Què és un turbocompressor de motor

Fins fa unes dècades, els motors turbo eren percebuts com un element de fantàstics cotxes del futur o bells jocs d'ordinador. I fins i tot després de la implementació de l'enginyosa idea d'una manera senzilla d'augmentar la potència del motor, aquesta oportunitat ha estat durant molt de temps la prerrogativa dels dispositius de gasolina. Actualment, gairebé tots els cotxes que surten de la cadena de muntatge estan equipats amb un sistema turbo, independentment del combustible que funcioni.

A velocitats elevades o fortes pujades, el motor normal del cotxe està greument sobrecarregat. Per facilitar el seu treball, es va inventar un sistema que podia augmentar la potència del motor sense interferir en l’estructura interna.

A més d'influir en el potencial del motor, el principi de "turbo" contribueix a una important purificació dels gasos d'escapament, mitjançant la seva reutilització i reciclatge. I això és important per millorar el medi ambient, que compleix els requisits de moltes organitzacions internacionals que lluiten per preservar el medi ambient.

La turboalimentació té alguns desavantatges associats a l’encesa prematura de la mescla combustible. Però aquest efecte secundari, el motiu del ràpid desgast dels pistons als cilindres, és gestionat amb èxit per l’oli seleccionat correctament, que és necessari per lubricar les peces quan el motor turbo funciona.  

Què és una turbina o un turbocompressor en un cotxe?

L'eficiència d'un cotxe equipat amb un "turbo" augmenta entre un 30 i un 50%, o fins i tot un 100%, de les seves capacitats estàndard. I això, tot i que el dispositiu és relativament barat, té una massa i un volum insignificants i funciona de manera fiable segons un principi enginyosament senzill.

El dispositiu crea una pressió augmentada al motor de combustió interna a causa de la injecció artificial d’una dosi addicional d’aire, que forma un major volum de la mescla combustible-gas i, quan crema, la potència del motor augmenta entre un 40 i un 60%.

Un mecanisme equipat amb turbo esdevé molt més eficient sense canviar el seu disseny. Després d’instal·lar un dispositiu sense pretensions, un motor de 4 cilindres de baixa potència pot donar a conèixer el potencial de treball de 8 cilindres.

Per dir-ho més fàcilment, una turbina és una part discreta però altament eficient del motor d’un cotxe que ajuda a augmentar el rendiment del “cor” del cotxe sense consum innecessari de combustible mitjançant el reciclatge de l’energia dels gasos d’escapament.

A quins motors estan instal·lats els turbocompressors?

L’equip actual de màquines amb mecanismes de turbina és molt més ràpid que la seva introducció inicial als motors de gasolina. Per determinar el mode òptim de funcionament, els dispositius es van utilitzar inicialment en cotxes de carreres, gràcies als quals es van començar a aplicar:

· Control electrònic;

· Refredament líquid de les parets del dispositiu;

· Tipus d’oli més avançats;

· Materials resistents a la calor per al cos.

Desenvolupaments més sofisticats han permès utilitzar el sistema "turbo" en gairebé qualsevol motor, ja sigui de gas, gasolina o dièsel. A més, el cicle de treball del cigonyal (en dos o quatre temps) i el mètode de refredament: mitjançant aire o líquid, no tenen cap paper.

A més de camions i cotxes amb una potència del motor superior a 80 kW, el sistema ha trobat aplicació en locomotores dièsel, equips de construcció de carreteres i motors marins amb un volum de treball augmentat de 150 kW.

El principi de funcionament d'una turbina d'automòbil

L’essència del turbocompressor és augmentar el rendiment d’un motor de baixa potència amb un nombre mínim de cilindres i una petita quantitat de combustible mitjançant el reciclatge dels gasos d’escapament. Els resultats poden ser sorprenents: per exemple, el motor de tres cilindres de litre és capaç d’oferir 90 cavalls de potència sense combustible addicional i amb un indicador d’alta compatibilitat amb el medi ambient.

El sistema funciona de manera molt senzilla: el combustible gastat (gasos) no s’escapa immediatament a l’atmosfera, sinó que entra al rotor d’una turbina connectada al tub d’escapament, que, al seu torn, es troba al mateix eix amb el bufador d’aire. El gas calent fa girar les pales del sistema turbo i posen en moviment l’eix, cosa que contribueix al flux d’aire cap a la voluta freda. L’aire comprimit per la roda, que entra a la unitat, actua sobre el parell motor i sota pressió, augmentant el volum de gas-combustible líquid, contribueix a un augment de la potència de la unitat.

