O que é um motor de carro turbo?

Motor turboalimentado

Motor turbo. A tarefa de aumentar a potência e o torque do motor sempre foi relevante. A potência do motor está diretamente relacionada ao deslocamento dos cilindros e à quantidade de mistura ar-combustível fornecida a eles. Ou seja, quanto mais combustível queima nos cilindros, mais potência é desenvolvida pela unidade de potência. No entanto, a solução mais simples é aumentar a potência do motor. Um aumento em seu volume de trabalho leva a um aumento nas dimensões e no peso da estrutura. A quantidade da mistura de trabalho fornecida pode ser aumentada aumentando a velocidade de rotação do virabrequim. Ou seja, a realização de mais ciclos de trabalho em cilindros por unidade de tempo. Mas haverá sérios problemas associados ao aumento das forças de inércia e ao aumento acentuado das cargas mecânicas nas partes da unidade de potência, o que levará a uma redução na vida útil do motor.

Eficiência do motor turbo

A maneira mais eficaz nessa situação é o poder. Imagine o curso de sucção de um motor de combustão interna. O motor da época funciona como uma bomba e também é muito ineficiente. O duto possui um filtro de ar, dobras no coletor de admissão e os motores a gasolina também possuem uma válvula borboleta. Tudo isso, é claro, reduz o enchimento do cilindro. Para aumentar a pressão na frente da válvula de entrada, mais ar será colocado no cilindro. O reabastecimento melhora o enchimento dos cilindros com uma carga nova, o que lhes permite queimar mais combustível nos cilindros e, assim, obter maior potência do motor. Três tipos de amplificação são usados ​​em um motor de combustão interna. Ressonância que utiliza a energia cinética do volume de ar nos coletores de admissão. Nesse caso, não é necessária nenhuma cobrança / aumento adicional. Mecânico, nesta modalidade, o compressor é acionado por uma correia do motor.

Turbina a gás ou motor turbo

Turbina a gás ou turbocompressor, a turbina é acionada pelo fluxo de gases de escape. Cada método tem suas vantagens e desvantagens, que determinam o escopo. Coletor de admissão pessoal. Para um melhor preenchimento do cilindro, a pressão na frente da válvula de entrada deve ser aumentada. Enquanto isso, o aumento da pressão não é necessário. Basta levantá-lo no momento do fechamento da válvula e carregar uma parte adicional de ar no cilindro. Para um aumento de pressão a curto prazo, uma onda de compressão que corre ao longo do coletor de admissão com o motor em funcionamento é ideal. É suficiente calcular o comprimento da própria tubulação para que a onda refletida várias vezes desde as extremidades atinja a válvula no momento certo. A teoria é simples, mas sua implementação requer considerável engenho. A válvula não abre em velocidades diferentes do eixo de manivela e, portanto, utiliza o efeito de amplificação ressonante.

Motor turbo - potência dinâmica

Com um coletor de admissão curto, o motor tem um desempenho melhor em altas velocidades. Enquanto em baixas velocidades, um longo caminho de sucção é mais eficiente. O comprimento variável do tubo de entrada pode ser criado de duas maneiras. Conectando uma câmera ressonante ou alternando para o canal de entrada desejado ou conectando-o. A última opção também é chamada de energia dinâmica. Pressão ressonante e dinâmica pode acelerar o fluxo da coluna de admissão. Os efeitos de amplificação causados ​​por flutuações na pressão do ar estão na faixa de 5 a 20 mbar. Para comparação, usando um turbocompressor ou ganho mecânico, você pode obter valores na faixa de 750 a 1200 mbar. Para completar a imagem, notamos que ainda existe um amplificador inercial. No qual o principal fator para a criação de excesso de pressão na frente da válvula é a cabeça com alta pressão de fluxo no tubo de entrada.

Aumentando a potência do motor turbo

Isso proporciona um ligeiro aumento de potência em altas velocidades de mais de 140 quilômetros por hora. Usado principalmente em motocicletas. Os enchimentos mecânicos permitem uma maneira bastante simples de aumentar significativamente a potência do motor. Trazendo o motor diretamente da cambota, o compressor é capaz de bombear ar para os cilindros a uma velocidade mínima sem demora, aumentando a pressão de reforço em proporção estrita à velocidade do motor. Mas eles também têm falhas. Eles reduzem a eficiência do motor de combustão interna. Porque parte da energia gerada pela fonte de alimentação é usada para controlá-los. Os sistemas de pressão mecânica ocupam mais espaço, exigem um acionamento especial. A correia dentada ou a caixa de velocidades produz um ruído alto. Enchimentos mecânicos. Existem dois tipos de superalimentadores mecânicos. Volumétrico e centrífugo. Os enchimentos a granel típicos são supergeradores Roots e um compressor Lysholm. O design do Roots se assemelha a uma bomba de engrenagem a óleo.

