Za povećanje snage motora s unutarnjim sagorijevanjem široko se koriste posebne jedinice - turbo punjači.O tome šta je turbo punjač, koje su to vrste agregata, kako su uređeni i na kojim principima se zasniva njihov rad, kao io njihovom održavanju i popravci, pročitajte u članku.
Šta je turbopunjač?
Turbopunjač je glavna komponenta sistema agregatnog pritiska motora sa unutrašnjim sagorevanjem, jedinica za povećanje pritiska u usisnom traktu motora usled energije izduvnih gasova.
Turbopunjač se koristi za povećanje snage motora s unutarnjim sagorijevanjem bez radikalnog uplitanja u njegov dizajn.Ova jedinica povećava pritisak u usisnom traktu motora, obezbeđujući povećanu količinu mešavine goriva i vazduha u komore za sagorevanje.U tom slučaju dolazi do sagorijevanja na višoj temperaturi uz stvaranje veće količine plinova, što dovodi do povećanja pritiska na klip i, kao rezultat, do povećanja okretnog momenta i karakteristika snage motora.
Korištenje turbo punjača omogućuje vam povećanje snage motora za 20-50% uz minimalno povećanje njegove cijene (a sa značajnijim modifikacijama, rast snage može doseći 100-120%).Zbog svoje jednostavnosti, pouzdanosti i efikasnosti, sistemi pritiska bazirani na turbopunjačima imaju široku primenu na svim tipovima vozila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem.
Vrste i karakteristike turbo punjača
Danas postoji veliki izbor turbopunjača, ali se mogu podijeliti u grupe prema namjeni i primjeni, vrsti turbine koja se koristi i dodatnoj funkcionalnosti.
Prema namjeni, turbo punjači se mogu podijeliti u nekoliko tipova:
• Za jednostepene sisteme pritiska - jedan turbo punjač po motoru, ili dva ili više jedinica koje rade na više cilindara;
•Za serijske i serijsko-paralelne sisteme za naduvavanje (različite varijante Twin Turbo) - dve identične ili različite jedinice koje rade na zajedničkoj grupi cilindara;
• Za dvostepene sisteme pritiska postoje dva turbopunjača različitih karakteristika, koji rade u paru (uzastopno jedan za drugim) za jednu grupu cilindara.
Najviše se koriste jednostepeni sistemi za hlađenje izgrađeni na bazi jednog turbo punjača.Međutim, takav sistem može imati dvije ili četiri identične jedinice - na primjer, u motorima u obliku slova V koriste se zasebni turbo punjači za svaki red cilindara, u višecilindričnim motorima (više od 8) mogu se koristiti četiri turbo punjača, svaki od koji radi na 2, 4 ili više cilindara.Manje uobičajeni su dvostepeni sistemi pritiska i razne varijacije Twin-Turbo, koriste dva turbo punjača različitih karakteristika koji mogu raditi samo u paru.
Prema primjenjivosti, turbo punjači se mogu podijeliti u nekoliko grupa:
• Po tipu motora - za benzinske, dizel i gasne agregate;
• Po zapremini i snazi motora - za agregate male, srednje i velike snage;za brze motore itd.
Turbo punjači mogu biti opremljeni jednim od dva tipa turbina:
• Radijalno (radijalno-aksijalno, centripetalno) - tok izduvnih gasova se dovodi do periferije turbinskog radnog kola, kreće se do njegovog centra i ispušta u aksijalnom pravcu;
• Aksijalni - tok izduvnih gasova se dovodi duž ose (do centra) turbinskog radnog kola i ispušta se sa njegove periferije.
Danas se koriste obje sheme, ali na malim motorima često možete pronaći turbo punjače s radijalno-aksijalnom turbinom, a na snažnim pogonskim jedinicama preferiraju se aksijalne turbine (iako to nije pravilo).Bez obzira na vrstu turbine, svi turbopunjači su opremljeni centrifugalnim kompresorom - u njemu se zrak dovodi u središte radnog kola i uklanja s njegove periferije.
