I. Komposisi dan Prinsip Sistem Pengecasan STC
Teknologi Pengecas Turbo Berurutan (STC) ialah teknik pengecasan turbo termaju yang menyepadukan dua atau lebih pengecas turbo untuk beroperasi secara selari. Apabila beban dan kelajuan enjin diesel meningkat, pengecas turbo ini diaktifkan secara berurutan berdasarkan keadaan operasi yang telah ditetapkan [1]. Teknologi ini secara khusus menangani cabaran padanan dan prestasi antara enjin diesel tradisional dan pengecas turbo, bertujuan untuk meningkatkan kecekapan dan ekonomi enjin dengan ketara dalam keadaan berkelajuan rendah, beban tinggi sambil mengoptimumkan output kuasa dan prestasi pelepasan keseluruhan.
1. Komposisi Sistem Pengecasan STC
STC ialah teknologi pengecasan tinggi yang cekap tenaga dan berprestasi tinggi yang digunakan terutamanya dalam enjin diesel untuk kapal besar, kenderaan berat dan aplikasi industri.
Enjin diesel pendorong PA6 menggunakan teknologi ini, yang terdiri daripada sistem kawalan STC dan dua pengecas turbo gas ekzos peringkat pertama selari untuk pengecasan super langkah demi langkah.
Antara dua pengecas turbo gas ekzos enjin diesel PA6-STC:
- Yang disambungkan terus ke manifold ekzos lajur A berfungsi sebagai pengecas turbo utama, dirujuk sebagai pengecas turbo lajur A.
- Yang disambungkan kepada manifold ekzos lajur B bertindak sebagai pengecas turbo terkawal, dikenali sebagai pengecas turbo lajur B.
Semasa operasi enjin diesel, gas ekzos memacu sama ada satu atau kedua-dua pengecas turbo gas ekzos peringkat pertama, yang memampatkan udara masuk, meningkatkan tekanan dan suhu pengambilan. Proses ini meningkatkan kecekapan pembakaran dan meningkatkan kuasa dan kecekapan enjin diesel.
Sistem kawalan STC terdiri daripada empat injap rama-rama pneumatik, pengawal STC, dan kotak injap solenoid pengesanan injap rama-rama. Ia sentiasa memantau parameter kritikal seperti kelajuan enjin diesel, beban dan suhu ekzos. Berdasarkan parameter ini, sistem mengawal operasi pengecas turbo. Secara khusus:
- Injap gas dipasang pada salur masuk turbin pengecas turbo lajur B.
- Injap udara dipasang pada alur keluar pemampat pengecas turbo lajur B.
- Injap pintasan (untuk mengelakkan lonjakan pengecas turbo) dipasang di antara alur keluar pemampat dan salur masuk turbin.
- Injap blow-off (untuk mengelakkan tekanan silinder yang berlebihan dalam persekitaran suhu rendah) dipasang dalam sistem pengambilan sebelum enjin.
Pengawal STC ialah komponen teras sistem kawalan, bertanggungjawab untuk mengumpul data mengenai kelajuan pengecas turbo, tekanan rangsangan, kelajuan enjin diesel, kedudukan rak bahan api, dan kedudukan sifar rak bahan api [2]. Ia mengawal pembukaan dan penutupan empat injap rama-rama, membolehkan pengecas turbo lajur B disambungkan atau ditanggalkan mengikut keperluan, dengan itu memenuhi keperluan prestasi enjin diesel di bawah keadaan beban yang berbeza-beza.
2. Prinsip Kerja Pengecas Turbo Gas Ekzos
Pengecas turbo gas ekzos bagi enjin diesel PA6-STC terutamanya terdiri daripada pemampat emparan dan turbin gas ekzos, seperti yang digambarkan dalam pandangan keratan rentas pengecas turbo gas ekzos (Rajah 1). Komponen ini dipasang pada aci utama yang sama dan berfungsi sebagai mesin berputar berkelajuan tinggi, mampu mencapai kelajuan putaran puluhan ribu putaran seminit atau lebih tinggi.
Prinsip kerja sistem pengecasan super STC melibatkan suhu tinggi, gas ekzos berkelajuan tinggi yang dilepaskan daripada silinder enjin diesel memasuki perumah salur masuk turbin tidak disejukkan air melalui cincin muncung untuk mengembang. Pengembangan ini menukarkan tenaga haba kepada tenaga mekanikal, memacu turbin untuk berputar dan, seterusnya, memutarkan pendesak pemampat sepaksi. Gas ekzos kemudiannya disejukkan oleh perumah alur keluar turbin yang disejukkan air sebelum dilepaskan ke atmosfera.
Pemampat menarik udara segar melalui sistem pengambilan dan memampatkannya. Udara termampat berkelajuan tinggi melalui peresap untuk tekanan selanjutnya dan kemudian mengalir melalui intercooler untuk penyejukan dan penyahtekanan. Akhir sekali, udara yang disejukkan memasuki manifold pengambilan enjin diesel dan dibekalkan kepada silinder, mencapai tujuan pengecasan lampau. Proses ini membolehkan enjin diesel mengambil lebih banyak udara dan membakar lebih banyak bahan api, dengan itu meningkatkan output kuasa dan kecekapan haba.
3. Prinsip Asas Sistem Kawalan STC
Sistem pengecas super STC beroperasi dalam dua mod utama: 1TC (pengecas turbo tunggal) dan 2TC (pengecas turbo dwi), seperti yang digambarkan dalam Rajah 2, gambarajah skema sistem pengecasan super STC.
Apabila enjin diesel beroperasi pada beban rendah, injap gas dan injap udara ditutup. Dalam keadaan ini, hanya pengecas turbo lajur A yang aktif, manakala pengecas turbo lajur B diasingkan oleh injap tertutup dan kekal tidak aktif. Konfigurasi ini dirujuk sebagai mod kerja 1TC (pengecas turbo tunggal) [3-4]. Semasa mod ini, gas ekzos daripada kedua-dua silinder lajur A dan lajur B mencukupi untuk memenuhi keperluan operasi pengecas turbo lajur A, memastikan prestasi optimum enjin utama dalam keadaan beban rendah. Ini meningkatkan output kuasa dan kecekapan bahan api enjin diesel pendorong pada beban rendah, sambil turut mengurangkan suhu ekzos dan kadar penggunaan bahan api.
Apabila enjin mencapai keadaan beban tinggi, injap gas dan injap udara terbuka, membolehkan pengecas turbo terkawal lajur B yang terbiar sebelum ini terlibat selari dengan pengecas turbo lajur A. Ini menyebabkan pengecas turbo lajur A dan lajur B beroperasi serentak secara selari, yang ditetapkan sebagai mod kerja 2TC (dual turbocharger). Apabila beban dan kelajuan enjin diesel meningkat dari rendah ke tinggi dan mencapai ambang yang telah ditetapkan, sistem beralih daripada mod 1TC ke mod 2TC. Sebaliknya, apabila beban dan kelajuan berkurangan, sistem bertukar kembali dari mod 2TC ke 1TC. Injap pintasan dan injap blow-off diaktifkan semasa keadaan operasi tertentu enjin diesel atau semasa peralihan antara mod 1TC dan 2TC.