Què és un motor turboalimentat?

Motor turboalimentat

Motor turbo. La tasca d'augmentar la potència i el parell del motor sempre ha estat rellevant. La potència del motor està directament relacionada amb el desplaçament dels cilindres i la quantitat de mescla aire-combustible que se'ls subministra. És a dir, com més combustible es crema als cilindres, més potència desenvolupa la unitat de potència. Tanmateix, la solució més senzilla és augmentar la potència del motor. Un augment del seu volum de treball comporta un augment de les dimensions i el pes de l'estructura. La quantitat de la mescla de treball subministrada es pot augmentar augmentant la velocitat de rotació del cigonyal. És a dir, la implantació de més cicles de treball en cilindres per unitat de temps. Però hi haurà problemes greus associats amb un augment de les forces d'inèrcia i un fort augment de les càrregues mecàniques a les parts de la unitat de potència, cosa que comportarà una reducció de la vida útil del motor.

Eficiència del motor turbo

La forma més eficaç en aquesta situació és el poder. Imagineu la carrera d’admissió d’un motor de combustió interna. El motor, mentre funciona com una bomba, també és molt poc eficient. El conducte d’aire té un filtre d’aire, corbes del col·lector d’admissió i els motors de gasolina també tenen una vàlvula d’accelerador. Tot això, per descomptat, redueix l’ompliment del cilindre. Per augmentar la pressió aigües amunt de la vàlvula d’admissió, es col·locarà més aire al cilindre. L’avituallament millora la càrrega nova dels cilindres, cosa que els permet cremar més combustible als cilindres i així obtenir més potència del motor. En un motor de combustió interna s’utilitzen tres tipus d’amplificació. Ressonància que utilitza l'energia cinètica del volum d'aire en els col·lectors d'admissió. En aquest cas, no es requereix cap càrrega / augment addicional. Mecànic, en aquesta versió el compressor és accionat per una corretja de motor.

Turbina de gas o motor turbo

Turbina de gas o turbocompressor, la turbina és impulsada pel flux de gasos d’escapament. Cada mètode té els seus propis avantatges i desavantatges, que determinen el camp d'aplicació. Col·lector d'admissió personal. Per a un millor ompliment del cilindre, s’ha d’augmentar la pressió davant de la vàlvula d’admissió. Mentrestant, en general no es necessita augmentar la pressió. N’hi ha prou amb pujar-la en el moment de tancar la vàlvula i carregar una porció addicional d’aire al cilindre. Per a acumulacions de pressió a curt termini, és ideal una ona de compressió que recorri el col·lector d'admissió quan el motor està en marxa. N’hi ha prou amb calcular la longitud de la mateixa canonada perquè l’ona reflectida diverses vegades des dels seus extrems arribi a la vàlvula en el moment adequat. La teoria és senzilla, però la seva implementació requereix molta ingenuïtat. La vàlvula no s’obre a diferents velocitats del cigonyal i, per tant, utilitza l’efecte d’amplificació ressonant.

Motor turbo - potència dinàmica

Amb un col·lector d’admissió curt, el motor funciona millor a revolucions elevades. Mentre que a velocitats baixes, un llarg camí d’aspiració és més eficient. La canonada d’entrada de longitud variable es pot crear de dues maneres. Ja sigui connectant una càmera de ressonància o bé canviant o connectant-lo al canal d’entrada desitjat. Aquesta última també s’anomena força dinàmica. La pressió dinàmica i ressonant pot accelerar el flux de la torre d’entrada d’aire. Els efectes d'amplificació causats per les fluctuacions de la pressió del cabal d'aire oscil·len entre 5 i 20 mbar. En comparació, amb un turbocompressor o un impuls mecànic, podeu obtenir valors d'entre 750 i 1200 mbar. Per completar la imatge, tingueu en compte que també hi ha un amplificador inercial. En què el factor principal per crear l'excés de pressió aigües amunt de la vàlvula és el cap d'alta pressió del cabal a la canonada d'entrada.

