turbokompresori interkuleri
Traktori novije generacije

Turbokompresori , interkuleri …

U Srbiji traktori su stari. Čak i statistika, kojoj ne treba posebno verovati, kaže preko 25 godina u proseku. Verovatno da bi cela poljoprivreda u centralnoj Srbiji, da je po pravilima, logici i onome kako se radi na Zapadu, stala da se naši seljaci ne razumeju u mehanizaciju i da po selima nema, još uvek, dovoljno dobrih majstora koji mogu da po nekim prihvatljivim cenama odrade posao kada se mašina pokvari. Pa ipak, realno, pre ili kasnije, ništa ne traje večno, poljoprivrednici će morati da nabavljaju nove traktore, a valjda će i trgovci polovnom mehanizacijom da odrade „svoje“. Moraćemo da razmišljamo o novim traktorima i novim traktorskim motorima.

 Henri Ford
23. april 1918.godine, Henri Ford i farmer kako vozi Ferguson Foto: preuzeto sa blogpublic.lib.msu.edu

Ali pre toga, jedno malo osvrtanje na istoriju traktora

Čovek koji je osmislio traktorske motore, i koji je prvi rekao da su „konji na farmama manje korisni nego što bi morali da budu“ kao i da „jedu previše“, bio je naravno Henri Ford, osnivač današnjeg „Forda“.

I pre njega su postojali traktori, ali bili su parni traktori, često glomazni – nisu mogli da se koriste na brdovitim terenima. Prvi koji je osmislio i napravio nešto što je ličilo na moderni traktor bio je on, Henri Ford. Naravno, da sada ne zalazimo previše u istoriju, mnogo se toga promenilo od pre jednog veka.

Pročitajte i: Bespilotni traktori – bliska budućnost klikom OVDE.

Ako danas pogledate traktorske motore koje ugrađuju svetske korporacije, vodeće na tom polju, vizuelno izgledaju kao motori trkačkih automobila.

Traktori novije generacije
Traktori novije generacije

Ono osnovno, pogotovo ako ste navikli na starije traktore, što prvo pada u oči to je odsustvo ikakvih gumenih creva. Savremeni motori koji se ugrađuju u traktore rade sa toliko velikim pritiscima, koji idu i do 2 000 bara u pumpama, da jednostavno više nema mesta za išta što bi bilo elastično. Tako da se uglavnom koriste cevi od nerđajućeg čelika koji povezuju pumpe, turbine i sve ostalo što ide. No, to je samo jedan detalj!

Evo par objašnjenja koja će vam sigurno biti korisna ukoliko kupujete nov traktor ili savremeniji polovni traktor.

  • TURBOKOMPRESORI

Turbokompresori su odavno bili poznati u svetu autoindustrije, a tek od nedavno su postali hit i ono bez čega se ne može kod traktora.

Inače cela ideja „turbo kompresora“ ili kako ih nazivaju domaći mehanizatori, a i to je najispravnije na srpskom „nadpunioca“, je nastala u avio industriji.

Prvi klipni avioni nikako nisu mogli da se popnu na više od 3 000 metara, zbog toga što je snaga klipnog motora opadala za jednu trećinu – jer je vazduh ređi. Na 10 000 metara, gde avionima ne smetaju vetrovi i oblaci, vazduh ima svega 60% gustine koju ima na zemlji.

U tadašnjim motorima, kao i onim motorima koji su se do nedavno stavljali u traktore, ­pokret klipa „na dole“ uvlači onoliku količinu vazduha koja može da ispuni zapreminu klipa. U stvari, to je ona količina vazduha koja oksidiše gorivo u komori, zapravo ta količina kiseonika. To ograničava i količinu goriva koja može da se ubrizga u cilindar. Dakle, u tom sistemu čak i veliki motori nisu mogli da imaju puno snage – što su veći cilindri to je veća količina vazduha, ali je i slabija eksplozija smeše goriva i vazduha.

Međutim, turbokompresor ima zadatak da stovri nadpritisak i da ubaci ogromnu količinu komprimovanog vazduha sa mnogo više kiseonika u komoru za sagorevanje.

Ono što se dobija na taj način je potpunije sagorevanje smeše, manje štetnih proizvoda, ali i neuporedivo veća snaga motora iste zapremine.

Snaga nije veća samo zato što je gorivo bolje oksidisalo i potpunije sagorelo, već i zato što je moguće ubaciti veću količinu goriva, što znači da je moguće napraviti snažniju „eksploziju“ pri sagorevanju goriva.

Ono što je najvažniji parametar kod turbokompresora je koliki zapravo pritisak stvaraju u odnosu na atmosferski. Taj pritisak ide od 1,8 kod slabo opterećenih motora, pa do 3,5 puta veći pritisak u odnosu na atmosferski kod nekih specijanih vozila. Za većinu traktorskih motora 2,5 je vrhunac i potrebe i onoga što se viđa. Što se tiče dizajna turbkompresora, moramo da priznamo da je sam podnaslov malo pogrešan jer „turbokompresor“ ne mora da bude isto što i „natpunjenje“.