Resulta que per al funcionament eficaç del motor no necessiteu més benzina, sinó una quantitat suficient d’aire compactat (que és completament lliure) que, quan es barreja amb combustible, augmenta la seva eficiència (eficiència).

Disseny de turbocompressor

El convertidor d’energia és un mecanisme format per dos components: una turbina i un compressor, que tenen un paper igualment important en l’augment de la potència del motor de qualsevol màquina. Tots dos dispositius estan situats en un eix rígid (eix), que juntament amb les pales (rodes) formen dos rotors idèntics: una turbina i un compressor, situats en carcasses similars als cargols.

Estructura esquemàtica:

· Voluta de turbina calenta (cos). Pren els gasos d’escapament que accionen el rotor. Per a la fabricació, s’utilitza ferro colat esferoidal, que suporta un fort escalfament.

· Rodet (roda) de la turbina, fixat rígidament en un eix comú. Normalment s’anivella per evitar la corrosió.

· Carcassa central del cartutx amb rodaments entre les rodes del rotor.

· Voluta del compressor en fred (cos). Després de desenrotllar l’eix, el combustible gastat (gasos) atrapa un volum addicional d’aire. Sovint està fet d’alumini.

· El rodet (roda) del compressor, que comprimeix l’aire i el subministra al sistema d’admissió a alta pressió.

· Canals de subministrament i drenatge d’oli per al refredament parcial de les peces, prevenció de LSPI (ignició prealbaixa velocitat), reducció del consum de combustible.

El disseny ajuda a utilitzar l’energia cinètica dels gasos d’escapament per augmentar la potència del motor sense consum addicional de combustible.

Funcions de turbina (turbocompressor)

El funcionament del sistema turbo es basa en un augment del parell, que contribueix a augmentar l'eficiència del motor de la màquina. A més, l’ús del dispositiu no es limita només als turismes i vehicles utilitaris. Actualment, els turbocompressors amb mides de rodes que van des de 220 mm fins a 500 mm s’utilitzen en moltes màquines industrials, vaixells i locomotores dièsel. Això es deu a alguns dels beneficis que obté la tècnica:

· El dispositiu turbo, sempre que s’utilitzi correctament, ajudarà a maximitzar l’ús de la potència del motor en un mode estable;

· El treball productiu del motor donarà els seus fruits en un termini de sis mesos;

· La instal·lació d’una unitat especial permetrà estalviar diners en la compra d’un motor de grans dimensions que “menja” més combustible;

· El consum de combustible es torna més racional amb un volum constant del motor;

· L'eficiència del motor gairebé es duplica.

 I el que és important: els gasos d’escapament després d’un ús secundari es tornen molt més nets, cosa que significa que no té un efecte tan perjudicial sobre el medi ambient.

Tipus i característiques del turbocompressor

La unitat instal·lada a les estructures de gasolina (separada) està equipada amb dos cargols, cosa que ajuda a preservar l’energia cinètica dels gasos d’escapament i impedeix la seva entrada al motor. El disseny de gasolina requereix una cambra de refrigeració que redueixi la temperatura de la barreja injectada (fins a 1050 graus) per evitar una ignició prematura sobtada.

Per als motors dièsel, generalment no es requereix refrigeració, el control de la temperatura i la pressió de l’aire és proporcionat per dispositius de broquets que canvien la geometria a causa de les pales mòbils que poden canviar l’angle d’inclinació. La vàlvula de derivació amb accionament pneumàtic o elèctric en motors dièsel de mitjana potència (50-130 CV) ajusta la configuració del turbocompressor. I els mecanismes més potents (de 130 a 350 CV) estan equipats amb un dispositiu que regula la injecció suau (en dues etapes) de combustible en estricta conformitat amb el volum d’aire que entra als cilindres.

Tots els turbocompressors es classifiquen segons moltes característiques bàsiques:

· Pel valor d’augmentar l’eficiència;

· Temperatura màxima de funcionament dels gasos d’escapament;

· Parell del rotor de la turbina;

· La diferència de pressió de l’aire forçat a l’entrada i sortida del sistema;

· Segons el principi del dispositiu intern (canvi en la geometria del broquet o disseny doble);

· Per tipus de treball: axial (s’alimenta al llarg de l’eix fins al centre i surt des de la perifèria) o radial (acció en ordre invers);

· Per grups, dividits en motors dièsel, gasolina, gasolina, així com la potència de les unitats;

· En un sistema de sobrealimentació d'una o dues etapes.

Depenent de les qualitats indicades, els turbocompressors poden tenir una diferència significativa de mida, equip addicional i instal·lar-se de diferents maneres.

