A turbófeltöltő működési elve és kialakítása

A turbófeltöltő (turbina) egy olyan mechanizmus, amelyet az autókban használnak, hogy levegőt kényszerítsenek a belső égésű motor hengereibe. Ebben az esetben a turbinát kizárólag a kipufogógázok áramlása hajtja. A turbófeltöltő használata lehetővé teszi a motor teljesítményének akár 40%-os növelését, miközben megtartja kompakt méretét és alacsony üzemanyag-fogyasztását.

A turbina elrendezése, működésének elve

A standard turbófeltöltő a következőkből áll:

1. Ház. Hőálló acélból készült. Csavar alakú, két különböző irányú csővel, peremmel ellátva a nyomástartó rendszerbe történő beépítéshez.
2. Turbina kerék. A kipufogógáz energiáját a tengely forgására alakítja át, amelyre mereven van rögzítve. Hőálló anyagokból készült.
3. Kompresszor kerék. Forgást kap a turbina kerekétől, és levegőt pumpál a motor hengereibe. A kompresszor járókereke gyakran alumíniumból készül, ami csökkenti az energiaveszteséget. A hőmérséklet ebben a zónában közel áll a normálhoz, és nem szükséges hőálló anyagok használata.
4. Turbina tengely. Összeköti a turbina kerekeit (kompresszor és turbina).
5. Siklócsapágyak vagy golyóscsapágyak. A tengely házba való csatlakoztatásához szükséges. A kialakítás felszerelhető egy vagy két támasztékkal (csapággyal). Ez utóbbiakat az általános motorkenési rendszer keni.
6. bypass szelep. PA turbina kerekére ható kipufogógázok áramlásának szabályozására tervezték. Ez lehetővé teszi a növelő teljesítmény szabályozását. Szelep pneumatikus működtetővel. Pozícióját a motor ECU vezérli, amely jelet kap a sebességérzékelőtől.

A turbina működési elve benzin- és dízelmotorokban a következő:

• A kipufogógázokat a turbófeltöltő házába irányítják, ahol a turbinalapátokra hatnak.
• A turbinakerék forogni és gyorsulni kezd. A turbina fordulatszáma nagy fordulatszámon elérheti a 250 000 ford./perc értéket.
• A turbina kerekén való áthaladás után a kipufogógázok a kipufogórendszerbe távoznak.
• A kompresszor járókerék szinkronban forog (mivel ugyanazon a tengelyen van, mint a turbina), és a sűrített levegő áramlását az intercoolerbe, majd a motor szívócsonkjába irányítja.

A turbina jellemzői

A főtengellyel hajtott mechanikus kompresszorhoz képest a turbina előnye, hogy nem a motorból veszi az energiát, hanem a melléktermékeiből hasznosítja az energiát. Olcsóbb a gyártása és olcsóbb a használata.

Bár műszakilag a dízelmotor turbinája lényegében ugyanaz, mint a benzinmotoroké, a dízelmotoroknál gyakoribb. A fő jellemző a működési módok. Ezért a dízelmotorokhoz kevésbé hőálló anyagok használhatók, mivel a kipufogógáz hőmérséklete dízelmotoroknál 700 °C, benzineseknél 1000 °C. Ez azt jelenti, hogy benzinmotorra nem lehet dízelturbinát felszerelni.

Másrészt ezeknek a rendszereknek a töltőnyomás szintje is eltérő. Ebben az esetben figyelembe kell venni, hogy a turbina hatásfoka a geometriai méreteitől függ. A hengerekbe befújt levegő nyomása két rész összege: 1 légköri nyomás plusz a turbófeltöltő által keltett túlnyomás. 0,4-2,2 atmoszféra vagy több lehet. Mivel a dízelmotorban a turbina működési elve lehetővé teszi több kipufogógáz felvételét, a benzinmotor kialakítása még dízelmotorokba sem telepíthető.

A turbófeltöltők típusai és élettartama

A turbina fő hátránya a "turbó késleltetés" effektus, amely alacsony motorfordulatszámon jelentkezik. A motor fordulatszámának változására adott válaszidő-késleltetést jelöli. Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére különféle típusú turbófeltöltőket fejlesztettek ki:

• Twin-scroll rendszer. A kialakítás két csatornát biztosít, amelyek elválasztják a turbinakamrát és ennek eredményeként a kipufogógáz-áramlást. Ez gyorsabb reakcióidőt, maximális turbina-hatékonyságot biztosít, és megakadályozza a kipufogónyílások eltömődését.
• Változó geometriájú turbina (változtatható geometriájú fúvóka). Ezt a kialakítást leggyakrabban dízelmotorokban használják. Változást biztosít a turbina bemenetének keresztmetszetében a lapátok mozgékonysága miatt. A forgásszög megváltoztatása lehetővé teszi a kipufogógázok áramlásának beállítását, ezáltal a kipufogógázok sebességének és a motor fordulatszámának beállítását. A benzinmotorokban a változó geometriájú turbinák gyakran megtalálhatók a sportautókban.

A turbófeltöltők hátránya a turbina törékenysége. A benzinmotoroknál ez átlagosan 150 000 kilométer. Másrészt a dízelmotor turbina élettartama valamivel hosszabb, átlagosan 250 000 kilométer. Hosszan tartó, nagy sebességgel történő vezetésnél, valamint az olaj nem megfelelő megválasztásánál az élettartam két- vagy akár háromszorosára csökkenhet.

Attól függően, hogy a turbina hogyan működik benzin- vagy dízelmotorban, a teljesítmény értékelhető. Az ellenőrizendő jel a kék vagy fekete füst megjelenése, a motor teljesítményének csökkenése, valamint a síp és a csörgő megjelenése. A meghibásodások elkerülése érdekében időben ki kell cserélni az olajat, a légszűrőket és el kell végezni a rendszeres karbantartást.