Turbokompresoriai

Turbokompresoriai

UAB "Turbocentras" yra visų pirmaujančių gamintojų turbokompresorių tiekėjas ir pardavėjas. Mes siūlome turbinas "BorgWarner Turbo Systems" ("3K", "KKK", "Schwitzer"), "Hitachi", "Holset", "Honeywell Garrett", "IHI Turbo", "Mitsubishi", "Toyota", su pristatymų po visa pasauli.

Mūsų sandėliuose yra naujų originalių turbokompresorių ir pasenusių turbinų, kurios daugiau nebegaminami. Mūsų specialistai padės jums rasti jūsų automobilio tinkama turbokompresorių, nepriklausomai nuo to, ar tai senas "Renault" ar naujas ir brangus "Porsche". Galimybė įsigyti iš mūsų alternatyvų, visiškai atstatytą turbokompresorių įtiks klientams su mažu biudžetu.


Kas per daiktas - turbokompresorius (turbina)?

Turbinos pjūvis
Turbokompresoriaus pjūvis

Nuo pat vidaus degimo variklių vystymosi pradžios jų konstruktoriai stengėsi padidinti jų galią, sumažinti masę, gabaritus ir degalų sąnaudas. Patobulėjus šiluminiams - energetiniams variklių skaičiavimams, buvo pastebėta, jog su išmetamom dujom nenaudingai išlekia vos ne pusė energijos, išsiskyrus degant kurui. Galima būtų ignoruoti tuos nuostolius, kai variklis kelių ar keliolikos kW galios, bet kai reikia galios virš 1-2 MW (šilumvežiui) arba keliasdešimt MW (laivui), galios trūkumas ir didelės degalų sąnaudos tampa rimta kliūtimi vidaus degimo varikliui konkuruojant su garo mašina ar turbina. 20 a pradžioje, plintant dyzeliams geležinkelių transporte ir laivuose, buvo sugalvota, kad galią galima padidinti pripučiant variklį kompresoriumi, o kompresorių gali sukti dujų turbina, kurią varo variklio atidirbusios dujos - juk jos dar turi daug energijos. Taip gimė turbokompresorius. 1905 metais inžinieriui iš Šveicarijos Alfredui Biuchi buvo išduotas šio agregato patentas.

Dyzelinis variklis pamažu populiarėjo transporte ir plito į kitas sritis. Pradėjo išstumti benzininį variklį ir krovinių pervežimuose - dėl ekonomiškumo, mažo reiklumo, pigesnių degalų, geresnio priešgaisrinio saugumo (šie faktoriai buvo labai svarbus laivyne ir geležinkeliuose). Tobulėjant dyzeliui, keliant jo galią ir ekonomiškumą, lemiamas vaidmuo teko turbokompresoriui. Pirmiausia jis buvo pritaikytas didžiausiuose laivų varikliuose, po to atėjo eilė geležinkeliui ir mažesnius variklius naudojančiam transportui bei žemės ūkiui.

1938 metais sunkvežimių gamintojas iš Šveicarijos SAURER išleido į rinką pirmąjį krovininį automobilį su turbodyzeliniu varikliu. Nenuostabu, toje gamykloje dirbo Alfredas Biuchi.

Tobulėjant tiek variklio, tiek turbokompresoriaus konstrukcijai, komercinis transportas tapo vis labiau turbinizuotas, ir šiandien pasiekė beveik 100%.

Lengvuosiuose automobiliuose turbokompresorius pasirodė gerokai vėliau. Iki 1980 metų lengvieji automobiliai buvo daugiausia benzininiai, pirmieji dyzeliai buvo silpni, triukšmingi, rūkstantys, todėl nepopuliarūs. Degalų taupymas buvo neaktualus dėl jų pigumo. Buvo keletas bandymų turbinizuoti benzininius variklius dėl galios. 1962 metais JAV išleisti automobiliai Chevrolet Corvair Monza ir Oldsmobile Jettfire turėjo benzininius variklius su turbokompresoriais, bet dėl konstrukcijos netobulumo ir prasto patikimumo nepaplito.

