Que é un motor turboalimentado?

Motor turboalimentado

Motor turbo. A tarefa de aumentar a potencia e o par motor do motor sempre foi relevante. A potencia do motor está directamente relacionada co desprazamento dos cilindros e coa cantidade de mestura aire-combustible que se lles subministra. É dicir, canto máis combustible se queima nos cilindros, máis potencia desenvolve a unidade de potencia. Non obstante, a solución máis sinxela é aumentar a potencia do motor. Un aumento do seu volume de traballo leva a un aumento das dimensións e do peso da estrutura. A cantidade de mestura de traballo subministrada pódese aumentar aumentando a velocidade de rotación do cigüeñal. Noutras palabras, a implantación de máis ciclos de traballo en cilindros por unidade de tempo. Pero haberá serios problemas asociados a un aumento das forzas de inercia e un forte aumento das cargas mecánicas nas partes da unidade de potencia, o que levará a unha redución da vida útil do motor.

Eficiencia do motor turbo

O xeito máis eficaz nesta situación é o poder. Imaxina o golpe de admisión dun motor de combustión interna. O motor, mentres funciona como unha bomba, tamén é moi ineficiente. O conduto de aire ten un filtro de aire, curvas do colector de admisión e os motores de gasolina tamén teñen unha válvula de aceleración. Todo isto, por suposto, reduce o recheo do cilindro. Para aumentar a presión augas arriba da válvula de admisión, colocarase máis aire no cilindro. O avituallamento mellora a carga nova nos cilindros, o que lles permite queimar máis combustible nos cilindros e así obter máis potencia do motor. Nun motor de combustión interna úsanse tres tipos de amplificación. Resonancia que utiliza a enerxía cinética do volume de aire nos colectores de admisión. Neste caso, non se precisa carga / aumento adicional. Mecánico, nesta versión o compresor é accionado por unha cinta de motor.

Turbina de gas ou motor turbo

Turbina de gas ou turbocompresor, a turbina é accionada polo fluxo de gases de escape. Cada método ten as súas propias vantaxes e desvantaxes, que determinan o campo de aplicación. Colector de admisión persoal. Para un mellor recheo do cilindro, hai que aumentar a presión diante da válvula de admisión. Mentres tanto, non se precisa unha maior presión. Basta levantala no momento de pechar a válvula e cargar unha parte adicional de aire no cilindro. Para acumulacións de presión a curto prazo, é ideal unha onda de compresión que percorre o colector de admisión cando o motor está funcionando. Basta con calcular a lonxitude da propia tubaxe para que a onda reflectida varias veces desde os seus extremos chegue á válvula no momento adecuado. A teoría é sinxela, pero a súa implementación require moito enxeño. A válvula non se abre a diferentes velocidades do cigüeñal e, polo tanto, usa o efecto de amplificación resonante.

Motor turbo - potencia dinámica

Cun colector de admisión curto, o motor ten un mellor rendemento a altas revolucións. Mentres que a velocidades baixas, un longo camiño de succión é máis eficiente. O tubo de entrada de lonxitude variable pódese crear de dous xeitos. Ben conectando unha cámara de resonancia, ben cambiando ou conectándose á canle de entrada desexada. A esta última tamén se lle chama forza dinámica. A presión resonante e dinámica pode acelerar o fluxo da torre de entrada de aire. Os efectos de amplificación causados ​​por flutuacións na presión do fluxo de aire van de 5 a 20 mbar. En comparación, cun turbocompresor ou un reforzo mecánico, pode obter valores entre 750 e 1200 mbar. Para completar a imaxe, teña en conta que aínda hai un amplificador inercial. No que o principal factor para crear un exceso de presión augas arriba da válvula é a cabeza de alta presión do caudal no tubo de entrada.

Aumentar a potencia do motor turbo

Isto dá un lixeiro aumento da potencia a altas velocidades superiores aos 140 quilómetros por hora. Úsase principalmente en motocicletas. Os recheos mecánicos permiten aumentar significativamente a potencia do motor dun xeito bastante sinxelo. Ao conducir o motor directamente desde o cigüeñal do motor, o compresor pode bombear aire nos cilindros á velocidade mínima sen demora, aumentando a presión de aumento en estrita proporción á velocidade do motor. Pero tamén teñen desvantaxes. Reducen a eficiencia do motor de combustión. Porque parte da enerxía xerada pola fonte de alimentación úsase para accionalos. Os sistemas de presión mecánica ocupan máis espazo e requiren un actuador especial. A correa dentada ou a caixa de cambios está a facer moito ruído. Recheos mecánicos. Existen dous tipos de sopladores mecánicos. Volumétrico e centrífugo. Os recheos a granel típicos son os superxeneradores Roots e un compresor Lysholm. O deseño Roots aseméllase a unha bomba de engrenaxes de aceite.

