Turboįpūtimas - suspausto oro padavimas į įsiurbimo kolektorių - tai pats efektyviausias variklio galios didinimo būdų. Kadangi dalis energijos, kuri paparastame variklyje išmetama per išmetimo sistemą, naudojama turbokompresoriui sukti, degalų sąnaudos, lyginant su tokios pat galios, tačiau didesnio tūrio paprastu varikliu, sumažėja. Dėl mažesnio darbinio tūrio mažesni ir trinties bei šilumos nuostoliai.
Turbokompresoriaus veikimo principai
Išmetamosios dujos pašalinamos iš degimo kameros per išmetimo vožtuvus, jos su didele jėga patenka į išmetimo kolektorių, prie kurio montuojamas turbokompresorius. Sudarius slėgį įsiurbimo sistemoje didesnis įkaitusio oro kiekis patenka į degimo kamerą. Išmetamosios dujos suka turbinos rotorių (sparnuotę).
Ant to paties veleno kitos dalies pritvirtinta kompresoriaus sparnuotė, kurią suka išmetamųjų dujų jėga. Ši sparnuotė besisukdama suspaudžia orą, imamą iš aplinkos. Šis oras per kompresoriaus kriauklę patenka arba tiesiogiai į įsiurbimo kolektorių, arba yra atvėsinamas suspausto oro aušintuvu (intercooler - angl.). Žemesnė įeinančio oro temperatūra ir didesnis tankis mažina degimo temperatūrą, azoto oksidų susidarymą, polinkį detonacijai, suodžių išmetimą dyzeliuose ir lyginamąsias degalų sąnaudas.
Jeigu degalų, suspausto ir atvėsinto oro mišinys atitinka visus reikalaujamus parametrus - variklio darbas bus nepriekaištingas ir variklio galia prie tam tikrų variklio darbo sūkių ženkliai padidės.
Turbokompresoriaus technologijos privalumai
Dėl unikalios technologijos, turbokompresorinio variklio lyginamoji masė (kg/kW) žymiai mažesnė palyginti su įprastu varikliu. Atitinkamai turbokompresorinio variklio gabaritai mažesni už paprasto tokios pat galios variklio.
Pripučiamo turbokompresoriumi variklio sukimo momento charakteristika taip pat palankesnė. Dėl didelio sukimo momento augimo krentant sūkiams maksimali galia išlieka ir esant sūkiams mažesniems nei nominalūs. Važiuojant kalnuotoje vietovėje reikia rečiau perjunginėti pavaras ir automobilis nepraranda greičio.
Turbokompresorinis variklis yra tylesnis už paprastą. Turbokompresorius veikia kaip papildomas duslintuvas.
Turbodyzeliniai varikliai gali dirbti su didesniu oro pertekliaus koeficientu. Šiandien tai ekonomiškų ir mažai teršiančių aplinką variklių konstravimo pagrindas .
Turbokompresoriniai varikliai naudojami visur, kur reikalinga degalų ekonomija. Kuo didesnis variklis, tuo aktualesnės mažos degalų sąnaudos. Sunkvežimių, lokomotyvų, laivų, stacionariniai, pramoniniai varikliai praktiškai visi turi įdiegtus turbokompresorius.
Šiuolaikiniai turbodyzeliniai varikliai lengviesiems automobiliams nenusileidžia galia benzininiams , o kai kur ir juos pralenkia, turi geresnę sukimo momento charakteristiką, išmeta mažai teršalų ir sunaudoja žymiai mažiau degalų. Anglies dioksido (CO2) išmetimas lyginant su tokios pat galios benzininiu yra apie 25% mažesnis, CO, CH emisija - kaip benzininio su 3 komponentų katalitiniu neutralizatoriumi.
Dar apie 15% degalų ekonomiją ir atitinkamą CO2 emisijos sumažėjimą planuojama pasiekti naudojant tiesioginio įpurškimo dyzelius su pripūtimu ir tarpiniu oro aušintuvu. Praktikoje tai būtų degalų sąnaudos nuo 2 iki 5 l/100km, priklausomai nuo automobilio masės.
Turbokompresoriaus veikimo trūkumai
Pagrindiniai turbokompresorinio variklio trūkumai - pavėluota turbokompresoriaus reakcija į akceleratoriaus paspaudimą ("turbo duobė”), dėl rotoriaus inertiškumo taip pat mažas pripūtimo slėgis prie žemų variklio sūkių. Šiuos trūkumus turbokompresorių gamintojai bando sumažinti gamindami kuo mažesnį ir greitesnį turbokompresorių, slėgio ribotuvą, taip pat kintamos geometrijos turbiną. Šiuolaikinių turbokompresorių lengviesiems automobiliams ir mikroautobusams sūkiai siekia 150 000 - 280 000 aps/min., pripūtimo slėgis 2,8 bar ir daugiau.
Sužinokite daugiau apie turbokompresorių technologijos istoriją.