Stiprų postūmį turbokompresoriaus progresui suteikė 1973 metų naftos krizė. Stipriai pabrangę degalai vertė ieškoti taupymo būdų. Be to dyzelio tobulėjimas jau leido naudoti jį ir lengvuosiuose automobiliuose ir 1978 m. Mercedes-Benz ir 1981 m. Volkswagen išleido serijinius automobilius su turbodyzeliniais varikliais.

Sparčiai plintant automobilizacijai, tapo aktualus kitas aspektas - ekologija. Griežtėjantys gamtosaugos reikalavimai privertė automobilių variklių gamintojus mažinti kenksmingų deginių išmetimą. Štai iš tos pusės turbokompresorius tapo išsigelbėjimu. Dėl didesnio oro pertekliaus galima organizuoti mišinio degimą cilindruose taip, kad liepsna neliestų palyginti šaltų sienelių, degalai pilnai sudeginami, ir degimo produktuose lieka mažai kenksmingų nepilno degimo produktų kaip CO, CH, C (suodžių), benzpirenų ir kt. Net tokie nekalti degimo produktai kaip CO2 ir šiluma sukelia šiltnamio efektą ir atmosferos šilimą, o juk jų išmetimas tiesiogiai proporcingas degalų sąnaudom, reiškia reikia sudeginti kuo mažiau degalų - didinant variklio naudingo veikimo koeficientą. Turbokompresorius leidžia panaudoti išmetamų dujų energiją, kuri paprastame variklyje tiesiog išmetama į atmosferą pro duslintuvą, ir sumažinti CO2 ir šilumos išmetimą.

Daugelyje Europos šalių mokesčiai automobiliams skaičiuojami pagal tai, kiek automobilis išmeta CO2, ir turbodyzelis šiuo atžvilgiu kol kas nepralenkiamas.

Benzininiai varikliai su turbokompresorium taip pat plinta, dėl tų pačių priežasčių. Plėtrą iki šiol stabdė turbokompresoriaus atsparumas aukštai išmetamų dujų temperatūrai, dyzelyje ji gerokai žemesnė.

Atsirandančios naujos medžiagos ir konstrukciniai sprendimai leidžia išspręsti šią problemą.

Bet dėl žemesnio suspaudimo laipsnio (jį riboja detonacinio degimo atsiradimas) dujų plėtimosi cilindruose energija išnaudojama blogiau, (iš čia ir aukštesnė temperatūra išmetime), todėl naudingo veikimo koeficientas bus žemesnis nei turbodyzelio, degalų sąnaudos ir CO2 emisija didesnės.

Turbokompresorius – evoliucija.

Turbokompresoriaus komponentai
Turbokompresoriaus komponentai

Turbokompresorius - sudurtinis žodis, susidedantis iš dviejų, turbina ir kompresorius.

Gaminamas iš dviejų agregatų , dėl konstrukcijos paprastumo ir racionalumo apjungtų į vieną, liaudyje populiariai, bet neteisingai vadinamą turbina - juk turbina yra tik pusė šio agregato.

Dujų turbina paima dalį energijos (slėgio ir temperatūros pavidalu) iš išmetamų dujų, ir paverčia ją mechaniniu darbu, kitaip tariant turbinos rotorius (sparnuotė) ima suktis. Rotoriaus sukimasis perduodamas kitai sparnuotei -kompresoriui - kuris siurbia orą, suslegia ir pučia jį į variklį - išmetamų dujų energija grąžinama į variklį. Variklis maitinamas oru per prievartą. Į cilindrus patenka daugiau oro, atitinkamai galima įpurkšti daugiau degalų ir gauti didesnę galią, dėl oro pertekliaus - geresnius ekologinius rodiklius, dėl energijos recirkuliacijos - degalų ekonomiją.

