Sistem za napajanje i ubrizgavanje gorivaturbina

Turbo pogon kod motora (turbina – video) – princip rada

turbo pogon
Facebooktwittergoogle_plusredditpinterest

Na našim prostorima, ljudi još uvek nisu dobro informisani i na samu reč “ TURBINA “ pomisle na veoma složen sistem. Kroz ovaj članak ću vas ubediti da to nije tačno.

Oznake na vašim motorima i turbina:

  • CDI – koristi mercedes,
  • TDI – Turbo Direct Injection koristi grupacija VW ( Vw, Audi, Skoda, Seat ),
  • DCI – renault,
  • DTI – Direct Turbo Injection, koristio ga Opel
  • HDI – Highpressure Direct Injection Grupacija Pezo – Citroen,
  • TDCI – Turbo Direct ComonRain Injection – Fordova oznaka za dizelske motore koji su opremljeni Comon Railom,
  • JTD- uniJet Tubo Diesel. To je oznaka Fiat grupe za motore sa Comon Railom prve generacije. Druga generacija Fiatovih Comon Rail motora se zove Multi Jet.

To su oznake za dizel motore sa direktnim ubrizgavanjem…Naziv se razlikuje od proizvođača do proizvođača a razlike su veoma male.

Prevod za sve , može da bude isti:

– Direktno ubrizgavanje vazduha uz pomoć dodatnog pritiska turbine.

reparacija turbine 1.6 hdi 90 ks
reparacija turbine 1.6 hdi 90 ks

Vratimo se na princip rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Prilikom rada motora imamo četri ciklusa a u ovom delu objašnjavanja namene turbine, bitan nam je prvi ciklus ‘usisavanje’. Za pravilan rad motora potrebna nam je odgovarajuća smeša vazduha i goriva koju lako možemo da postižemo do određenog broja obrtaja motora ali kada nam je potrebna veća snaga moramo povećati broj obrtaja samim tim i količinu usisavanja vazduha. Tu nam nastaje problem jer motor nemože , uz pomoć podpritiska koji stvara klip motora i atmosferskog pritiska , uneti dovoljnu količinu vazduha. Veća količina vazduha nam je potrebna zbog stvaranja odgovarajuće smeše za veću snagu motora.

Turbopunjač i turbokompresor (turbina)

Navedeni nedostatak rešavamo uz pomoć turbopunjača ili turbokompresora što mi jednim imenom zovemo turbina. Razlika između turbopunjača i turbokompresora je u pogonu . Turbopunjač se pogoni uz pomoć izduvnih gasova iz motora a turbokompresor putem zubčastog kaiša sa radilice. O prednostima i manama turbopunjača i turbokompresora u odnosu jedan na drugi obradiću pri kraju ovg članka. Sa turbinom dobijamo veću snagu motora a dimenzije motora ostaju iste – što i jeste glavni cilj auto industrije.

vrste turbina
turbina kod automobila

Turbina kod automobila

Svaka turbina se sastoji od dva dela , nebitno je da li govorimo o turbobunjaču ili turbokompresoru, pogonski deo turbine i deo u kome se stvara dodatni pritisak . Drugi deo može da bude potpuno isti i za turbokompresore i za turbopunjače a pogonski deo se razlikuje. Stvaranje dodatnog pritiska dobijamo uz pomoć lopatica turbine koje su tako konstruisane da uvlače vazduh a zatim ga sabijaju prema cilindrima. Koliko brzo se okreće turbina u direktnoj je vezi sa količinom sabijenog vazduha u cilindrima .

poprecni presek turrbine
poprecni presek turrbopunjača (turbina)
turbokompresor
poprečni presek turbokompresora (turbina)

Dosadašnja priča prosto zvuči i možemo pomisliti da je konstrukcisko rešenje jednostavno ali sve te delove moramo uvezati u skladan rad motora. Kada ubacimo veću količinu vazduha moramo ubaciti i veću količinu goriva kako bi smeša bila odgovarajuća .  Prilikom stvaranja dodtnog pritiska moramo voditi računa da u kritičnoj tački pritiska dolazi do samozapaljenja pa eksplozija u cilindru može nastati pre nego što se zatvore usisni ventili.

Pravilno stvaranje smeše i turbina

Pravilno stvaranje smeše u danjašnjoj autoindustriji se rešava odgovarajućim senzorima i kontrolom glavnog računara motora. Posle filtera za vazduh na usisnom crevu (odmah nakon filtera) nalazi neki elektronski deo koji je spojen elektroinstalacijom do glavnog računara. Taj deo se naziva protokomer. Protokomer je uređaj koji očitava koja količina vazduha je uvučena u motor i taj podatak šalje računaru .