Possui motor turbo

A peculiaridade desse projeto é que o ar não é comprimido no superalimentador, mas fora da tubulação, entrando no espaço entre a carcaça e os rotores. A principal desvantagem é a quantidade limitada de ganho. Independentemente da precisão com que as peças de enchimento são ajustadas, quando uma certa pressão é atingida, o ar começa a fluir de volta, reduzindo a eficiência do sistema. Existem várias maneiras de lutar. Aumente a velocidade do rotor ou faça o superalimentador de dois ou até três estágios. Assim, é possível aumentar os valores finais para um nível aceitável, mas os projetos de vários estágios não têm sua principal vantagem - compacidade. Outra desvantagem é a descarga desigual da saída, pois o ar é fornecido em porções. Os designs modernos usam mecanismos rotativos triangulares, e as janelas de entrada e saída são de forma triangular. Graças a essas técnicas, superchargers volumosos praticamente eliminaram o efeito pulsante.

Instalação do motor turbo

Baixas velocidades do rotor e, portanto, durabilidade, juntamente com baixos níveis de ruído, resultaram em marcas bem conhecidas como DaimlerChrysler, Ford e General Motors equipando generosamente seus produtos. Os supercompressores de deslocamento aumentam as curvas de potência e torque sem alterar sua forma. Eles já são eficazes em velocidades baixas a médias e isso reflete melhor a dinâmica de aceleração. O único problema é que esses sistemas são muito sofisticados para fabricar e instalar, o que significa que são muito caros. Outra forma de aumentar simultaneamente a pressão do ar no coletor de admissão foi proposta pelo engenheiro Lisholm. O design dos acessórios Lysholm lembra um pouco um moedor de carne convencional. Duas bombas de parafuso adicionais são instaladas dentro da carcaça. Girando em direções diferentes, eles capturam parte do ar, comprimem-no e colocam-no em cilindros.

Motor turbo - afinação

Esse sistema é caracterizado por compressão interna e perda mínima devido a folgas calibradas com precisão. Além disso, a pressão do parafuso atua em quase toda a faixa de rotações do motor. Silencioso, muito compacto, mas extremamente caro devido a dificuldades de fabricação. No entanto, eles não são negligenciados por estúdios de afinação conhecidos como AMG ou Kleemann. Os enchimentos centrífugos são uma reminiscência de turbocompressores no design. A pressão excessiva no coletor de admissão também cria uma roda do compressor. Suas lâminas radiais capturam e empurram o ar ao redor do túnel usando força centrífuga. A diferença do turbocompressor está apenas no inversor. Os sopradores centrífugos têm um defeito inercial semelhante, embora menos perceptível. Mas há outra característica importante. De fato, a magnitude da pressão gerada é proporcional à velocidade quadrada da roda do compressor.

Motor turbo

Simplificando, ele deve girar muito rapidamente para bombear a carga necessária de ar nos cilindros. Às vezes dez vezes a velocidade do motor. Ventilador centrífugo eficiente em alta velocidade. As centrífugas mecânicas são menos convenientes de usar e mais duráveis ​​que as centrífugas a gás. Porque eles trabalham em temperaturas extremas mais baixas. A simplicidade e, consequentemente, o baixo custo de seu design ganharam popularidade no campo do ajuste amador. Motor intercooler. O circuito de controle mecânico de sobrecarga é bastante simples. Em carga máxima, a tampa do desvio é fechada e o indutor está aberto. Todo o fluxo de ar entra no motor. Durante a operação com carga parcial, a válvula do acelerador fecha e o amortecedor do tubo se abre. O excesso de ar é retornado à entrada do supercharger. O ar de resfriamento para carregamento, incluído no circuito Intercooler, é um componente quase indispensável não apenas dos sistemas mecânicos, mas também dos de amplificação de turbinas a gás.

Motor turboalimentado

O ar comprimido é pré-resfriado no intercooler antes de ser alimentado nos cilindros do motor. Por design, é um radiador convencional, que é resfriado pelo fluxo de ar de admissão ou pelo líquido de resfriamento. Baixar a temperatura do ar carregado em 10 graus permite aumentar sua densidade em cerca de 3%. Isso, por sua vez, permite aumentar a potência do motor na mesma porcentagem. Motor turbocompressor. Nos motores de automóveis modernos, os turbocompressores são mais amplamente utilizados. De fato, este é o mesmo compressor centrífugo, mas com um circuito de acionamento diferente. Essa é a mais importante, talvez a diferença fundamental entre superalimentadores mecânicos e turbocompressores. Este é o circuito de acionamento, que determina amplamente as características e aplicações de vários projetos.

As vantagens de um motor turbo

O turbocompressor possui um impulsor localizado no mesmo eixo que o impulsor, uma turbina. Que é incorporado ao coletor de escape do motor e é acionado por gases de escape. A velocidade pode exceder 200 rpm. Não há conexão direta com a cambota do motor e o suprimento de ar é controlado pela pressão de escape. As vantagens de um turbocompressor incluem. Melhorando a eficiência e a economia do motor. Um acionamento mecânico recebe energia do motor, o mesmo utiliza energia de exaustão, portanto, a eficiência aumenta. Não confunda o desempenho geral e específico do motor. Naturalmente, a operação de um motor cuja potência aumentou devido ao uso de um turbocompressor requer mais combustível do que um motor similar com menos energia com um aspirador natural.