Què és el turbo lag (turbo pit)?

El funcionament efectiu del turbocompressor comença a una velocitat mitjana del vehicle, ja que a velocitats baixes la unitat no rep prou gasos d’escapament per proporcionar un parell elevat del rotor.

Quan el cotxe arrenca bruscament d’aturada, s’observa exactament el mateix fenomen: el cotxe no pot accelerar instantàniament, ja que el motor inicialment no té la pressió d’aire necessària. Hauríeu de passar un temps per crear revolucions mitjanes-altes, normalment uns quants segons. És en aquest moment que es produeix el retard d’inici, l’anomenat turbo pit o turbo lag.

Per solucionar aquest problema, no s’instal·len una, sinó dues o tres turbines en models de vehicles moderns, que funcionen en diferents modes. Les pistes turbo també es tracten amb èxit mitjançant fulles mòbils que canvien la geometria del broquet. L’ajust de l’angle d’inclinació de les pales de les rodes permet crear la pressió necessària al motor.

Quina diferència hi ha entre un turbocompressor i un turbocompressor (turbocompressor)?

La funció de la turbina és generar parell motor per al rotor, que té un eix comú amb la roda del compressor. I aquest últim, al seu torn, crea una pressió d’aire augmentada necessària per a la combustió productiva de la mescla de combustible. Tot i la similitud dels dissenys, tots dos mecanismes presenten algunes diferències significatives:

· La instal·lació d’un turbocompressor requereix unes condicions i habilitats especials, de manera que s’instal·la a la fàbrica o en un servei especialitzat. Qualsevol controlador pot instal·lar el compressor ell sol.

· El cost del sistema turbo és molt més elevat.

· El manteniment del compressor és més fàcil i econòmic.

· Les turbines s’utilitzen sovint en motors més potents, mentre que un compressor amb un desplaçament petit és suficient.

· El sistema turbo requereix constantment oli per refredar les peces sobreescalfades. El compressor no necessita oli.

· El turbocompressor contribueix a un consum econòmic de combustible, mentre que el compressor, al contrari, augmenta el seu consum.

· El turbo funciona amb mecànica pura, mentre que el compressor necessita energia.

· Quan el compressor funciona, no hi ha cap fenomen de "retard turbo", el retard de funcionament de la unitat (unitat) només s'observa al turbo.

· La turboalimentació s’activa pels gasos d’escapament i el compressor s’activa mitjançant la rotació del cigonyal.

No es pot dir quin sistema és millor o pitjor, depèn de quin tipus de conduir està acostumat el conductor: per a un sistema agressiu, farà un dispositiu més potent; per a un de silenci: n'hi ha prou amb un compressor convencional, tot i que ara pràcticament no es produeixen de forma diferent.

Vida útil del turbocompressor

Els primers dispositius d’augment de potència eren notables per fallades freqüents i no tenien la reputació més fiable. Ara la situació ha millorat molt, gràcies als moderns desenvolupaments de disseny innovadors, a l’ús de materials resistents a la calor per al cos, a l’aparició de nous tipus d’oli, que requereixen una selecció particularment acurada.

Actualment, la vida útil d'una unitat addicional pot continuar fins que el motor hagi esgotat els seus recursos. El més important és passar inspeccions tècniques a temps, cosa que ajudarà a identificar els mínims mal funcionaments en la fase inicial. Això estalviarà significativament temps per a la resolució de problemes menors i diners per a les reparacions.

Un canvi oportú i sistemàtic del filtre d’aire i de l’oli del motor afecta positivament el bon funcionament del sistema i l’extensió de la seva vida útil.

Funcionament i manteniment de turbines d'automoció

Per si sola, la unitat d’augment de potència no necessita cap manteniment separat, però la seva capacitat de manteniment depèn directament de l’estat actual del motor. L’aparició dels primers problemes s’indica amb:

· L’aparició de sorolls estranys;

· Consum notable d’oli de motor;

• fum blavós o fins i tot negre que surt del broc;

· Una forta disminució de la potència del motor.

Sovint, els efectes secundaris estan directament relacionats amb l’ús d’oli de baixa qualitat o la seva manca constant. Per no preocupar-vos pel fracàs prematur del "òrgan principal" i del seu "estimulador", heu de seguir els consells de l'expert:

· Netejar el silenciador, filtrar i comprovar l'estat del catalitzador a temps;

· Mantingueu constantment el nivell d’oli requerit;

· Comproveu regularment l'estat de les connexions segellades;

· Escalfeu el motor abans de començar a funcionar;

· Després de conduir agressivament durant 3-4 minuts, utilitzeu la velocitat de ralentí per refredar la turbina;

· Seguiu les recomanacions del fabricant per a l’ús d’un filtre i un oli adequats;

· Mantingueu regularment un manteniment i controleu l’estat del sistema de combustible.

