Kaj je turbopolnilnik?
Turbopolnilnik je pravzaprav zračni kompresor, ki s stiskanjem zraka poveča vsesalni volumen. Uporablja vztrajnostni impulz izpušnih plinov, ki jih oddaja motor, da poganja turbino v turbinski komori, ta pa poganja koaksialni rotor. Tekač stisne zrak, ki ga pošlje cevovod zračnega filtra v valj. Ko se vrtilna frekvenca motorja poveča, se sinhrono povečata tudi hitrost izpusta izpušnih plinov in hitrost turbine, rotor pa stisne več zraka v valj. Tlak in gostota zraka se povečata, zaradi česar lahko zgori več goriva. Skladno s tem lahko povečanje količine goriva in prilagajanje števila vrtljajev motorja poveča izhodno moč motorja.
Strukturni princip
Najprej se pogovorimo o splošnem strukturnem principu turbopolnilnika. Turbopolnilnik na izpušne pline je v glavnem sestavljen iz kolesa črpalke in turbine ter drugih krmilnih komponent. Kolo črpalke in turbina sta povezana z gredjo, ki je rotor. Izpušni plini iz motorja poganjajo črpalko, ki poganja turbino k vrtenju. Ko se turbina zavrti, ustvari tlak v sesalnem sistemu. Turbopolnilnik je nameščen na izpušni strani motorja, zato je delovna temperatura turbopolnilnika zelo visoka. Poleg tega je hitrost rotorja turbopolnilnika med delovanjem zelo visoka in dosega več deset tisoč vrtljajev na minuto. Zaradi tako visoke hitrosti in temperature običajni mehanski igelni ali kroglični ležaji ne morejo delovati za rotor. Zato turbopolnilniki na splošno uporabljajo popolnoma plavajoče ležaje, mazane z oljem in hlajene s hladilno tekočino. Prej so se turbopolnilniki večinoma uporabljali v dizelskih motorjih, ker so bili načini zgorevanja bencina in dizla različni, zato je bila tudi oblika turbopolnilnikov, uporabljenih v motorjih, drugačna. Bencinski motor se od dizelskega motorja razlikuje po tem, da v valj ne vstopa zrak, temveč mešanica bencina in zraka. Previsok pritisk lahko zlahka povzroči detonacijo. Zato se je treba pri vgradnji turbopolnilnika izogibati detonaciji, ki vključuje dve povezani vprašanji: nadzor visoke temperature in nadzor časa vžiga.
Po obveznem turbo polnjenju se bosta temperatura in tlak med kompresijo in zgorevanjem bencinskih motorjev povečala, kar bo povzročilo povečano nagnjenost k detonaciji. Poleg tega je temperatura izpušnih plinov pri bencinskih motorjih višja kot pri dizelskih motorjih in ni priporočljivo povečati kota prekrivanja ventilov (čas, ko se sesalni in izpušni ventili odpirajo hkrati), da bi povečali hlajenje izpuha. Zmanjšanje kompresijskega razmerja lahko povzroči tudi nepopolno zgorevanje. Poleg tega imajo bencinski motorji višje vrtilne frekvence motorja kot dizelski motorji, kar povzroči znatne spremembe v pretoku zraka, kar lahko zlahka povzroči zapoznele reakcije turbopolnilnika. Inženirji so naredili ciljne izboljšave za reševanje vrste težav pri uporabi turbopolnilnikov v bencinskih motorjih, kar jim omogoča uporabo tudi turbopolnilnikov na izpušne pline.
Opomba
Zaradi pogostega delovanja turbopolnilnikov pri visokih vrtljajih in temperaturah je temperatura na koncu turbinskega polnilnika izpušnih plinov okoli 600 stopinj, rotor turbopolnilnika pa se vrti z visoko hitrostjo 8000-11000r/min. Da bi zagotovili normalno delovanje turbopolnilnika, je treba med uporabo upoštevati naslednje točke:
Ne puščajte v avtu
Po zagonu motorja, zlasti pozimi, ga je treba nekaj časa pustiti v prostem teku, da se ležaji popolnoma namažejo z mazalnim oljem, preden rotor turbopolnilnika začne teči z visoko hitrostjo. Zato po zagonu ne pritiskajte na silo po plinu, da preprečite poškodbe oljnega tesnila turbopolnilnika.
Motorja ne ugasnite takoj
Po daljšem delovanju pri visoki hitrosti motorja ni mogoče takoj ugasniti. Med delovanjem motorja se del olja dovaja v ležaje rotorja turbopolnilnika za mazanje in hlajenje. Po nenadni zaustavitvi delujočega motorja tlak olja hitro pade na nič, visoka temperatura v turbinskem delu turbopolnilnika pa se prenese na sredino. Toplote v nosilni lupini ležaja ni mogoče hitro odnesti, medtem ko se rotor turbopolnilnika pod vztrajnostjo še vedno vrti z veliko hitrostjo. Če se torej motor nenadoma ustavi v stanju vročega motorja, bo to povzročilo pregrevanje olja, ujetega v turbopolnilniku, in poškodovalo ležaje in gred. Bodite še posebej previdni, da preprečite nenadno zaustavitev motorja, potem ko nekajkrat pritisnete na stopalko za plin.
čisto
Pri razstavljanju turbopolnilnika je pomembno, da je čist in da blokirate vse spoje cevi s čisto krpo, da preprečite, da bi smeti padle v turbopolnilnik in poškodovale rotor. Pri popravilu pazite, da ne trčite in poškodujete rotorja. Če je treba rotor zamenjati, je treba na njem izvesti preskus dinamičnega ravnotežja. Po ponovni namestitvi odstranite blokado.
Za čiščenje
Zaradi pogostega delovanja turbopolnilnika pri visokih temperaturah je njegov cevovod mazalnega olja nagnjen k delnemu koksanju notranjega olja zaradi učinka visoke temperature, kar lahko povzroči nezadostno mazanje ležajev turbopolnilnika in poškodbe. Zato je treba cevovod za mazalno olje očistiti po tem, ko je deloval nekaj časa.
Bodite pozorni na vzdrževanje
Pred odhodom in po prejemu vozila je treba preveriti povezavo vsake cevi za zračne poti, da preprečite ohlapnost ali ločitev, kar lahko povzroči okvaro turbopolnilnika in kratek stik zraka v valj.
Iz tega je razvidno, da je bila po turbinskem polnjenju motorja struktura komponent okrepljena. Z vidika uporabe in vzdrževanja je treba okrepiti obvezna vzdrževalna dela motorja in paziti na uporabo pravilnih načinov delovanja.