Moderni turbo punjači mogu imati različite funkcije:
• Dvostruki ulaz - turbina ima dva ulaza, svaki od njih prima izduvne gasove iz jedne grupe cilindara, ovo rešenje smanjuje pad pritiska u sistemu i poboljšava stabilnost pojačanja;
• Varijabilna geometrija - turbina ima pokretne lopatice ili klizni prsten, kroz koji možete mijenjati protok izduvnih plinova do radnog kola, što vam omogućava promjenu karakteristika turbopunjača u zavisnosti od načina rada motora.
Konačno, turbo punjači se razlikuju po osnovnim karakteristikama performansi i mogućnostima.Od glavnih karakteristika ovih jedinica treba istaknuti:
• Stepen povećanja pritiska - odnos pritiska vazduha na izlazu iz kompresora i pritiska vazduha na ulazu, leži u opsegu od 1,5-3;
• Napajanje kompresora (protok vazduha kroz kompresor) - masa vazduha koja prolazi kroz kompresor po jedinici vremena (sekundi) je u opsegu od 0,5-2 kg/s;
• Raspon radne brzine kreće se od nekoliko stotina (za snažne dizel lokomotive, industrijske i druge dizel motore) do desetina hiljada (za moderne prisilne motore) okretaja u sekundi. Maksimalna brzina je ograničena snagom turbine i propelera kompresora, ako je brzina rotacije previsoka zbog centrifugalnih sila, kotač se može srušiti.U modernim turbopunjačima, periferne točke kotača mogu se rotirati brzinom od 500-600 ili više m / s, odnosno 1,5-2 puta brže od brzine zvuka, što uzrokuje pojavu karakterističnog zvižduka turbine;
• Radna/maksimalna temperatura izduvnih gasova na ulazu u turbinu je u rasponu od 650-700°C, u nekim slučajevima dostiže 1000°C;
• Efikasnost turbine/kompresora je obično 0,7-0,8, u jednoj jedinici efikasnost turbine je obično manja od efikasnosti kompresora.
Također, jedinice se razlikuju po veličini, vrsti instalacije, potrebi za korištenjem pomoćnih komponenti itd.
Dizajn turbopunjača
Generalno, turbo punjač se sastoji od tri glavne komponente:
1.Turbine;
2.Compressor;
3. Kućište ležaja (centralno kućište).
Tipični dijagram agregatnog sistema pritiska vazduha motora sa unutrašnjim sagorevanjem
Turbina je jedinica koja pretvara kinetičku energiju izduvnih plinova u mehaničku energiju (u momentu točka), što osigurava rad kompresora.Kompresor je jedinica za pumpanje zraka.Kućište ležaja povezuje obje jedinice u jednu strukturu, a osovina rotora koja se nalazi u njemu osigurava prijenos obrtnog momenta sa turbinskog točka na točak kompresora.
Sekcija turbopunjača
Turbina i kompresor imaju sličan dizajn.Osnovu svake od ovih jedinica čini kohlearno tijelo, u čijem se perifernom i središnjem dijelu nalaze cijevi za priključak na sistem za pritisak.U kompresoru je ulazna cijev uvijek u sredini, a izduvni (ispusni) je na periferiji.Isti raspored cijevi za aksijalne turbine, za radijalno-aksijalne turbine, lokacija cijevi je suprotna (na periferiji - usis, u centru - izduv).
Unutar kućišta nalazi se točak sa oštricama posebnog oblika.Oba točka - turbina i kompresor - drže se zajedničkom osovinom koja prolazi kroz kućište ležaja.Točkovi su liveni ili kompozitni, oblik lopatica turbinskog točka osigurava najefikasnije korištenje energije izduvnih plinova, oblik lopatica kotača kompresora pruža maksimalan centrifugalni efekat.Moderne turbine visoke klase mogu koristiti kompozitne kotače sa keramičkim lopaticama, koje imaju malu težinu i bolje performanse.Veličina kotača turbopunjača automobilskih motora je 50-180 mm, snažnih lokomotivskih, industrijskih i drugih dizel motora 220-500 mm ili više.