Augment de la potència del motor turbo

Això dóna un lleuger augment de potència a velocitats elevades superiors als 140 quilòmetres per hora. S’utilitza sobretot en motocicletes. Les càrregues mecàniques permeten una manera bastant senzilla d’augmentar significativament la potència del motor. En conduir el motor directament des de l’eix del cigonyal del motor, el compressor és capaç de bombejar aire als cilindres sense demora a la velocitat mínima, augmentant la pressió d’augment en proporció estricta a la velocitat del motor. Però també tenen desavantatges. Redueixen l’eficiència del motor de combustió interna. Perquè part de l’energia generada per la font d’alimentació s’utilitza per accionar-les. Els sistemes de pressió mecànica ocupen més espai i requereixen un actuador especial. La corretja dentada o la caixa de canvis fa molt de soroll. Farciments mecànics. Hi ha dos tipus de bufadors mecànics. Volumètric i centrífug. Els farcits a granel típics són els supergeneradors Roots i un compressor Lysholm. El disseny Roots s’assembla a una bomba d’engranatges d’oli.

Característiques del motor turbo

La particularitat d'aquest disseny és que l'aire no es comprimeix al sobrealimentador, sinó a l'exterior de la canonada, entrant a l'espai entre la carcassa i els rotors. El principal desavantatge és la quantitat limitada de guanys. No importa amb quina precisió s'ajustin les peces de farciment, quan s'arriba a una determinada pressió, l'aire comença a fluir cap enrere, reduint l'eficiència del sistema. Hi ha diverses maneres de lluitar. Augmenteu la velocitat del rotor o feu que el sobrealimentador tingui dues o fins i tot tres etapes. Així, és possible augmentar els valors finals fins a un nivell acceptable, però els dissenys de diverses etapes no tenen el seu principal avantatge: la compacitat. Un altre desavantatge és la descàrrega desigual de la sortida, ja que l'aire es subministra en porcions. Els dissenys moderns utilitzen mecanismes giratoris triangulars i les finestres d'entrada i sortida tenen forma triangular. Gràcies a aquestes tècniques, els sobrealimentadors voluminosos pràcticament es van desfer de l'efecte de pulsació.

Instal·lació de motors turbo

Les baixes velocitats del rotor i, per tant, la seva durabilitat, juntament amb els baixos nivells de soroll, han provocat que marques conegudes com DaimlerChrysler, Ford i General Motors equipin generosament els seus productes. Els sobrealimentadors de desplaçament augmenten les corbes de potència i de parell sense canviar la seva forma. Ja són efectius a velocitats baixes a mitjanes i això reflecteix millor la dinàmica d’acceleració. L'únic problema és que aquests sistemes són molt elegants de fabricar i instal·lar, cosa que significa que són bastant cars. L'enginyer Lisholm va proposar una altra manera d'augmentar simultàniament la pressió de l'aire al col·lector d'admissió. El disseny dels accessoris Lysholm recorda una mica a una picadora de carn convencional. Hi ha instal·lades dues bombes de cargol addicionals a l'interior de la carcassa. Girant en diferents direccions, capturen part de l’aire, el comprimeixen i el col·loquen en cilindres.

Motor turbo - tuning

Aquest sistema es caracteritza per una compressió interna i una pèrdua mínima a causa de jocs calibrats amb precisió. A més, la pressió de l'hèlix és efectiva en gairebé tota la gamma de velocitats del motor. Silenciós, molt compacte, però extremadament car a causa de la complexitat de fabricació. No obstant això, no són descuidats per estudis de sintonització tan reconeguts com AMG o Kleemann. Els farcits centrífugs són similars en disseny als turbocompressors. Una pressió excessiva al col·lector d'admissió també crea una roda de compressor. Les seves pales radials capturen i empenyen l’aire al voltant del túnel mitjançant una força centrífuga. La diferència d’un turbocompressor només es troba en la unitat. Els bufadors centrífugs tenen un defecte inercial similar, encara que menys notable. Però hi ha una característica més important. De fet, la pressió generada és proporcional a la velocitat quadrada de la roda del compressor.