Todėl šis genialus ir paprastas išradimas tapo neatskiriamas nuo vidaus degimo variklio.

Turbinos alyvos tiekimas
Turbinos alyvos tiekimas

Turbokompresorius kaip minėta susideda iš turbinos, kompresoriaus ir bendro abiems guolių mazgo. Guolių mazgas dažniausiai turi tris guolis - du radialinius, laikančius rotorių ir vieną atraminį, neleidžiantį rotoriui judėti išilgai ašies. Guoliai dažniausiai yra slydimo ir turi įvorių pavidalą, korpuse montuojami su tarpeliu, kuriame alyvos slėgis suformuoja minkštą alyvos pagalvę, sugeriančią rotoriaus vibracijas. Dėl to rotorius visada turi nemažą radialinį laisvumą - 0,5-0,7 mm. Atraminis guolis korpuse įtvirtintas standžiai, todėl ašinis laisvumas yra tik tokio dydžio kaip darbiniai tarpeliai tarp guolio ir atraminės įvorės, mažiau nei 0,1mm. Guoliui sudilus, ašinis laisvumas didėja, ir sandarinimo žiedai pradeda liesti griovelių šonus ir intensyviai dilti (kol guolis geras - neliečia), padidėja tarpeliai ir pradeda sunktis alyva. Naujausiose konstrukcijose pastebima tendencija sujungti visus tris guolius į vieną įvorės formos detalę, siekiant supaprastinti ir atpiginti konstrukciją.

Rutuliniai radialiniai - atraminiai guoliai nepaisant keleto privalumų, turbokompresoriuose nepaplito dėl riboto resurso dirbant dideliais rotoriaus sukimosi greičiais.

Turbina - tai karštoji agregato dalis - jo variklis. Susideda iš turbinos sparnuotės, pagamintos išvien su velenu, besisukančiu guoliuose, ir turbinos korpuso - sraigės, kurioje dujų srautas įgauna reikiamą greitį ir nukreipiamas į turbinos menteles. Sparnuotė dirba labai sunkiomis sąlygomis - temperatūra iki 850 C dyzeliuose iki 1050 C benzininiuose varikliuose. Sūkiai 100000 - 300000 aps/min. sukelia milžiniškas išcentrines jėgas, be to, apkrovas sukelia dujų srauto slėgis į menteles, srauto pulsacija, vibracijos dėl liekamojo disbalanso, rezonansinės menčių vibracijos ir kiti faktoriai. Gaminama iš specialių atsparių karščiui ir mechaniškai tvirtų lydinių ir privirinama trintimi arba elektronų spinduliu prie veleno iš legiruoto plieno. Pasitaiko turbinos sparnuotės iš keramikos su plieniniu velenu, jos juntamai lengvesnės ir rotorius dėl mažesnės inercijos greičiau sureaguoja į dujų srauto pokyčius, bet dėl technologijų brangumo ir neatsparumo vibracijoms masiškai negaminamos.

Turbinos korpusas gaminamas liejimo būdu iš legiruoto atsparaus karščiui ketaus, dažnai išvien su išmetimo kolektorium. Naujuose benzininiuose varikliuose pasitaiko štampuota iš lakštinio karščiui atsparaus plieno sraigė, arba lieta ketinė sraigė privirinta prie štampuoto plieno kolektoriaus dvigubomis sienelėmis. Plonose plieninėse sienelėse susidaro mažesni įtempimai dėl temperatūros kitimo. Dvigubos sienelės sumažina šilumos nuostolius (daugiau energijos lieka turbinai sukti) ir sumažina išorinių paviršių temperatūrą - geresnis priešgaisrinis saugumas. Didelių variklių (šilumvežių, laivų) kolektoriai ir turbinos sraigės tuo tikslu dažnai aušinamos skysčiu arba padengtos stora šilumine izoliacija.

