El principi de funcionament del turbocompressor i el seu disseny

Un turbocompressor (turbina) és un mecanisme utilitzat en els cotxes per forçar l'aire als cilindres d'un motor de combustió interna. En aquest cas, la turbina és impulsada únicament pel flux de gasos d'escapament. L'ús d'un turbocompressor permet augmentar la potència del motor fins a un 40% mantenint la seva mida compacta i un baix consum de combustible.

Com està disposada la turbina, el principi del seu funcionament

El turbocompressor estàndard consta de:

1. Habitatge. Fabricat en acer resistent a la calor. Té forma helicoïdal amb dos tubs dirigits de manera diferent proveïts de brides per a la instal·lació en un sistema de pressurització.
2. Roda de turbina. Converteix l'energia de l'escapament en rotació de l'eix al qual està rígidament fixat. Fabricat amb materials resistents a la calor.
3. Roda del compressor. Rep la rotació de la roda de la turbina i bombeja aire als cilindres del motor. L'impulsor del compressor sovint està fet d'alumini, la qual cosa redueix les pèrdues d'energia. El règim de temperatura en aquesta zona és proper al normal i no es requereix l'ús de materials resistents a la calor.
4. Eix de la turbina. Connecta les rodes de la turbina (compressor i turbina).
5. Coixinets llisos o rodaments de boles. Necessari per connectar l'eix a la carcassa. El disseny es pot equipar amb un o dos suports (coixinets). Aquests últims estan lubricats pel sistema general de lubricació del motor.
6. vàlvula de bypass. PDissenyat per regular el flux dels gasos d'escapament que actuen sobre la roda de la turbina. Això us permet controlar la potència d'augment. Vàlvula amb actuador pneumàtic. La seva posició està controlada per l'ECU del motor, que rep un senyal del sensor de velocitat.

El principi bàsic de funcionament de la turbina en motors de gasolina i dièsel és el següent:

• Els gasos d'escapament es dirigeixen a la carcassa del turbocompressor on actuen sobre les pales de la turbina.
• La roda de la turbina comença a girar i accelerar. La velocitat de rotació de la turbina a altes velocitats pot arribar a les 250 rpm.
• Després de passar per la roda de la turbina, els gasos d'escapament es descarreguen al sistema d'escapament.
• L'impulsor del compressor gira sincronitzat (perquè es troba al mateix eix que la turbina) i dirigeix ​​el flux d'aire comprimit cap a l'intercooler i després cap al col·lector d'admissió del motor.

Característiques de la turbina

En comparació amb un compressor mecànic accionat per un cigonyal, l'avantatge d'una turbina és que no extreu energia del motor, sinó que utilitza l'energia dels seus subproductes. És més barat de fabricar i més barat d'utilitzar.

Encara que tècnicament la turbina d'un motor dièsel és essencialment la mateixa que per a un motor de gasolina, és més freqüent en un motor dièsel. La característica principal són els modes de funcionament. Per tant, es poden utilitzar materials menys resistents a la calor per a un motor dièsel, ja que la temperatura mitjana dels gasos d'escapament és de 700 °C en motors dièsel i de 1000 °C en motors de gasolina. Això vol dir que no és possible instal·lar una turbina dièsel en un motor de gasolina.

D'altra banda, aquests sistemes també tenen diferents nivells de pressió de sobrealimentació. En aquest cas, cal tenir en compte que l'eficiència de la turbina depèn de les seves dimensions geomètriques. La pressió de l'aire bufat als cilindres és la suma de dues parts: 1 pressió atmosfèrica més l'excés de pressió creada pel turbocompressor. Pot ser de 0,4 a 2,2 atmosferes o més. Com que el principi de funcionament de la turbina en un motor dièsel permet absorbir més gasos d'escapament, el disseny d'un motor de gasolina no es pot instal·lar ni tan sols en motors dièsel.

Tipus i vida útil dels turbocompressors

El principal desavantatge de la turbina és l'efecte "turbo lag" que es produeix a baixes velocitats del motor. Representa un retard de temps en resposta a un canvi de velocitat del motor. Per superar aquesta mancança, s'han desenvolupat diversos tipus de turbocompressors:

• Sistema de doble desplaçament. El disseny preveu dos canals que separen la cambra de la turbina i, com a resultat, el flux de gasos d'escapament. Això proporciona temps de resposta més ràpids, màxima eficiència de la turbina i evita l'obstrucció dels ports d'escapament.
• Turbina amb geometria variable (broquet amb geometria variable). Aquest disseny s'utilitza més habitualment en motors dièsel. Proporciona un canvi en la secció transversal de l'entrada de la turbina a causa de la mobilitat de les seves pales. Canviar l'angle de gir us permet ajustar el flux dels gasos d'escapament, ajustant així la velocitat dels gasos d'escapament i la velocitat del motor. En els motors de gasolina, les turbines de geometria variable es troben sovint als cotxes esportius.

El desavantatge dels turbocompressors és la fragilitat de la turbina. Per als motors de gasolina, això és una mitjana de 150 quilòmetres. D'altra banda, la vida útil de la turbina d'un motor dièsel és lleugerament més llarga i té una mitjana de 000 quilòmetres. Amb una conducció prolongada a alta velocitat, així com amb l'elecció incorrecta de l'oli, la vida útil es pot reduir dues o fins i tot tres vegades.

Segons com funcioni la turbina en un motor de gasolina o dièsel, es pot avaluar el rendiment. El senyal a comprovar és l'aparició de fum blau o negre, una disminució de la potència del motor, així com l'aparició d'un xiulet i un sonall. Per evitar avaries, cal canviar l'oli, els filtres d'aire i fer un manteniment periòdic a temps.