање притиска у усисном тракту мотора услед енергије издувних гасова.
Турбопуњач се користи за повећање снаге мотора са унутрашњим сагоревањем без радикалног мешања у његов дизајн.Ова јединица повећава притисак у усисном тракту мотора, обезбеђујући повећану количину мешавине горива и ваздуха у коморе за сагоревање.У овом случају, сагоревање се јавља на вишој температури уз формирање веће запремине гасова, што доводи до повећања притиска на клип и, као резултат, до повећања обртног момента и карактеристика снаге мотора.
Употреба турбо пуњача вам омогућава да повећате снагу мотора за 20-50% уз минимално повећање његове цене (а са значајнијим модификацијама, раст снаге може достићи 100-120%).Због своје једноставности, поузданости и ефикасности, системи притиска на бази турбо пуњача имају широку примену на свим типовима возила са моторима са унутрашњим сагоревањем.
Врсте и карактеристике турбопуњача
Данас постоји велики избор турбопуњача, али се могу поделити у групе према њиховој намени и примени, врсти турбине која се користи и додатној функционалности.
Према намени, турбо пуњачи се могу поделити на неколико типова:
• За једностепене системе притиска - један турбопуњач по мотору, или две или више јединица које раде на више цилиндара;
•За серијске и серијско-паралелне системе за надувавање (различите варијанте Твин Турбо) - две идентичне или различите јединице које раде на заједничкој групи цилиндара;
• За двостепене системе притиска постоје два турбопуњача различитих карактеристика, који раде у пару (узастопно један за другим) за једну групу цилиндара.
Најширу примену имају једностепени системи под притиском изграђени на бази једног турбопуњача.Међутим, такав систем може имати две или четири идентичне јединице – на пример, код мотора у облику слова В користе се одвојени турбо пуњачи за сваки ред цилиндара, код вишецилиндричних мотора (више од 8) могу се користити четири турбо пуњача, сваки од који ради на 2, 4 или више цилиндара.Мање уобичајени су двостепени системи притиска и разне варијације Твин-Турбо, користе два турбопуњача различитих карактеристика који могу да раде само у пару.
Према применљивости, турбо пуњачи се могу поделити у неколико група:
• По типу мотора - за бензинске, дизел и гасне агрегате;
• По запремини и снази мотора - за агрегате мале, средње и велике снаге;за брзе моторе итд.
Турбо пуњачи могу бити опремљени једним од два типа турбина:
• Радијални (радијално-аксијални, центрипетални) - ток издувних гасова се доводи до периферије радног кола турбине, креће се до његовог центра и испушта се у аксијалном правцу;
• Аксијални – ток издувних гасова се доводи дуж осе (до центра) турбинског радног кола и испушта се са његове периферије.
Данас се користе обе шеме, али на малим моторима често можете пронаћи турбо пуњаче са радијално-аксијалном турбином, а на моћним агрегатима преферирају се аксијалне турбине (иако то није правило).Без обзира на врсту турбине, сви турбо пуњачи су опремљени центрифугалним компресором - у њему се ваздух доводи до центра радног кола и уклања са његове периферије.
Модерни турбо пуњачи могу имати различите функције:
• Двоструки улаз - турбина има два улаза, сваки од њих прима издувне гасове из једне групе цилиндара, ово решење смањује пад притиска у систему и побољшава стабилност појачања;
• Променљива геометрија - турбина има покретне лопатице или клизни прстен, кроз који можете променити проток издувних гасова до радног кола, ово вам омогућава да промените карактеристике турбопуњача у зависности од режима рада мотора.
Коначно, турбо пуњачи се разликују по основним карактеристикама перформанси и могућностима.Од главних карактеристика ових јединица треба истаћи:
• Степен повећања притиска - однос притиска ваздуха на излазу из компресора према притиску ваздуха на улазу, лежи у опсегу од 1,5-3;
• Напајање компресора (проток ваздуха кроз компресор) - маса ваздуха која пролази кроз компресор по јединици времена (секунди) лежи у опсегу од 0,5-2 кг / с;
• Опсег радне брзине се креће од неколико стотина (за моћне дизел локомотиве, индустријске и друге дизел моторе) до десетина хиљада (за модерне принудне моторе) обртаја у секунди. Максимална брзина је ограничена снагом турбине и пропелера компресора, ако је брзина ротације превелика због центрифугалних сила, точак се може срушити.У савременим турбо пуњачима, периферне тачке точкова могу се ротирати брзином од 500-600 или више м / с, односно 1,5-2 пута брже од брзине звука, што узрокује појаву карактеристичног звиждука турбине;
• Радна/максимална температура издувних гасова на улазу у турбину је у опсегу од 650-700°Ц, у неким случајевима достиже 1000°Ц;
• Ефикасност турбине/компресора је обично 0,7-0,8, у једној јединици ефикасност турбине је обично мања од ефикасности компресора.
Такође, јединице се разликују по величини, врсти инсталације, потреби употребе помоћних компоненти итд.