No obstant això, si sorgeix la qüestió de reparacions greus, només s’hauria de dur a terme en un taller especialitzat. El servei ha de tenir les condicions ideals per mantenir la neteja, ja que l’entrada de pols al sistema és inacceptable. A més, caldrà equip específic per a la reparació.

Com augmentar la vida d’un turbocompressor?

Tres punts principals asseguren un funcionament precís i a llarg termini de la turbina:

1. Substitució oportuna del filtre d’aire i manteniment de la quantitat d’oli necessària al motor. A més, només heu d’utilitzar els materials recomanats pel fabricant. Podeu comprar productes originals a distribuïdors autoritzats / representants de l’empresa per evitar la compra de falsificacions.

2. Una parada brusca després d'un accionament d'alta velocitat fa que el sistema funcioni sense lubricació, ja que la roda de la turbina continua girant per inèrcia i l'oli del motor apagat ja no flueix. Això no dura gaire, aproximadament mig minut, però aquesta pràctica constant comporta un ràpid desgast del complex de rodaments de boles. Per tant, cal reduir la velocitat gradualment o deixar que el motor funcioni una mica al ralentí.

3. No pressionis el gas de cop. És millor guanyar velocitat de manera gradual perquè l’oli del motor tingui temps de greixar bé el mecanisme de rotació.

Les regles són molt senzilles, però seguir-les juntament amb les recomanacions del fabricant allargarà significativament la vida útil del cotxe. Com mostren les estadístiques, només un 30% dels conductors compleixen consells útils, per tant, hi ha força queixes sobre la ineficàcia del dispositiu.

Què es pot trencar amb el turbocompressor d’un cotxe?

Les avaries més habituals s’associen amb oli de motor de mala qualitat i amb un filtre d’aire obstruït.

En el primer cas, es recomana substituir puntualment la part contaminada i no netejar-la. Aquests "estalvis" poden provocar l'entrada de deixalles al centre del sistema, cosa que afectarà negativament la qualitat de la lubricació dels coixinets.

El petroli de producció dubtosa té el mateix efecte. Una mala lubricació comporta un desgast ràpid de les parts internes, i no només la unitat addicional, sinó que pot patir tot el motor.

Si es detecten els primers signes d’un mal funcionament: l’aparició d’una fuita de lubricant, vibracions no desitjades, sons sospitosos de forts, haureu de contactar immediatament amb el servei per obtenir un diagnòstic complet del motor.

És possible reparar una turbina en un cotxe

La compra de cada novetat, i més encara relacionada amb els mecanismes, s’acompanya de l’emissió d’una targeta de garantia, en què el fabricant declara un període determinat del servei sense problemes del dispositiu. Però els conductors de les ressenyes sovint comparteixen les seves decepcions relacionades amb la discrepància entre el període de garantia declarat. Molt probablement, la culpa no correspon al fabricant, sinó al propi propietari, que simplement no va complir les regles de funcionament recomanades.

Si abans l’avaria de la turbina significava el cost d’un nou dispositiu, aleshores la unitat està sotmesa a una restauració parcial. El més important és recórrer a temps als professionals amb l’equip adequat i els components originals certificats. En cap cas heu de fer la reparació vosaltres mateixos, en cas contrari no haurà de canviar un parell de peces, sinó tot el motor, i això ja costarà molt més.

Preguntes i respostes:

Quina diferència hi ha entre una turbina i un turbocompressor? Aquests mecanismes tenen un tipus d'accionament diferent. La turbina es fa girar pel flux de gasos d'escapament. El compressor està connectat directament a l'eix del motor.

Com funciona un turbocompressor? L'accionament del turbocompressor s'activa immediatament quan s'engega el motor, de manera que la força d'impuls depèn directament de la velocitat del motor. L'impulsor és capaç de superar la resistència elevada.

Quina diferència hi ha entre un turbocompressor i un turbocompressor? La turboalimentació no és més que una turbina convencional impulsada per la força del corrent d'escapament. Un turbocompressor és un turbocompressor. Tot i que és més fàcil d'instal·lar, és més car.

Per a què serveix un turbocompressor? Aquest mecanisme, com una turbina clàssica, utilitza l'energia del propi motor (només en aquest cas, l'energia cinètica de l'eix, i no els gasos d'escapament) per augmentar el flux d'aire fresc entrant.