Stariji sistemi su imali, možda i još poneki ima „natpunjenje“ mehaničkim putem, sa klasičnim mehaničkim kompresorom koji cilindrom sabija vazduh u komoru. Mana takvih sistema je da ih uvek pogoni kolenasto vratilo, dakle koriste deo snage motora i smanjuju mu efikasnost, stepen nadpunjenja ne može da bude veliki, ne mogu da rade pri velikom broju obrtaja pouzdano, gas koji se upotrebi se dodatno zagreva zbog kompresije i to dodatno smanjuje iskorišćenost motora. Prednost je da su jednostavniji, ređe se kvare i jeftniji su.

Savremeno rešenje su upravo turbokompresori gde turbinu pokreću izduvni gasovi iz motora.

Na taj način se štedi energija jer bi inače dinamička energija koja postoji u izduvnim gasovima otišla „u vazduh“, a ovako se korisno upotrebljava. Postoje dve vrste turbokompresora, u zavisnosti od toga da li se pritisak u turbini, ili ispred, zavisi kako se gleda, menja, statički i kombinovano statički-dinamički. Kod statičkih turbokompresora, pritisak je uvek isti jer jedan „vod“ ide od cilindra do turbine. Kod kombinovanih turbokompresora od svakog cilindra ide poseban vod, tako da pritisak može da se menja u zavisnosti od potreba.

I na kraju, ono što je vrhunac turbokompresora i najveći proizvođači traktora od pre nekoliko godina, ugrađuju to u svoje motore to je turbokompresor sa promenjivom geometrijom krilaca. Ideja je fantastična, a to je turbina koja može da kontroliše, zapravo tačnije je reći on board kompjuter može da kontroliše, količinu vazduha koja se ubacuje i klipove, tako što će menjati razmak između krilaca.

Što je razmak manji, to se unosi manje vazduha, što je razmak veći, to je više vazduha. To je malo uprošćeno posmatranje, a u stvari menja se cela geometrija krilaca. Dakle, količina upumpanog vazduha ne zavisi od količine izduvnih gasova koji dolaze iz motora.

Što je zgodna stvar, pogotovo zbog mogućnosti kompjuterske kontrole. Sistem se obično označava kao „VGTšto značiVariable Geometry Tehnology“.
Lošija, ali rasprostranjenija alternativa je takozvani „Wastegate“ sistem. U tom slučaju postoji ventil sa oprugom kao deo same turbine. Ukoliko turbina „radi previše dobro“ i ubrizgava isuviše vazduha u motor, otvara se cevčica koja deo otpadnih gasova oslobađa direktno u izduvni sistem i tako smanjuje količinu vazduha koju usisava turbina.

Takav sistem je manje efikasan od „VGT“, ali radi. Što se tiče, samog ventila, postoji nekoliko različitih od onih najprostijih koji su povezani sa uzduvnim sistemom tako da reaguju na promenu pritiska do onih koji su kompijuterski kontrolisani. „Wastegate“ turbine su uglavnom jeftnije od „VGTturbina , što je osnovna prednost. Uz to, ako znamo koliko su turbine inače skupe, jasno je zašto je to važno.

Sećate se da smo malopre spomenuli to da je negativna strana mehaničkih kompresora je to što se razvija visoka temperatura pri sabijanju gasa?

To pitanje, mada manje važno, je ostalo i kod turbokompresora. Što je vazduh više sabijen u jedinici vremena, to on razvija veću temperaturu. Ovo možete da i laički posmatrate ako dodirnete klip pumpe dok pumpate gumu na primer, vazduh koji stalno sabijate, zagreva i gumu i klip.

Problem je što je vreo vazduh redak, a ako je redak onda ima manje kiseonika, a ako ima manje kiseonika – koja je onda poenta turbokompresije?

Uzmimo u obzir da uz to, opada i energetska efikasnost motora. Dizel motori, kao i svi motori sa unutrašnjim sagorevanjem ionako nisu mnogo efikasni – 40% energije iz goriva koje uložite zapravo završi kao toplota.  Ukoliko još „ubrizgavate“ zagrejan vazduh, u vreo motor, jasno je koliko to utiče na performanse. Problem je rešen tako što se došlo do Interkuler-a koji rashlađuje vazduh koji ulazi u motor.

Dakle iz turbine, vazduh prolazi kroz najobičniji hladnjak da bi se rashladio, zgusnuo i bolje oksidisao gorivo. Taj hladnjak, interkuler može da postoji u dva tipa – prvi koji se hladi vazduhom, a drugi koji se hladi rashladnom tečnošću iz motora.

Najveća mana interkuler-a koji se hladi vazduhom je što mora da bude najmanje 10 puta veći od onog kroz koji protiče rashladna tečnost.

Prednost interkuler-a koji se hladi vazduhom možete da lako shvatite ako vozite kola po vrelom letenjem danu na +40 stepeni. To može da izgleda kao vrelo i ne baš idealno da se bilo šta rashlađuje, ali ako pogledate temperaturu motora, videćete da je oko 70-100 stepeni dakle, dva puta veća nego temperatura vazduha. Vazduh i najtoplijih dana opet hladniji od zagrejanog motora i sigurno dva puta hladniji od rashladne tečnosti motora.