Дизајн турбопуњача
Генерално, турбо пуњач се састоји од три главне компоненте:
1.Турбине;
2.Цомпрессор;
3. Кућиште лежаја (централно кућиште).
Типични дијаграм система притиска ваздуха агрегата мотора са унутрашњим сагоревањем
Турбина је јединица која претвара кинетичку енергију издувних гасова у механичку енергију (у обртном моменту точка), чиме се обезбеђује рад компресора.Компресор је јединица за пумпање ваздуха.Кућиште лежаја повезује обе јединице у једну структуру, а осовина ротора која се налази у њему обезбеђује пренос обртног момента са турбинског точка на точак компресора.
Секција турбопуњача
Турбина и компресор имају сличан дизајн.Основу сваке од ових јединица чини кохлеарно тело, у чијем се периферном и централном делу налазе цеви за повезивање са системом притиска.У компресору, улазна цев је увек у центру, издувна (пражњење) је на периферији.Исти распоред цеви за аксијалне турбине, за радијално-аксијалне турбине, локација цеви је супротна (на периферији - усис, у центру - издув).
Унутар кућишта налази се точак са оштрицама посебног облика.Оба точка - турбина и компресор - држе се заједничком осовином која пролази кроз кућиште лежаја.Точкови су чврсто ливени или композитни, облик лопатица турбинског точка обезбеђује најефикасније коришћење енергије издувних гасова, облик лопатица точкова компресора обезбеђује максималан центрифугални ефекат.Модерне турбине високог квалитета могу да користе композитне точкове са керамичким лопатицама, које имају малу тежину и боље перформансе.Величина точкова турбопуњача аутомобилских мотора је 50-180 мм, моћних локомотивских, индустријских и других дизел мотора 220-500 мм или више.
Оба кућишта су монтирана на кућиште лежаја вијцима кроз заптивке.Овде се налазе клизни лежајеви (ређе котрљајни лежајеви специјалног дизајна) и О-прстенови.Такође у централном кућишту се налазе уљни канали за подмазивање лежајева и вратила, ау неким турбопуњачима и шупљина омотача воденог хлађења.Током инсталације, јединица је повезана са системима за подмазивање и хлађење мотора.
У конструкцији турбопуњача могу се предвидети и разне помоћне компоненте, укључујући делове система за рециркулацију издувних гасова, уљне вентиле, елементе за побољшање подмазивања делова и њиховог хлађења, контролне вентиле итд.
Делови турбопуњача су направљени од специјалних врста челика, за турбински точак се користе челици отпорни на топлоту.Материјали су пажљиво одабрани према коефицијенту топлотног ширења, што осигурава поузданост дизајна у различитим режимима рада.
Турбопуњач је укључен у систем притиска ваздуха који укључује и усисне и издувне гране, ау сложенијим системима - интеркулер (радијатор за хлађење пуњења), разне вентиле, сензоре, клапне и цевоводе.
Принцип рада турбопуњача
Функционисање турбопуњача своди се на једноставне принципе.Турбина јединице се уводи у издувни систем мотора, компресор - у усисни тракт.Током рада мотора, издувни гасови улазе у турбину, ударају у лопатице точкова, дајући јој део своје кинетичке енергије и изазивајући њену ротацију.Обртни момент са турбине се директно преноси на точкове компресора преко осовине.Када се окреће, точак компресора избацује ваздух на периферију, повећавајући његов притисак - овај ваздух се доводи до усисног разводника.
Један турбопуњач има низ недостатака, од којих је главни турбо кашњење или турбо јама.Точкови јединице имају масу и одређену инерцију, тако да се не могу моментално окренути када се брзина агрегата повећа.Због тога, када оштро притиснете папучицу гаса, турбо мотор не убрзава одмах - постоји кратка пауза, нестанак струје.Решење овог проблема су специјални системи за управљање турбинама, турбо пуњачи променљиве геометрије, серијски паралелни и двостепени системи притиска и др.
Принцип рада турбопуњача
Питања одржавања и поправке турбопуњача
Турбо пуњач захтева минимално одржавање.Главна ствар је да на време промените моторно уље и филтер уља.Ако мотор још неко време може да ради на старом уљу, онда то може постати смртоносно за турбопуњач - чак и благо погоршање квалитета мазива при великим оптерећењима може довести до заглављивања и уништења јединице.Такође се препоручује периодично чишћење делова турбине од наслага угљеника, што захтева његову демонтажу, али овај рад треба изводити само уз употребу специјалних алата и опреме.
Неисправан турбопуњач је у већини случајева лакше заменити него поправити.За замену је потребно користити јединицу истог типа и модела који је раније уграђен на мотор.Уградња турбо пуњача са другим карактеристикама може пореметити рад агрегата.Боље је поверити избор, уградњу и подешавање јединице специјалистима - то гарантује исправно извођење радова и нормалан рад мотора.Уз правилну замену турбопуњача, мотор ће повратити велику снагу и моћи ће да реши најтеже задатке.
Време поста: 21.08.2023