Motor turbo

En poques paraules, ha de girar molt ràpidament per bombar la càrrega d’aire necessària als cilindres. De vegades deu vegades la velocitat del motor. Ventilador centrífug eficient a altes velocitats. Les centrifugadores mecàniques són menys fàcils d’utilitzar i més duradores que les centrifugadores de gas. Perquè funcionen a temperatures extremes més baixes. La simplicitat i, en conseqüència, el baix cost del seu disseny han guanyat popularitat en el camp de l’afinació amateur. Intercooler del motor. El circuit de control de sobrecàrrega mecànica és bastant senzill. A plena càrrega, la tapa de derivació està tancada i el sufocador està obert. Tot el flux d’aire va al motor. Durant l'operació de càrrega parcial, la vàlvula de papallona es tanca i s'obre l'amortidor de canonada. L’excés d’aire es retorna a l’entrada de la bufadora. L’aire de refrigeració de càrrega de l’intercooler és un component gairebé indispensable dels sistemes d’alimentació de turbines de gas no només mecàniques, sinó també.

Funcionament del motor turboalimentat

L’aire comprimit es refreda prèviament en un intercooler abans d’introduir-se als cilindres del motor. Pel seu disseny, es tracta d’un radiador convencional, que es refreda pel flux d’aire d’entrada o per un refrigerant. La reducció de la temperatura de l’aire carregat en 10 graus permet augmentar la seva densitat al voltant d’un 3%. Això, al seu torn, permet augmentar la potència del motor aproximadament en el mateix percentatge. Motor de turbocompressor. Els turbocompressors s’utilitzen més en motors moderns d’automòbils. De fet, es tracta del mateix compressor centrífug, però amb un circuit d’acció diferent. Aquesta és la diferència més important, potser fonamental, entre els sobrealimentadors mecànics i el turboaliment. És la cadena motriu que determina en gran mesura les característiques i aplicacions de diversos dissenys.

Avantatges del motor turbo

Per a un turbocompressor, l’impulsor està situat al mateix eix que l’impulsor, la turbina. Que s’incorpora al col·lector d’escapament del motor i és impulsat pels gasos d’escapament. La velocitat pot superar les 200 rpm. No hi ha cap connexió directa amb el cigonyal del motor i l’alimentació d’aire està controlada per la pressió dels gasos d’escapament. Els avantatges d’un turbocompressor inclouen. Millorar l’eficiència i l’economia del motor. L’accionament mecànic pren energia del motor, el mateix utilitza l’energia de l’escapament, de manera que l’eficiència augmenta. No confongueu l’eficiència específica del motor i la del motor. Naturalment, el funcionament d’un motor la potència del qual s’ha incrementat a causa de l’ús d’un turbocompressor requereix més combustible que un motor similar amb una potència inferior amb un aspirador natural.

Potència del motor turbo

De fet, es millora l’ompliment dels cilindres amb aire, com recordem, per tal de cremar-hi més combustible. Però la fracció de massa de combustible per unitat de potència per hora per a un motor equipat amb una pila de combustible és sempre inferior a la d’un disseny similar d’una unitat potent sense amplificació. El turbocompressor permet assolir les característiques especificades de la unitat de potència amb una mida i un pes més reduïts. Que en el cas d'utilitzar un motor d'aspiració natural. A més, el motor turbo té el millor rendiment ambiental. La pressió a la cambra de combustió comporta una disminució de la temperatura i, en conseqüència, una disminució de la formació d’òxids de nitrogen. En abastir motors de gasolina s’aconsegueix una combustió més completa del combustible, especialment en condicions transitòries. Als motors dièsel, el subministrament d’aire addicional us permet superar els límits de l’aparició de fum, és a dir, controlar l’emissió de partícules de sutge.

