Prinsip Dan Konstruksi Turbocharging

Prinsip Dan Konstruksi Turbocharging terdiri dari turbin impuls satu tahap yang terhubung ke impeler sentrifugal melalui poros. Turbin digerakkan oleh gas buang mesin, yang masuk melalui casing saluran masuk gas. Gas mengembang melalui cincin nosel di mana energi tekanan gas diubah menjadi energi kinetik. Gas berkecepatan tinggi ini diarahkan ke bilah turbin yang menggerakkan roda turbin, dan dengan demikian kompresor pada kecepatan tinggi (10 -15000 rpm). Gas buang kemudian melewati casing outlet ke serapan knalpot.

Di sisi udara, udara ditarik masuk melalui filter, dan memasuki roda kompresor secara aksial di mana ia dipercepat hingga kecepatan tinggi. Udara keluar dari impeler secara radial dan melewati diffuser, di mana sebagian energi kinetik diubah menjadi energi tekanan. Udara melewati volute casing dimana terjadi konversi energi lebih lanjut. Udara didinginkan sebelum dialirkan ke mesin inlet manifold atau scavenge air receiver.

Cincin nosel adalah tempat energi dalam gas buang diubah menjadi energi kinetik. Ini dibuat dari paduan kromium-nikel yang tahan mulur, baja nikel moly-krom tahan panas atau paduan nimonik yang akan tahan terhadap suhu tinggi dan tahan terhadap korosi.

Bilah turbin biasanya merupakan paduan nikel-krom atau bahan nimonic (paduan nikel yang mengandung krom, titanium, aluminium, molibdenum dan tungsten) yang memiliki ketahanan yang baik terhadap creep, kelelahan dan korosi. Diproduksi menggunakan proses pengecoran investasi. Akar bilah berbentuk pohon cemara yang memberikan fiksasi positif dan konsentrasi tegangan minimum pada sambungan akar dan bilah. Root biasanya slack fit untuk memungkinkan ekspansi diferensial dari rotor dan blade dan untuk membantu meredam getaran. Pada turbocharger kecil dan desain turbocharger modern terbaru, bilahnya pas di roda.

Hantaman kawat digunakan untuk meredam getaran, yang bisa menjadi masalah. Kawat melewati lubang pada sudu dan meredam getaran akibat gesekan antara kawat dan sudu. Itu tidak diperbaiki untuk setiap bilah individu. Kawat dapat melewati semua bilah, dikerutkan di antara masing-masing bilah agar tetap berada di tempatnya, atau dapat dipasang di bagian yang lebih pendek, dipasang di salah satu ujung, menggabungkan kelompok yang terdiri dari sekitar enam bilah. Masalah dengan kawat hantaman adalah dapat rusak oleh benda asing, dapat mengalami korosi, dan dapat mempercepat produk samping pembakaran yang kotor saat membakar sisa bahan bakar. Kegagalan blading karena retakan yang berasal dari lubang kawat hantaman juga bisa menjadi masalah. Semua hal di atas dapat menyebabkan ketidakseimbangan rotor.

Casing turbin terbuat dari besi tuang. Beberapa selongsong berpendingin air yang mempersulit pengecoran. Selubung berpendingin air diperlukan untuk turbocharger dengan bantalan bola dan rol dengan suplai LO integralnya sendiri (agar LO tetap dingin). Turbocharger modern dengan bantalan jurnal berpelumas eksternal memiliki casing yang tidak didinginkan. Hal ini menyebabkan efisiensi keseluruhan yang lebih besar karena lebih sedikit energi panas yang dibuang ke air pendingin dan tersedia untuk boiler gas buang.

Impeller kompresor terbuat dari paduan aluminium atau titanium yang lebih mahal. Diproduksi dari pengecoran tunggal terletak di poros rotor oleh splines. Impeller aluminium memiliki umur yang terbatas, karena creep, yang ditentukan oleh suhu udara akhir. Seringkali suhu udara yang meninggalkan impeler bisa setinggi 200°C. Kehidupan impeler dalam keadaan ini dapat dibatasi hingga sekitar 70.000 jam. Untuk memperpanjang umur, suhu udara harus dikurangi. Salah satu cara untuk mencapainya adalah dengan menarik udara dari luar yang suhu udara sekitar di bawah suhu ruang mesin. Filtrasi dan pemisahan yang efisien untuk menghilangkan tetesan air sangat penting dan impeler harus dilapisi untuk mencegah korosi yang dipercepat oleh kemungkinan adanya air asin.

Casing udara juga dari paduan aluminium dan terdiri dari dua bagian.

Bantalan adalah jenis bola atau rol atau jurnal logam putih polos. Bantalan bola dan rol dipasang pada dudukan berpegas yang menggabungkan peredam pegas untuk mencegah kerusakan akibat getaran. Bantalan ini memiliki pompa oli integral dan suplai oli sendiri dan memiliki masa pakai terbatas (8000 jam). Bantalan jurnal biasa dilumasi dari suplai oli engine utama atau dari sistem terpisah yang menggabungkan tangki pembuangan, pendingin, dan pompa. Oli disuplai dalam jumlah yang cukup untuk mendinginkan sekaligus melumasi. Sistem dapat menggabungkan pengaturan tangki header untuk memasok oli ke bantalan sementara turbocharger berhenti jika suplai oli gagal. Pengaturan dorong diperlukan untuk menempatkan dan menahan rotor secara aksial di dalam casing. Dalam operasi normal, daya dorong mengarah ke ujung kompresor.

Segel atau kelenjar labirin dipasang pada poros dan selubung untuk mencegah kebocoran gas buang ke bantalan ujung turbin, atau untuk mencegah oli masuk ke kompresor. Untuk membantu efek penyegelan, udara dari selubung volute kompresor dialirkan ke ruang di dalam kelenjar. Ventilasi ke atmosfer di ujung labirin memberikan panduan untuk efisiensi kelenjar ujung turbin. Perubahan warna oli pada rotor yang dilengkapi dengan bantalan rol juga akan menunjukkan kerusakan pada kelenjar ujung turbin.

Susunan labirin juga dipasang di bagian belakang impeler kompresor untuk membatasi kebocoran udara ke sisi gas.

Sumber: inaparts.com

336