Potência do motor turbo

De fato, encher os cilindros com ar melhora, como lembramos, para queimar mais combustível neles. Mas a fração mássica de combustível por unidade de potência por hora de um motor equipado com uma célula de combustível é sempre menor do que a de um projeto semelhante de uma unidade poderosa sem amplificação. O turbocompressor permite alcançar as características especificadas da unidade de potência com dimensões e peso menores. Do que em caso de uso do motor atmosférico. Além disso, o motor turbo tem o melhor desempenho ambiental. A pressão na câmara de combustão leva a uma diminuição da temperatura e, como conseqüência, a uma diminuição na formação de óxidos de nitrogênio. Ao reabastecer os motores a gasolina, é conseguida uma combustão mais completa do combustível, especialmente em condições transitórias. Nos motores a diesel, um suprimento de ar adicional permite que você ultrapasse os limites da fumaça, ou seja, lidar com as emissões de partículas de fuligem.

Motor turbo a diesel

Os diesel são muito mais adequados para impulsionar em geral e para turboalimentação em particular. Ao contrário dos motores a gasolina, onde a pressão de impulso é limitada pelo perigo de detonação, eles não estão cientes desse fenômeno. Um motor diesel pode ser pressurizado até o limite de tensões mecânicas em seus mecanismos. Além disso, a ausência de um acelerador de ar de admissão e um alto nível de compressão fornecem uma pressão de escape mais alta e uma temperatura mais baixa em comparação com os motores a gasolina. Os turbocompressores são mais fáceis de fabricar, o que compensa com várias desvantagens inerentes. Em baixas rotações do motor, a quantidade de gases de escape é pequena, respectivamente, a eficiência do compressor é baixa. Além disso, um motor turbo geralmente tem o chamado Turboyama.

Rotor turbo de metal cerâmico

A principal dificuldade é a alta temperatura dos gases de escape. Um rotor de turbina de metal cerâmico é cerca de 20% mais leve do que aqueles feitos de ligas resistentes ao calor. E também tem um momento de inércia menor. Até recentemente, a vida útil de todo o dispositivo era limitada à vida no acampamento. Eles eram essencialmente buchas semelhantes a virabrequins lubrificadas com óleo pressurizado. O desgaste desses rolamentos convencionais era, obviamente, grande, mas os rolamentos esféricos não suportavam as enormes velocidades e altas temperaturas. A solução foi encontrada quando foi possível desenvolver rolamentos com esferas de cerâmica. O uso de cerâmica, no entanto, não surpreende, os mancais são preenchidos com um suprimento constante de lubrificante. Livrar-se das deficiências do turbocompressor permite não apenas reduzir a inércia do rotor. Mas também o uso de circuitos de controle de pressão de reforço adicionais, às vezes bastante complexos.

O princípio de operação de um motor turbo

As principais tarefas neste caso são reduzir a pressão em altas velocidades do motor e aumentá-la em baixa. Todos os problemas podem ser completamente resolvidos com a ajuda de uma turbina com uma geometria variável, uma turbina com um bico variável. Por exemplo, com lâminas móveis, cujos parâmetros podem ser alterados em uma ampla faixa. O princípio de operação do turbocompressor VNT é otimizar o fluxo de gases de escape direcionados para a roda da turbina. Em baixas rotações do motor e baixos volumes de exaustão, o turbocompressor VNT direciona todo o fluxo de exaustão para a roda da turbina. Aumentando assim seu poder e aumentando a pressão. Em altas velocidades e altas taxas de fluxo de gás, o turbocompressor VNT coloca as pás móveis na posição aberta. Um aumento na área da seção transversal e a remoção de certos gases de escape do impulsor.

Protecção do motor turbo

Proteção contra velocidade excessiva e manutenção da pressão de aumento no nível exigido do motor, eliminando a sobrecarga. Além dos sistemas de ganho único, a amplificação em dois estágios é comum. O primeiro estágio, que aciona o compressor, fornece amplificação eficaz em baixas rotações do motor. E o segundo, um turbocompressor, usa a energia dos gases de escape. Assim que a unidade de energia atinge uma velocidade suficiente para a operação normal da turbina, o compressor é desligado automaticamente e, quando cai, é iniciado novamente. Muitos fabricantes instalam dois turbocompressores em seus motores ao mesmo tempo. Tais sistemas são chamados biturbo ou twinturbo. Não há diferença fundamental entre eles, com uma exceção. Biturbo envolve o uso de turbinas de diferentes diâmetros e, portanto, a produtividade. Além disso, o algoritmo para sua inclusão pode ser paralelo e seqüencial.

Perguntas e Respostas:

Para que serve a turbocompressão? O aumento da pressão de ar fresco no cilindro garante melhor combustão da mistura ar-combustível, o que aumenta a potência do motor.

O que significa motor turboalimentado? No projeto de tal unidade de potência, há um mecanismo que fornece um fluxo aprimorado de ar fresco para os cilindros. Para isso, é utilizado um turboalimentador ou turbina.

Como funciona a turboalimentação em um carro? Os gases de escape giram o impulsor da turbina. Na outra extremidade do eixo, é fixado um impulsor de bombeamento, instalado no coletor de admissão.