Oba kućišta su montirana na kućište ležaja vijcima kroz zaptivke.Ovdje se nalaze klizni ležajevi (rjeđe kotrljajući ležajevi posebnog dizajna) i O-prstenovi.Takođe u centralnom kućištu se nalaze uljni kanali za podmazivanje ležajeva i vratila, au nekim turbopunjačima i šupljina omotača vodenog hlađenja.Prilikom ugradnje, jedinica je povezana na sisteme za podmazivanje i hlađenje motora.
U konstrukciji turbopunjača mogu se predvideti i razne pomoćne komponente, uključujući delove sistema za recirkulaciju izduvnih gasova, uljne ventile, elemente za poboljšanje podmazivanja delova i njihovog hlađenja, regulacione ventile itd.
Dijelovi turbopunjača izrađeni su od specijalnih vrsta čelika, a za turbinski kotač se koriste čelici otporni na toplinu.Materijali su pažljivo odabrani prema koeficijentu toplinskog širenja, što osigurava pouzdanost dizajna u različitim režimima rada.
Turbopunjač je uključen u sistem za hlađenje vazduha, koji takođe uključuje usisne i izduvne grane, au složenijim sistemima - interkuler (radijator za hlađenje punjenja), razne ventile, senzore, klapne i cjevovode.
Princip rada turbopunjača
Funkcioniranje turbopunjača svodi se na jednostavne principe.Turbina jedinice se uvodi u izduvni sistem motora, kompresor - u usisni trakt.Tokom rada motora, izduvni gasovi ulaze u turbinu, udaraju u lopatice točkova, dajući joj deo svoje kinetičke energije i uzrokujući njeno rotiranje.Obrtni moment iz turbine se direktno prenosi na kotače kompresora preko osovine.Prilikom rotacije, kotač kompresora izbacuje zrak na periferiju, povećavajući njegov tlak - ovaj zrak se dovodi u usisni razvodnik.
Jedan turbo punjač ima niz nedostataka, od kojih je glavni turbo kašnjenje ili turbo pit.Kotači jedinice imaju masu i određenu inerciju, tako da se ne mogu momentalno okretati kada se brzina pogonske jedinice poveća.Stoga, kada oštro pritisnete papučicu gasa, motor s turbopunjačem ne ubrzava odmah - dolazi do kratke pauze, nestanka struje.Rješenje ovog problema su specijalni sistemi upravljanja turbinama, turbopunjači promjenjive geometrije, serijski paralelni i dvostepeni sistemi pritiska i drugi.
Princip rada turbopunjača
Pitanja održavanja i popravke turbopunjača
Turbopunjač treba minimalno održavanje.Glavna stvar je da na vrijeme promijenite motorno ulje i filter ulja.Ako motor još neko vrijeme može raditi na starom ulju, to može postati smrtonosno za turbopunjač - čak i neznatno pogoršanje kvalitete maziva pri velikim opterećenjima može dovesti do zaglavljivanja i uništenja jedinice.Također se preporučuje povremeno čišćenje dijelova turbine od naslaga ugljika, što zahtijeva njenu demontažu, ali ovaj posao treba izvoditi samo uz upotrebu posebnih alata i opreme.
Neispravan turbopunjač je u većini slučajeva lakše zamijeniti nego popraviti.Za zamjenu je potrebno koristiti jedinicu istog tipa i modela koji je ranije ugrađen na motor.Ugradnja turbo punjača s drugim karakteristikama može poremetiti rad pogonske jedinice.Odabir, ugradnju i podešavanje jedinice bolje je povjeriti stručnjacima - to jamči ispravno izvođenje radova i normalan rad motora.Uz pravilnu zamjenu turbopunjača, motor će povratiti veliku snagu i moći će riješiti najteže zadatke.
Vrijeme objave: 21.08.2023