Kas yra turbina (turbokompresorius)?
Turbokompresorius – tai priverstinio įpūtimo sistema, naudojama vidaus degimo varikliuose siekiant padidinti jų efektyvumą ir galią. Pagrindinė turbinos funkcija – padidinti į variklį patenkančio oro kiekį, taip leidžiant sudeginti daugiau kuro ir išgauti didesnę galią iš to paties variklio tūrio.
Turbokompresoriai naudojami ne tik automobiliuose, bet ir sunkvežimiuose, laivuose, lėktuvuose bei pramoninėse mašinose. Jų taikymas leidžia pasiekti didesnį galios ir svorio santykį, sumažinti degalų sąnaudas bei emisijas, kas ypač svarbu šiuolaikiniams ekologiniams reikalavimams.
Turbinos veikimo principas
Turbokompresorius susideda iš dviejų pagrindinių dalių: turbinos ir kompresoriaus, kurie sujungti bendru velenu.
- Turbina yra prijungta prie išmetimo sistemos ir sukama išmetamųjų dujų srauto. Tai leidžia išnaudoti kitaip prarandamą energiją.
- Kompresorius yra prijungtas prie oro įsiurbimo sistemos ir padidina į variklį patenkančio oro slėgį.
Kai variklis dirba, išmetamosios dujos, tekėdamos per turbinos sparnuotę, suka veleną, kuris perduoda judesį kompresoriaus sparnuotei. Kompresorius suspaudžia įsiurbiamą orą, o suspaustas oras į variklį patenka per tarpinį aušintuvą (intercooler), kuris sumažina oro temperatūrą ir padidina jo tankį, pagerindamas degimo efektyvumą.
Kam reikalingas turbokompresorius?
Turbokompresorius naudojamas siekiant išspręsti keletą svarbių vidaus degimo variklių problemų:
- Didinamas variklio galingumas – suspaustas oras leidžia deginti daugiau kuro ir išgauti daugiau galios be būtinybės didinti variklio tūrį.
- Geriau išnaudojama išmetamųjų dujų energija – turbina naudoja išmetamąsias dujas, kurios kitu atveju būtų išleidžiamos į aplinką be jokios naudos.
- Sumažinamos degalų sąnaudos – turbininiai varikliai leidžia pasiekti didesnį efektyvumą, išgaunant daugiau galios iš mažesnio kuro kiekio.
- Mažinamos išmetamosios dujos – dėl efektyvesnio degimo išmetamųjų teršalų kiekis gali būti mažesnis, todėl turbo varikliai yra ekologiškesni.
Turbokompresorių istorija ir išradimas
Pirmuosius turbokompresoriaus principus 1905 m. aprašė šveicarų inžinierius Alfred Büchi. Jis užpatentavo idėją naudoti išmetamųjų dujų energiją oro suspaudimui vidaus degimo varikliuose. Tačiau pirmieji praktiniai turbokompresoriai pradėti naudoti tik XX a. trečiajame dešimtmetyje.
Aviacijoje turbokompresoriai tapo svarbia inovacija per Antrąjį pasaulinį karą – jie leido naikintuvams skristi dideliame aukštyje, kur dėl mažesnio atmosferos slėgio įprasti varikliai netekdavo galios. Automobilių pramonėje turbokompresoriai masiškai pradėti naudoti septintajame dešimtmetyje, o ypač išpopuliarėjo devintajame dešimtmetyje su dyzelinių variklių plėtra.
Kur naudojamos turbinos?
Nors dažniausiai turbokompresoriai asocijuojami su lengvaisiais automobiliais, jų taikymas yra kur kas platesnis:
- Automobilių pramonėje – naudojami tiek benzininiuose, tiek dyzeliniuose varikliuose, siekiant padidinti galią ir efektyvumą.
- Krovininiuose automobiliuose – padeda sumažinti degalų sąnaudas ir užtikrina didesnę trauką.
- Aviacijoje – naikintuvai ir keleiviniai lėktuvai naudoja turbokompresorius, kad galėtų efektyviai veikti mažo atmosferos slėgio sąlygomis.
- Pramonėje – dujų turbinose, elektros generatoriuose ir laivuose turbokompresoriai padeda efektyviau išnaudoti kurą.
Privalumai ir trūkumai
Kaip ir bet kuris mechanizmas, turbokompresorius turi tiek privalumų, tiek trūkumų:
Privalumai
- Didelė galia iš mažo tūrio – leidžia pasiekti didelį galios ir svorio santykį.
- Geresnis kuro efektyvumas – sumažina degalų sąnaudas, palyginti su analogiškais atmosferiniais varikliais.
- Ekologija – mažesnis CO₂ ir kitų teršalų išmetimas.
Trūkumai
- Turbolagas – laikas, per kurį turbina pasiekia optimalų slėgį.
- Sudėtingesnė priežiūra – būtina reguliariai keisti alyvą ir naudoti kokybiškus filtrus.
- Didelė darbo temperatūra – gali sukelti gedimus, jei nepakankamas aušinimas.
Turbokompresorius yra esminis modernių vidaus degimo variklių komponentas, leidžiantis efektyviau išnaudoti kurą ir sumažinti aplinkos taršą. Nors jis turi tam tikrų trūkumų, šių technologijų tobulinimas leidžia vis labiau mažinti jų įtaką ir didinti sistemos našumą. Ateityje galima tikėtis dar efektyvesnių turbokompresorių su pažangesnėmis valdymo sistemomis, kurios dar labiau pagerins jų veikimą.