Características do motor turbo

A peculiaridade deste deseño é que o aire non se comprime no sobrealimentador, senón no exterior na canalización, entrando no espazo entre a carcasa e os rotores. A principal desvantaxe é a cantidade limitada de ganancia. Non importa con que precisión se axusten as pezas de recheo, cando se alcanza unha certa presión, o aire comeza a fluír de volta, reducindo a eficiencia do sistema. Hai varias formas de loitar. Aumente a velocidade do rotor ou faga que o sobrealimentador teña dúas ou incluso tres etapas. Así, é posible aumentar os valores finais a un nivel aceptable, pero os deseños de varias etapas non teñen a súa principal vantaxe: a compacidade. Outra desvantaxe é a descarga desigual da saída, xa que o aire se subministra por porcións. Os deseños modernos usan mecanismos xiratorios triangulares e as fiestras de entrada e saída teñen forma triangular. Grazas a estas técnicas, os sobrealimentadores voluminosos practicamente se libraron do efecto pulsante.

Instalación de motor turbo

As baixas velocidades do rotor e, polo tanto, a durabilidade, xunto con baixos niveis de ruído, provocaron que marcas coñecidas como DaimlerChrysler, Ford e General Motors equipasen xenerosamente os seus produtos. Os sobrealimentadores de desprazamento aumentan as curvas de potencia e torque sen cambiar a súa forma. Xa son efectivos a velocidades baixas a medias e isto reflicte mellor a dinámica de aceleración. O único problema é que estes sistemas son moi capaces de fabricar e instalar, o que significa que son bastante caros. Outro xeito de aumentar simultaneamente a presión do aire no colector de admisión foi proposto polo enxeñeiro Lisholm. O deseño dos accesorios Lysholm recorda un pouco a unha picadora de carne convencional. No interior da carcasa están instaladas dúas bombas de parafuso adicionais. Xirando en diferentes direccións, captan parte do aire, comprímeno e colócano en cilindros.

Motor turbo - axuste

Este sistema caracterízase por unha compresión interna e unha mínima perda debido a distancias calibradas con precisión. Ademais, a presión da hélice é efectiva en case todo o intervalo de velocidades do motor. Tranquilo, moi compacto, pero extremadamente caro debido á complexidade da fabricación. Non obstante, non son descoidados por estudos de afinación tan coñecidos como AMG ou Kleemann. Os recheos centrífugos son de deseño similar aos turbocompresores. A presión excesiva no colector de admisión tamén crea unha roda de compresor. As súas láminas radiais captan e empuxan o aire ao redor do túnel usando unha forza centrífuga. A diferenza dun turbocompresor só está na unidade. Os sopladores centrífugos teñen un defecto de inercia similar, aínda que menos notable. Pero hai unha característica máis importante. De feito, a presión xerada é proporcional á velocidade cadrada da roda do compresor.

Motor turbo

En poucas palabras, debe xirar moi rápido para bombear a carga de aire requirida nos cilindros. Ás veces dez veces a velocidade do motor. Ventilador centrífugo eficiente a altas velocidades. As centrífugas mecánicas son menos fáciles de usar e máis duradeiras que as centrífugas a gas. Porque funcionan a temperaturas extremas máis baixas. A sinxeleza e, en consecuencia, a barata do seu deseño gañaron popularidade no campo da afinación afeccionada. Intercooler do motor. O circuíto mecánico de control de sobrecarga é bastante sinxelo. A plena carga, a tapa de derivación está pechada e o estrangulador está aberto. Todo o fluxo de aire vai ao motor. Durante a operación de carga parcial, a válvula de bolboreta péchase e o amortecedor de tubos ábrese. O exceso de aire devólvese á entrada do soplador. O aire de refrixeración que carga o intercooler é un compoñente case indispensable non só dos sistemas de amplificación mecánica, senón tamén de turbina de gas.

Funcionamento do motor turboalimentado

O aire comprimido pre-arrefríase nun intercooler antes de introducirse nos cilindros do motor. Polo seu deseño, trátase dun radiador convencional que se arrefría polo fluxo de aire de admisión ou por un refrixerante. A diminución da temperatura do aire cargado en 10 graos permite aumentar a súa densidade aproximadamente un 3%. Isto, á súa vez, permite aumentar a potencia do motor aproximadamente a mesma porcentaxe. Turboalimentador do motor. Os turbocompresores úsanse máis nos motores modernos de automóbiles. De feito, trátase do mesmo compresor centrífugo, pero cun circuíto de accionamento diferente. Esta é a diferenza máis importante, quizais fundamental, entre os sobrealimentadores mecánicos e o turbocompresor. É o circuíto de accionamento que determina en gran parte as características e as aplicacións dos distintos deseños.

Vantaxes do motor turbo

Nun turbocompresor, o impulsor está situado no mesmo eixe que o impulsor, a turbina. Que está integrado no colector de escape do motor e é impulsado polos gases de escape. A velocidade pode superar as 200 rpm. Non hai conexión directa co cigüeñal do motor e a subministración de aire está controlada pola presión dos gases de escape. As vantaxes dun turbocompresor inclúen. Mellora da eficiencia e economía do motor. O accionamento mecánico toma enerxía do motor, o mesmo utiliza a enerxía do escape, de aí que a eficiencia aumente. Non confunda a eficiencia específica do motor. Por suposto, o funcionamento dun motor cuxa potencia aumentou debido ao uso dun turbocompresor require máis combustible que un motor similar cunha potencia inferior cun aspirador natural.