Kompresorius - šaltoji agregato pusė. Ant veleno, perkišto per guolių mazgą, laisvojo galo montuojama kompresoriaus sparnuotė (išardomai), kartu su galine guolių korpuso sienele ir kompresoriaus sraige sudaranti kompresoriaus mazgą. Tokiu būdu viename veleno gale esanti turbinos sparnuotė perduoda sukimo momentą kompresoriaus sparnuotei kitame gale. Perduodama galia pakankamai įspūdinga - sudaro 25-30 % variklio galios dirbant pilnos apkrovos režimu. Kompresoriaus išvystomas slėgis siekia 2-3 bar., oro temperatūra 200 C. Kompresoriaus sparnuotė gaminama dažniausiai iš aliuminio lydinių liejimo būdu. Lemiamas faktorius - atsparumas metalo nuovargiui dėl apkrovų ir sūkių kitimo. Priklausomai nuo metalo sudėties, gamybos technologijos, terminio apdirbimo, sparnuotės atsparumas nuovargiui skiriasi dešimtis kartų. Sunkiausiai dirbančios sparnuotės (miesto autobusuose, išvežiojančiuose prekes sunkvežimiuose) gaminamos frezuojant CNC staklėmis iš specialiai termiškai apdoroto aliuminio lydinio arba titaninių ruošinių.

Turbinos su išmetamųjų dujų srauto kintamos geometrijos sistema

VNT Turbokompresoriai
VNT (Variable-Nozzle Turbine) Turbokompresoriai.

Turbokompresorių gamintojai naudoja skirtingus VNT sistemų pavadinimus:

  • Variable-Area Turbine Nozzle (VATN);
  • Variable-Geometry Turbo (VGT);
  • Variable-Nozzle Turbine (VNT);
  • Variable-Turbine Geometry (VTG);
  • Variable-Vane Turbine (VVT).

VNT turbokompresoriai išsiskiria tuo, kad turi žiedą su judančiais aerodinaminės formos sparneliais (angl. "Nozzle Ring"). Tie VNT turbininių sparneliai, reguliuoja kanalų ploti prie turbinos sparnuotės, keičiant praeinančių dujų srautą, kad padidinti ar optimizuoti turbinos efektyvumą. Patys sparneliai ant žiedo yra varomi vakuuminio, pneumatinio, hidraulinio ar elektroninio vožtuvo (aktuatorius, pavara) pagalba.

Esant dideliam išmetamųjų dujų srautui, patenkančiam į turbokompresorių ir dideliam variklio apsisukimų dažniui, VNT sistema padidina srauto kanalų plotį, mažinant slėgį ir rotoriaus greitį, tokiu būdu išvengdama per didelio turbinos rotoriaus greičio ir palaikydama tam tikrą kompresoriaus oro srauto lygį.

Jeigu išmetamųjų dujų srautas yra per mažas, esant mažam variklio apsukų dažniui, srauto geometrijos keitimo sistema mažina dujų srauto kanalus turbokompresoriuje, padidindama turbinos dujų slėgį ir srauto greitį, verčiant turbinos sparnuotę kartu su kompresoriaus sparnuote suktis greičiau.

Turbokompresoriai su įrengta išmetamųjų dujų srauto geometrijos keitimo sistemoma (VNT turbinos), daugiausia randamos dyzeliniuose varikliuose.

VNT turbokompresoriaus pagrindiniai privalumai:

  • Geresnis stabdymas varikliu, dėl didesnio slėgio variklio išeinamajame trakte, blokuojant išmetamųjų dujų srautą;
  • Nėra inercijos variklio veikimo metu, nėra "turbo duobės", kai nuspaudžiamas akceleratoriaus pedalas;
  • Dėl mažesnio slėgio variklio išmetime, esant bet kokiam sukimosi greičiui, padidėja variklio galia;
  • Turbina intensyviau pučia orą net esant mažam variklio apsukų skaičiui, suteikiant varikliui didesnį sukimo momentą;
  • Efektyvus degalų suvartojimas.