Sa druge strane  elektronika boš pumpe a kod nekih automobila elektronika na diznama dobija podatak od glavnog računara koliku količinu goriva u datom trenutku treba da  ubaci u cilindar. Postoje novija konstrukcijska rešenja koja nemaju bosh pumpu već se pritisak u sistemu za napajanje gorivom postiže drugim konstrukcijskim rešenjima a kontrola ubacivanja goriva vrši se direktno na diznama.

Drugi problem , prevremeno samozapaljenje , rešava se ograničavanjem maksimalnog pritiska koji stvara turbina, ubacivanjem ventila u usisnu granu. Ventil se otvara pri pritisku iznad dozvoljenog i time smanjuje pritisak i korišćenjem goriva većih oktanskih vrednosti koja su otpornija na samozapaljenje.

princip rada turbopunjača
princip rada turbopunjača

Da bih Vam još malo približio rad sistem i dao realniju sliku navešću primer sa nekim realnim ciframa. Turbo punjač kod automobila za široku upotrebu (ne trkačkih automobila) obično pojačava pritisak za 0,5 do 0,6 bara , što znači da cilindar motora uvuče vazduh pod pritiskom od 1 bara  (na 0 m nadmorske visine) i sa uvećanjem iznosio bi 1,5 do 1.6 bara. Za tu količinu vazduha ubacuje se proporcionalno i veća količina goriva a ujedno bi trebali da dobijemo i povećanje snage za 50 do 60 % da nemamo gubitaka.

Gde nastaju gubici kod turbopunjača (turbina) ?

Za pokretanje turbine koristimo vazduh iz izduvne grane koja pokreće preko lopatica osovinu turbine ali za to pokretanje mi koristimo snagu motora u taktu ‘izduvavanja’ jer tada klip gura vazduh kroz turbinu. Takođe vreovazduh iz motora zagreva turbinu koja zagreva i vazduh koji ulazi u motor. Poznato je da je zagrejan vazduh ređi a samim tim i količina sabijenog vazduha je manja kada je vazduh zagrejan. Da bi rešili ovaj problem u sistem se ubacuje interkuler (hladnjak vazduha koji ulazi u motor) što dodatno umanjuje snagu motora jer put vazduha do cilindra nije slobodan već mora da potroši deo snage na guranje vazduha kroz interkuler. Na kraju kada uzmemo sve u obzir snaga motora neće biti uvećana za 50 do 60 % već 30 do 35 %.

3D animacija principa rada turbokompresora – turbine

Plamen iz auspuha – samozapaljenje smeše pre vremena zbog prevelikog pritiska turbine (njima nije bitna udobnost u voznji i potrosnja goriva već samo snaga pa je za njih ovo prihvatljivo)

Kada vozite auto do određenog broja obrtaja (oko 3000 o/min u zavisnosti od motora) imaćete jednu potrošnju goriva čim prelazite tu cifru videćete da se potrošnja znatno povećava. Razlog navedenom je upravo prethodni primer sa gubicima. Da nemamo gubitaka koji su veći sa povećanjem broja obrtaja potrošnja na 100 km/h bi bila konstantna bez obzira na brzinu vozila.

Prodaja novih delova

Kod turbopunjača  u odnosu na turbokompresor imamo i još jedan nedostatak koji se naziva ‘turbo lag’. Kada pritisnemo pedalu gasa  očekujemo da auto automatski dobije i veću snagu zbog turbine. Ali zbog vremena koje je potrebno motoru da stvori određenu količinu gasova koji će brže pokretati turbinu imamo neku zadršku pa naglo dobijanje snage. Kod turbokompresora koji se pogone preko zubčastog kaiša taj problem nemamo. Takođe kod njih je i manje zagrevanje vazduha ali isto imamo gubitak snage jer sam motor preko radilice pogoni turbinu. Problem sa ‘turbo lagom’ delimično je rešen smanjenjem mase lopatica i osovine turbine jer se lakše i brže pogoni turbina i sa manjom količinom izduvnih gasova.

Napomene u vezi turbina:

U ovm članku sam navodio primere turbine kod dizel motora. Danas nije redak slučaj turbina kod benziskih motora a sve u cilju povećanja snage uz zadržavanje malih dimenzima motora. Princip rada i namena turbina kod benzinskih motora je isti. Često ćete čuti da se turbopunjač i turbokompreso koriste kao naziv za isti deo automobila i izjednačavaju sa terminom ‘turbina’. Takođe kod nas je ustaljeno da se deo turbine gde se stvara pojačan pritisak naziva ‘ kompresor’.  Ovo je negde i opravdano jer je uloga kompresora da pojačava pritisak. U toku pisanja izbegavao sam da taj deo nazivam kompresorom da bih napravio jasnu razliku između turbopunjača i turbokompresora. “Kompresor“ poseduju i turbopunjač i turbokompresor.  Kod amerekanaca se termin razlikuje i nazivaju se turbocharger i supercharger.

Biće nam drago da ostavite komentar na ovaj tekst ili izneseti neki problem koji ste imali sa turbinom. Odgovorićemo u što kraćem roku.