יניקה, הגדשה וטורבו – מבחן מנוע בוכנה רת״א

מערכת היניקה (Induction system)

מערכת היניקה מביאה אוויר מבחוץ, מסננת אותו, מערבבת אותו בדלק (במאייד) ומחלקת אותו לצילינדרים.

חלקים:

פתח אוויר (Air scoop): פונה קדימה ומנצל לחץ ראם (Ram air).
מסנן אוויר (Air filter): נייר, קצף או גזה. מסנן חסום מוריד הספק ומעשיר את התערובת במאייד.
מערכת אוויר חם / חלופי.
סעפת יניקה (Intake manifold): צינורות לכל צילינדר. במנועים מנוגדים לעיתים עוברים בתוך שמן או ליד אגן השמן כדי לחמם את התערובת ולשפר אידוי.

למה מגדשים

ככל שעולים, צפיפות האוויר יורדת, ונכנס פחות אוויר לצילינדרים. מנוע ״רגיל״ (Normally aspirated) מאבד הספק עם הגובה. הגדשה דוחסת את האוויר לפני הכניסה לצילינדרים, כדי לשמור על הספק בגובה או להגדיל אותו.

סוגי מגדשים

סוג	מקור הכוח	הערות
מגדש פנימי (Internal supercharger)	גל הארכובה, דרך גלגלי שיניים	נפוץ במנועים כוכביים. דוחס את התערובת אחרי המאייד
מגדש טורבו (Turbocharger)	גזי הפליטה מסובבים טורבינה	נפוץ במנועים מנוגדים. דוחס אוויר לפני המאייד או מערכת ההזרקה

איך טורבו עובד

גזי הפליטה עוברים דרך טורבינה, שמסובבת מדחס צנטריפוגלי על אותו ציר. המדחס דוחס את אוויר היניקה. הכמות של גזי הפליטה שעוברת בטורבינה נשלטת על ידי שסתום עוקף (Wastegate):

Wastegate פתוח: הגזים עוקפים את הטורבינה ויוצאים ישר לפליטה – פחות הגדשה.
Wastegate סגור: כל הגזים עוברים בטורבינה – הגדשה מקסימלית.

בדרך כלל, ככל שעולים בגובה ה-Wastegate נסגר יותר, כדי לשמור על אותו לחץ סעפת. הגובה שבו ה-Wastegate נסגר לגמרי נקרא הגובה הקריטי (Critical altitude) – מעליו ההספק מתחיל לרדת.

סוגי שליטה

מערכת	מה היא עושה
מגדש מנרמל (Turbo-normalizer / Altitude turbocharging)	שומר על לחץ סעפת של בערך גובה פני הים (כ-`29–30 inHg`) עד הגובה הקריטי
מגדש להגברה (Ground-boosted)	מגדיל את לחץ הסעפת מעבר ללחץ פני הים, גם בהמראה
Wastegate קבוע	כוונון ידני בקרקע; הטייס צריך לשלוט במצערת בזהירות
בקר אוטומטי	בקרת לחץ (Absolute pressure controller), בקרת קצב (Rate controller) ובקר לחץ דיפרנציאלי – שולטים במפעיל ה-Wastegate בלחץ שמן המנוע

בקרי הטורבו (במערכות בקרה אוטומטית)

בקר לחץ מוחלט (Absolute pressure controller – APC): מגביל את לחץ ההגדשה המקסימלי.
בקר קצב (Rate controller): מגביל את מהירות העלייה של לחץ ההגדשה, כדי למנוע ״נשיפת יתר״ (Overboost) בפתיחה מהירה של המצערת.
בקר לחץ דיפרנציאלי: שומר על הפרש קבוע בין לחץ יציאת המדחס ללחץ בגוף המצערת, ומונע ״ציד״ (Bootstrapping).

מפעיל ה-Wastegate עובד בדרך כלל בלחץ שמן המנוע. קפיץ פותח את השסתום, ולחץ השמן סוגר אותו. אם לחץ השמן אובד – ה-Wastegate נפתח, והמנוע ממשיך לעבוד כמו מנוע לא מוגדש.

תופעות במנועים מוגדשים

Overboost: לחץ סעפת גבוה מהמותר, בעיקר בפתיחת מצערת מהירה במנוע קר. מסוכן – נקישות ונזק.
Bootstrapping: ״ציד״ של לחץ הסעפת – עולה ויורד בלי שהטייס שינה מצערת, בגלל שהטורבו והפליטה מזינים זה את זה.
Turbo lag: עיכוב בתגובת הלחץ כשפותחים מצערת.

מצנן ביניים (Intercooler)

דחיסה מחממת את האוויר. אוויר חם פחות צפוף ומגדיל סכנת נקישות. מצנן ביניים הוא מחליף חום בין המדחס לסעפת היניקה, שמקרר את האוויר הדחוס.

אחזקת טורבו

סיכה: מסבי הטורבו מסתובבים במהירות גבוהה מאוד ומקבלים שמן מהמנוע. שמן מקורר אותם. קירור לפני כיבוי (Cool-down) – הפעלה בסל״ד נמוך כמה דקות לפני כיבוי, אחרת השמן בתוך המסבים החמים ״נאפה״ (Coking).
בודקים: דליפות בצינורות הפליטה ובחבקים, מצב השסתום העוקף, משחק בציר הטורבו, דליפת שמן לפליטה (עשן כחול).
שסתום הקלה (Overboost relief valve): מגן מפני לחץ יתר במקרה של תקלה בבקרה.

נקודות למבחן

טורבו – מונע על ידי גזי פליטה; מגדש פנימי – על ידי גל הארכובה.
Wastegate סגור = יותר הגדשה.
גובה קריטי – הגובה שבו ה-Wastegate סגור לגמרי.
מפעיל ה-Wastegate עובד בלחץ שמן; אובדן לחץ = Wastegate פתוח.
בקר קצב מונע Overboost.
קירור לפני כיבוי מונע Coking בטורבו.