Motor turbo dièsel

Els gasoils són molt més adequats per a la potenciació en general i el turboalimentació en particular. A diferència dels motors de gasolina, on la pressió d’augment està limitada pel perill de copejar, desconeixen aquest fenomen. El motor dièsel es pot pressionar fins a l’extrema tensió mecànica en els seus mecanismes. A més, la manca d’accelerador d’aire d’entrada i l’elevada relació de compressió proporcionen pressions de gasos d’escapament més altes i temperatures més baixes en comparació amb els motors de gasolina. Els turbocompressors són més fàcils de fabricar, cosa que compensa amb diversos desavantatges inherents. A baixes velocitats del motor, la quantitat de gasos d’escapament és baixa i, per tant, l’eficiència del compressor és baixa. A més, un motor turboalimentat sol tenir l’anomenat Turboyama.

Turbo rotor de metall ceràmic

La principal dificultat és l'alta temperatura dels gasos d'escapament. Un rotor de turbina metàl·lica de ceràmica és aproximadament un 20% més lleuger que els fets amb aliatges resistents a la calor. I també té un menor moment d'inèrcia. Fins fa poc, la vida de tot el dispositiu es limitava a la vida del campament. Eren bàsicament casquilles semblants a cigonyals que estaven lubricades amb oli a pressió. El desgast d'aquests coixinets convencionals era, per descomptat, gran, però els coixinets esfèrics no podien suportar les enormes velocitats i les altes temperatures. La solució es va trobar quan va ser possible desenvolupar coixinets amb boles ceràmiques. L'ús de ceràmica, però, no és sorprenent, els coixinets s'omplen amb un subministrament constant de lubricant. Desfer-se de les deficiències del turbocompressor no només permet reduir la inèrcia del rotor. Però també l'ús de circuits de control de pressió de sobrealimentació addicionals, de vegades força complexos.

El principi de funcionament del motor turbo

Les tasques principals en aquest cas són reduir la pressió a velocitats elevades del motor i augmentar-la a velocitats baixes. Tots els problemes es poden resoldre completament amb la turbina de geometria variable, turbina de broquet variable. Per exemple, amb fulles mòbils, els paràmetres dels quals es poden canviar en un ampli rang. El principi de funcionament del turbocompressor VNT és optimitzar el flux de gasos d’escapament dirigits a la roda de la turbina. A baixes velocitats del motor i baixos volums d’escapament, el turbocompressor VNT dirigeix ​​tot el flux d’escapament a la roda de la turbina. Així, augmentant la seva potència i augmentant la pressió. A velocitats elevades i cabals de gas elevats, el turbocompressor VNT manté obertes les pales mòbils. Augmentant la secció transversal i eliminant alguns dels gasos d’escapament de l’impulsor.

Protecció del motor turbo

Protecció contra velocitat excessiva i manteniment de la pressió d’augment al nivell de motor requerit, eliminació de sobrecàrrega. A més dels sistemes d'amplificació simple, l'amplificació en dues etapes és freqüent. La primera etapa que condueix el compressor proporciona un impuls eficient a baixes velocitats del motor. I el segon, un turbocompressor, utilitza l’energia dels gasos d’escapament. Tan bon punt la unitat de potència aconsegueix una velocitat suficient per al funcionament normal de la turbina, el compressor s'apaga automàticament i, si cauen, torna a engegar-se. Molts fabricants instal·len dos turbocompressors alhora. Aquests sistemes s’anomenen biturbo o twin-turbo. No hi ha cap diferència fonamental entre ells, amb una excepció. Biturbo assumeix l'ús de turbines de diferents diàmetres i, per tant, el rendiment. A més, l'algorisme per a la seva inclusió pot ser paral·lel o seqüencial.

Preguntes i respostes:

Per a què serveix la sobrealimentació? L'augment de la pressió d'aire fresc al cilindre garanteix una millor combustió de la barreja aire-combustible, la qual cosa augmenta la potència del motor.

Què vol dir motor turboalimentat? En el disseny d'aquesta unitat de potència, hi ha un mecanisme que proporciona un flux millorat d'aire fresc als cilindres. Per a això s'utilitza un turbocompressor o una turbina.

Com funciona la sobrealimentació en un cotxe? Els gasos d'escapament fan girar l'impulsor de la turbina. A l'altre extrem de l'eix, es fixa un impulsor de bombeig, instal·lat al col·lector d'admissió.