Turbokompresoriai be VNT sistemų – įprastos turbinos

Turbinos, be tokių sistemų kaip VNT, neturi visų VNT turbokompresorių privalumų. Įprasti turbokompresoriai yra paprastesnės konstrukcijos ir dažniausiai naudojami benzininiuose vidaus degimo varikliuose. Turbokompresoriams be VNT sistemų leidžiama veikti aukštesnės temperatūros režimuose, nes VNT mazgo mechanizmas yra mažiau atsparus aukštai temperatūrai. Būtent todėl įprastos turbinos be VNT dažniau naudojamos benzininiuose varikliuose, kur kuro mišinio degimo temperatūra yra daug didesnė.


Turbinos apeigos vožtuvas ("wastegate" technologija)

WasteGate Turbokompresorius
WasteGate Turbokompresorius.

Turbokompresoriaus apeigos arba pertekliaus vožtuvas valdo varantį per turbiną išmetamųjų dujų srautą, reguliuodamas rotoriaus sukimosi greitį ir kompresoriaus pučiamo oro intensyvumą.

Varomo per turbiną išmetamųjų dujų slėgio padidinimas arba sumažinimas, lemia pokyčius kompresoriaus pučiamo oro intensyvumui. Norint padidinti arba sumažinti įeinančio oro srauto slėgį, reguliuojant pneumatiniu arba vakuuminiu aktuatoriu, apeigos vožtuvas nukreipia išmetamąsias dujas į turbiną arba išmeta atgal į variklio išmetimą.

Turbinos apeigos (pertekliaus) vožtuvas yra tam tikra alternatyva VNT technologijai. Apeigos vožtuvo naudojimas leidžia išvengti pernelyg didelio turbinos rotoriaus sukimosi, apsaugojant veleną su sparnuotėmis ir šiek tiek optimizuoja turbokompresoriaus efektyvumą.


Turbokompresoriaus interkūleris – tarpinis aušintuvas

Turbinos interkūleris (intercooler) – įtaisas, skirtas kompresoriaus pumpuojamo oro aušinimui. Naudojamas kaip tarpinis aušintuvas (radiatorius, šilumokaitis), skirtas aušinti turbokompresoriaus generuojamam karšto oro srautui, kuris nukreipiamas į variklio cilindrus.

Veikdamas turbokompresorius įkaista ir šilumą iš turbokompresoriaus perduoda pumpuojamam oro srautui. Taip pat, oro temperatūra kyla dėl aukšto oro slėgio. Kas yra negerai, nes aukštoje temperatūroje oro tankis sumažėja.

Perduodamas per jungiamuosius vamzdžius į tarpinį aušintuvą (interkūlerį), aušinamas oras patenka į variklio cilindrus. Taip išvengiama nereikalingo degančio kuro mišinio detonacija cilindro viduje ir palengvina šilumos pertekliaus šalinimą iš turbokompresoriaus.

Tarpinis aušintuvas dažniausiai randasi transporto priemonės korpuso priekyje, kad judėjimo metu būtų atvėsinamas aplinkos oro srautu.


Kur nusipirkti turbokompresorių? – Turbinų prekyba

Optimaliam turbokompresoriaus pasirinkimui, drąsiai kreipkitės į UAB "TurboCentras". Mūsų kompanijos specialistai visada padės jums turbokompresoriaus pasirinkimo ir įsigijimo klausimais. Mūsų darbuotojai suteiks Jums profesionalią ir išsamią konsultaciją, duos naudingų patarimų dėl įsigytos turbinos tinkamos eksploatacijos.

Turbokompresorių galite įsigyti mūsų internetinėje parduotuvėje arba tiesiog susisiekę su mumis telefonu arba el. paštu.