Potencia do motor turbo

De feito, mellórase o recheo dos cilindros con aire, como lembramos, para que se queimen máis combustible neles. Pero a fracción masiva de combustible por unidade de potencia por hora dun motor equipado cunha pila de combustible sempre é inferior á dun deseño similar dunha unidade potente sen amplificación. O turbocompresor permítelle acadar as características especificadas da unidade de potencia cun tamaño e peso máis pequenos. Que no caso de usar un motor de aspiración natural. Ademais, o motor turbo ten o mellor rendemento ambiental. A presión na cámara de combustión leva a unha diminución da temperatura e, como consecuencia, a unha diminución da formación de óxidos de nitróxeno. Ao encher motores de gasolina lógrase unha combustión máis completa, especialmente en condicións transitorias. Nos motores diésel, a subministración adicional de aire permítelle superar os límites da aparición de fume, é dicir. loitar contra a emisión de partículas de hollín.

Motor turbo diésel

Os diésel son moito máis axeitados para a potenciación en xeral e a turboalimentación en particular. A diferenza dos motores de gasolina, onde a presión de aumento está limitada polo perigo de bater, descoñecen este fenómeno. O motor diésel pódese presionar ata a extrema tensión mecánica nos seus mecanismos. Ademais, a falta dun acelerador de aire de admisión e a alta relación de compresión dan lugar a maiores presións de gases de escape e temperaturas máis baixas en comparación cos motores de gasolina. Os turboalimentadores son máis fáciles de fabricar, o que compensa cunha serie de desvantaxes inherentes. A baixas velocidades do motor, a cantidade de gases de escape é baixa e, polo tanto, a eficiencia do compresor é baixa. Ademais, un motor turboalimentado adoita ter o chamado Turboyama.

Turbo rotor de cerámica metálica

A principal dificultade é a alta temperatura dos gases de escape. Un rotor de turbina de metal cerámico é un 20% máis lixeiro que os feitos de aliaxes resistentes á calor. E tamén ten un menor momento de inercia. Ata hai pouco, a vida útil de todo o dispositivo estaba limitada á vida do campamento. Eran esencialmente casquillos tipo cigüeñal que estaban lubricados con aceite a presión. O desgaste destes rodamentos convencionais era, por suposto, grande, pero os rodamentos esféricos non podían soportar as enormes velocidades e as altas temperaturas. A solución atopouse cando foi posible desenvolver rodamentos con bolas cerámicas. O uso de cerámica, con todo, non é sorprendente, os rodamentos están cheos cunha subministración constante de lubricante. Desfacerse das deficiencias do turbocompresor permite non só reducir a inercia do rotor. Pero tamén o uso de circuítos de control de presión de sobrealimentación adicionais, ás veces bastante complexos.

O principio de funcionamento do motor turbo

As tarefas principais neste caso son reducir a presión a altas velocidades do motor e aumentala a baixas. Todos os problemas pódense resolver completamente cunha turbina de xeometría variable, turbina de boquilla variable. Por exemplo, con láminas móbiles, cuxos parámetros poden cambiarse nunha ampla gama. O principio de funcionamento do turbocompresor VNT é optimizar o fluxo de gases de escape dirixidos á roda da turbina. A baixas velocidades do motor e baixos volumes de escape, o turbocompresor VNT dirixe todo o fluxo de gases de escape á roda da turbina. Así, aumentando a súa potencia e aumentando a presión. A altas velocidades e altos caudais de gas, o turbocompresor VNT mantén abertas as láminas móbiles. Aumentar a sección transversal e eliminar algúns dos gases de escape do impulsor.

Protección do motor turbo

Protección contra exceso de velocidade e mantemento da presión de aumento no nivel de motor requirido, eliminación de sobrecarga. Ademais dos sistemas de amplificación simple, é común a amplificación en dúas etapas. A primeira etapa que conduce o compresor proporciona un aumento eficiente a baixas velocidades do motor. E o segundo, un turbocompresor, utiliza a enerxía dos gases de escape. En canto a unidade de potencia alcanza unha velocidade suficiente para o funcionamento normal da turbina, o compresor apágase automaticamente e, se caen, arranca de novo. Moitos fabricantes instalan dous turbocompresores á vez. Tales sistemas chámanse biturbo ou twin-turbo. Non hai ningunha diferenza fundamental entre eles, cunha excepción. Biturbo asume o uso de turbinas de diferentes diámetros, e de aí o rendemento. Ademais, o algoritmo para a súa inclusión pode ser paralelo ou secuencial.

Preguntas e respostas:

Para que serve o turbocompresor? O aumento da presión do aire fresco no cilindro garante unha mellor combustión da mestura aire-combustible, o que aumenta a potencia do motor.

Que significa motor turboalimentado? No deseño desta unidade de potencia, hai un mecanismo que proporciona un fluxo mellorado de aire fresco nos cilindros. Para iso utilízase un turbocompresor ou turbina.

Como funciona a turbocarga nun coche? Os gases de escape xiran o impulsor da turbina. No outro extremo do eixe, hai un impulsor de presión instalado no colector de admisión.