Kako radi turbo punjač?
Slika 2: Turbo punjač – turbo
Turbo punjači su jedan od nekoliko sistema za dodatno unošenje vazduha u motor tj. one kompresuju (smanjuju zapreminu) vazduha koji ulazi u motor. Prednost smanjivanja zapremine vazduha koji ulazi u motor kroz usisnu granu je da dozvoljava motoru da ima više vazduha u cilindru, a samim tim više goriva treba da bi se napravila odgovarajuca smesa. Samim time, dobija se više snage iz svake eksplozije unutar svakog cilindra motora. Motor sa turbo punjacem po definiciji proizvodi više snage od motora koji nema turbo punjac, a to znacajno poboljšava odnos snaga / težina motora.
Slika 3: Uprošćena shema motora sa turbo punjačem
Air filter – filter vazduha, Turbocharger – turbo punjac, Intake – usisna grana, Exaust – izduvna grana
Da bi turbo punjači postigli odgovarajucu kompresiju, turbo punjač koristi izduvne gasove motora da bi zavrteo svoju turbinu koja opet ubrzava unos vazduha. Turbina turbo punjača se obično vrti od 100 do 150 hiljada obrtaja u minuti, a kako je direktno povezana na izduvnu granu motora temperature na kojima turbina radi su veoma visoke.
Osnove rada turbo punjača
Najlakši način da dobijete više snage iz motora je da povečate kolicinu vazduha i goriva koje motor može da sagori. Jedan od nacina je da se poveca zapremina bilo povecanjem zapremine cilindara ili dodavanjem cilindara. Ako taj nacin nije moguc ili isplativ, turbo punjac je jednostavnije i kompaktnije rešenje.
Turbo punjači omogucavaju motoru da sagori više goriva i vazduha tako što u postojecu zapreminu motora sabijanjem ubacuje više goriva i vazduha. Mera za sabijenost je u barima (metricki sistem) ili psi (kolonijalni sistem – funte po kvadratnom incu).
1bar = 14,503 psi tj. 1psi = 0.068947 bar.
Tipičan pritisak turbina je obicno oko 6-8 psi tj. oko 0,5 bar što znaci da se u motor ubacuje 50% više vazduha (1 bar je normalan pritisak, a kada dodate 0,5 bar pritiska pomocu turba dobijate 1,5 bar tj. 50% povecanja pritiska). Za ocekivati je da ce i snaga skociti za 50%, medjutim sistem nije 100% efikasan tako da su povecanja snage u okviru 30 – 40% u zavisnosti od konstrukcije. Deo neefikasnosti potice od toga što vazduh koji pokrece turbinu nije „besplatan“, tj. vazduh koji turbina pozajmljuje iz izduvne grane motora ima svoju cenu. Cena je da motor mora da uloži više energije da izbaci vazduh obzirom da na izlazu postoji otpor okretanja turbine koji taj izdvuni gas mora da savlada.
Turbine na visini
Turbo punjaci pomažu na velikim visinama gde je vazduh dodatno razredjen. Normalni motori ce na takvom razredjenom vazduhu imati manje snage na raspolaganju zato što ce manje vazduha biti u cilindru, dok se kod motora sa turbo punjacem ta razlika daleko smanjuje (i dalje postoji pad snage, samo je manji) zato što ce turbina iako je vazduh redji ugurati daleko više tog redjeg vazduha zato što je on lakši pa ce time malo kompenzovati gubitak gustine vazduha.
Stariji automobili sa karburatorom automatski povecavaju dotok goriva da bi parirali vecem dotoku vazduha u motor, dok moderni automobili sa elektronskim ubrizgavanjem goriva takodje to rade, ali ce to povecanje dotoka goriva biti srazmerno podatku koji šalje protokomer vazduha koji meri kao što mu i ime kaže koliko je vazduha ušlo u motor pa ce odnos vazduha i goriva kod takvih motora biti uvek veoma blizu idealnom. Ukoliko turbina radi na visokom pritisku i elektronsko ubrizgavanje nema dovoljno jaku pumpu koja može da dopremi potrebnu kolicinu goriva u cilindre ili softver koji upravlja ubrizgavanjem goriva nece da dozvoli toliku kolicinu goriva ili brizgaljke za unos goriva u cilindar nemaju dovoljno veliku protocnu moc motor nece moci da maksimalno iskoristi turbo punjac pa ce nostali delovi sistema za ubrizgavanje goriva morati dodatno da se modifikuju da iskoriste pun potencijal turbo punjaca.
Način funkcionisanja turbo punjača
Turbo punjac je pricvršcen na izduvnu granu motora, a ti izduvni gasovi okrecu turbinu. Turbina je osovinom povezana sa kompresorom koji se nalazi izmedju filtera za vazduh i usisne grane motora i taj kompresor sabija vazduh koji se ubacuje u cilindre. Izduv iz cilindara prolazi preko lopatica turbine koje okrecu samu turbinu i što više vazduha prolazi kroz lopatice, to se turbina brže okrece. Sa druge strane osovine na koju je prikacena turbina nalazi se kompresor koji pumpa vazduh u cilindre.
Kompresor je tzv. Centrifugalna pumpa – uvlaci vazduh u centru svojih lopatica i gura ga dalje kako se okrece. Da bi izdržala 150000 rotacija u minuti osovina turbine mora biti pricvršcena veoma pažljivo. Vecina ležaja bi pri ovoj brzini okretanja verovatno eksplodirala pa tako turbo punjaci koriste fluid (ulje) koje je u veoma tankom sloju izmedju lagera i osovine i pomocu koga se kuglagerima po kojima se osovina krece samim tim smanjuje trenje, a istovremeno hladi osovinu i druge delove turbo punjaca.
Slika 4. Izgled turbo punjača
Sa leve strane je kompresor koji sabija vazduh, a sa desne strane je turbina koja pomocu izduvnih gasova
pokrece kompresor pomocu osovine koja ih povezuje.
Slika 5: Sistem rada turbo punjača
Pera impelera na turbini
Izvor: Nacionalna Klasa