Turbo punjač ( ili jednostavno TURBO)

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 odgovarajuća smesa.
Samim time, dobija se više snage iz svake eksplozije unutar svakog
cilindra motora. Motor sa turbo punjačem po definiciji proizvodi više
snage od motora koji nema turbo punjač, a to značajno poboljšava odnos
snaga / težina motora.


Slika 3: Uprošćena shema motora sa turbo punjačem

Air filter - filter vazduha, Turbocharger - turbo punjač, Intake - usisna grana, Exaust - izduvna grana



Da bi turbo punjači postigli odgovarajuću 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:
Najlakši način da dobijete više snage iz motora je da
povećate količinu vazduha i goriva koje motor može da sagori. Jedan od
načina je da se poveća zapremina bilo povećanjem zapremine cilindara
ili dodavanjem cilindara. Ako taj način nije moguć ili isplativ, turbo
punjač je jednostavnije i kompaktnije rešenje.

Turbo punjači omogućavaju motoru da sagori više goriva i vazduha
tako što u postojeću zapreminu motora sabijanjem ubacuje više goriva i
vazduha. Mera za sabijenost je u barima (metrički sistem) ili psi
(kolonijalni sistem - funte po kvadratnom inču).

1bar = 14,503 psi tj. 1psi = 0.068947 bar.


Tipičan pritisak turbina je obično oko 6-8 psi tj. oko 0,5 bar što
znači da se u motor ubacuje 50% više vazduha (1 bar je normalan
pritisak, a kada dodate 0,5 bar pritiska pomoću turba dobijate 1,5 bar
tj. 50% povećanja pritiska). Za očekivati je da će i snaga skočiti za
50%, međutim sistem nije 100% efikasan tako da su povećanja snage u
okviru 30 – 40% u zavisnosti od konstrukcije. Deo neefikasnosti potiče
od toga što vazduh koji pokreće 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 punjači pomažu na velikim visinama gde je vazduh dodatno
razređen. Normalni motori će na takvom razređenom vazduhu imati manje
snage na raspolaganju zato što će manje vazduha biti u cilindru, dok se
kod motora sa turbo punjačem ta razlika daleko smanjuje (i dalje
postoji pad snage, samo je manji) zato što će turbina iako je vazduh
ređi ugurati daleko više tog ređeg vazduha zato što je on lakši pa će
time malo kompenzovati gubitak gustine vazduha.

Stariji automobili sa karburatorom automatski povećavaju dotok
goriva da bi parirali većem dotoku vazduha u motor, dok moderni
automobili sa elektronskim ubrizgavanjem goriva takođe to rade, ali će
to povećanje dotoka goriva biti srazmerno podatku koji šalje protokomer
vazduha koji meri kao što mu i ime kaže koliko je vazduha ušlo u motor
pa će 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
količinu goriva u cilindre ili softver koji upravlja ubrizgavanjem
goriva neće da dozvoli toliku količinu goriva ili brizgaljke za unos
goriva u cilindar nemaju dovoljno veliku protočnu moć motor neće moći
da maksimalno iskoristi turbo punjač pa će nostali delovi sistema za
ubrizgavanje goriva morati dodatno da se modifikuju da iskoriste pun
potencijal turbo punjača.


Način funkcionisanja turbo punjača:

Turbo punjač je pričvršćen na izduvnu granu motora, a ti izduvni
gasovi okreću turbinu. Turbina je osovinom povezana sa kompresorom koji
se nalazi između 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 okreću samu turbinu i što više
vazduha prolazi kroz lopatice, to se turbina brže okreće. Sa druge
strane osovine na koju je prikačena turbina nalazi se kompresor koji
pumpa vazduh u cilindre. Kompresor je tzv. Centrifugalna pumpa – uvlači
vazduh u centru svojih lopatica i gura ga dalje kako se okreće. Da bi
izdržala 150000 rotacija u minuti osovina turbine mora biti pričvršćena
veoma pažljivo. Većina ležaja bi pri ovoj brzini okretanja verovatno
eksplodirala pa tako turbo punjači koriste fluid (ulje) koje je u veoma
tankom sloju između lagera i osovine i pomoću koga se kuglagerima po
kojima se osovina kreće samim tim smanjuje trenje, a istovremeno hladi
osovinu i druge delove turbo punjača.




Slika 4. Izgled turbo punjača

Sa leve strane je kompresor koji sabija vazduh, a sa desne strane je turbina koja pomoću izduvnih gasova

pokreće kompresor pomoću osovine koja ih povezuje.








Slika 5: Sistem rada turbo punjača








Pera impelera na turbini