Structura si componentele turbocompresorului

Turbocompresorul este format din trei componente principale: compresorul, ansamblul rotor si turbina.

Compresorul

Carcasa din aluminiu si roata compresor formeaza compresorul. Forma lor este determinata de specificatiile motorului. Forma carcasei antreneaza compresia aerului care este apoi dirijat sub presiune catre camera de combustie. Carcasa compresor contine roata compresor care este montata rigid pe arborele turbinei. Aceasta inseamna ca roata compresor se invarte la fel de repede ca roata turbinei. Paletele rotii compresor au o forma ce faciliteaza aspirarea aerului prin roata. Aerul aspirat este dirijat catre exteriorul rotii compresor si presat de peretele carcasei. Aerul este astfel comprimat si ulterior trimis in motor prin racordul de admisie. Avand in vedere vitezele de rotatie enorme atinse de turbocompresoarele actuale, nivele ridicate de exigenta se impun la nivelul pieselor turnate ale rotii compresor. Astfel, rotile compresor plate au fost inlocuite cu roti compresor a caror parte posterioara este ranforsata. Ultima evolutie consta in rotile compresor asa numite “boreless”. Roata compresor nu mai este perforata in intregime pentru a putea suporta mai bine vitezele de rotatie ridicate.

Aceste masuri permit reducerea progresiva a riscului de uzura a materialelor ca urmare a solicitarii de lunga durata a rotii compresor. Tot mai frecvent, turbocompresoarele sunt echipate cu o supapa numita “de recirculare” amplasata la iesirea din compresor. Supapa se deschide automat atunci cand presiunea din admisia de aer scade. Urmare a acestui fapt la iesirea din compresor aerul este dirijat catre intrarea in compresor. In cazul incetinirii sau franarii supapa contribuie la mentinerea vitezei turbocompresorului pentru ca acesta sa fie imediat disponibil la o noua accelerare.

Ansamblul rotor

Ansamblul rotor formeaza partea centrala a turbocompresorului si este montat intre carcasa compresor si carcasa turbina. Carcasa contine toate componentele ansamblului rotor. Arborele rigid al turbinei, marginit de ambele parti de roti cu pale, se afla in carcasa. Acesta se roteste intr-un sistem de lagare flotante cu unul sau doua lagare radiale. Pozitia palelor rotii compresor este inversata in raport cu palele rotii turbinei. Aceasta pozitie determina o aspirare a aerului prin filtrul de aer. Ungerea arborelui si a lagarelor se face prin circuitul de ulei al motorului. Uleiul patrunde intre carcasa si lagare dar si intre lagare si arborele turbina. Acesta are nu numai un efect de ungere ci si un efect de racire a arborelui, lagarelor si carcasei. Pentru a mentine inchis circuitul uleiului dispozitive de etanseitate sunt amplasate in zona turbinei si a compresorului. De ambele parti se afla segmente ce nu pot fi totusi considerate drept veritabile inele de etanseitate. Aceasta se explica astfel: in cazul unei presiuni prea scazute a gazelor de esapament pe fondul unor defectiuni produse in zona turbinei, o scurgere de ulei s-ar produce in zona turbinei turbocompresorului.

Prevenirea scurgerilor de ulei in zona compresorului este asigurata prin portsegment, placa spate si segment. Portsegmentul este special conceput pentru a impiedica producerea unei scurgeri de ulei la relanti. Placa spate este placa de etanseitate pentru carcasa.

Turbina

Carcasa si arborele turbina formeaza turbina. Carcasa turbina este din fonta si rezista la temperaturile ridicate ce pot ajunge pana la 800 grade Celsius. Roata turbinei este actionata de gazele de esapament. Acestea sunt dirijate de colectorul de esapament al motorului catre carcasa turbinei. Orificiul de intrare a gazelor de esapament devenind din ce in ce mai mic, se va produce o accelerare a fluxului gazelor de esapament. Forma speciala in spirala a carcasei turbinei permite dirijarea gazelor in jurul rotii turbinei care astfel se invarte. Viteza de rotatie a turbinei este determinata de forma sa, dar si de viteza de tranzitie a gazelor in carcasa turbinei, care la randul sau este determinata de capacitatea cilindrica, regim si puterea motorului.

Arborele turbina este sudat de roata turbinei si formeaza o legatura rigida cu compresorul. Arborele turbina este scobit la nivelul sudurii pentru a frana transferul de caldura de la roata turbinei catre interiorul turbocompresorului. Este principiul puntii termice. Langa turbine, arborele prezinta un canal ce contine segmentul. Suprafata de contact a lagarelor radiale pe arbore este special rigidizata si lustruita. Cealalta extremitate a arborelui, mai fina, traverseaza roata compresor si este prevazuta cu un filet pe care se gaseste o contrapiulita menita sa opreasca roata compresor.