O princípio de operação do turbocompressor e seu design

Um turbocompressor (turbina) é um mecanismo usado em carros para forçar o ar nos cilindros de um motor de combustão interna. Neste caso, a turbina é acionada exclusivamente pelo fluxo de gases de escape. O uso de um turbocompressor permite aumentar a potência do motor em até 40%, mantendo seu tamanho compacto e baixo consumo de combustível.

Como a turbina é organizada, o princípio de sua operação

O turbocompressor padrão consiste em:

1. Corpo Fabricado em aço resistente ao calor. Possui formato helicoidal com dois tubos direcionados de forma diferente dotados de flanges para instalação em sistema de pressurização.
2. Roda de turbina. Ele converte a energia do escapamento em rotação do eixo no qual está rigidamente fixado. Feito de materiais resistentes ao calor.
3. Roda do compressor. Ele recebe a rotação da roda da turbina e bombeia ar para os cilindros do motor. O impulsor do compressor geralmente é feito de alumínio, o que reduz as perdas de energia. O regime de temperatura nesta zona é próximo do normal e não é necessário o uso de materiais resistentes ao calor.
4. Eixo da turbina. Conecta as rodas da turbina (compressor e turbina).
5. Mancais lisos ou rolamentos de esferas. Necessário para conectar o eixo na carcaça. O design pode ser equipado com um ou dois suportes (rolamentos). Estes últimos são lubrificados pelo sistema geral de lubrificação do motor.
6. válvula de desvio. PProjetado para regular o fluxo dos gases de escape que atuam na roda da turbina. Isso permite que você controle a potência de impulso. Válvula com atuador pneumático. Sua posição é controlada pela ECU do motor, que recebe um sinal do sensor de velocidade.

O princípio básico de operação da turbina em motores a gasolina e diesel é o seguinte:

• Os gases de escape são direcionados para a carcaça do turbocompressor onde atuam nas pás da turbina.
• A roda da turbina começa a girar e acelerar. A velocidade de rotação da turbina em altas velocidades pode chegar a 250 rpm.
• Depois de passar pela roda da turbina, os gases de escape são descarregados no sistema de escape.
• O rotor do compressor gira em sincronia (porque está no mesmo eixo da turbina) e direciona o fluxo de ar comprimido para o intercooler e depois para o coletor de admissão do motor.

Características da turbina

Comparado a um compressor mecânico acionado por um virabrequim, a vantagem de uma turbina é que ela não extrai energia do motor, mas usa energia de seus subprodutos. É mais barato de fabricar e mais barato de usar.

Embora tecnicamente a turbina de um motor a diesel seja essencialmente a mesma de um motor a gasolina, é mais comum em um motor a diesel. A principal característica são os modos de operação. Portanto, materiais menos resistentes ao calor podem ser usados ​​para um motor a diesel, uma vez que a temperatura média dos gases de escape é de 700°C em motores a diesel e de 1000°C em motores a gasolina. Isso significa que não é possível instalar uma turbina a diesel em um motor a gasolina.

Por outro lado, esses sistemas também possuem diferentes níveis de pressão de reforço. Neste caso, deve-se levar em consideração que a eficiência da turbina depende de suas dimensões geométricas. A pressão do ar soprado nos cilindros é a soma de duas partes: 1 pressão atmosférica mais o excesso de pressão criado pelo turbocompressor. Pode ser de 0,4 a 2,2 atmosferas ou mais. Como o princípio de operação da turbina em um motor a diesel permite a entrada de mais gases de escape, o projeto de um motor a gasolina não pode ser instalado mesmo em motores a diesel.

Tipos e vida útil dos turbocompressores

A principal desvantagem da turbina é o efeito "turbo lag" que ocorre em baixas rotações do motor. Representa um atraso de tempo em resposta a uma mudança na rotação do motor. Para superar essa deficiência, vários tipos de turbocompressores foram desenvolvidos:

• Sistema de rolagem dupla. O projeto prevê dois canais que separam a câmara da turbina e, como resultado, o fluxo dos gases de escape. Isso proporciona tempos de resposta mais rápidos, eficiência máxima da turbina e evita o entupimento das portas de exaustão.
• Turbina com geometria variável (bico com geometria variável). Este projeto é mais comumente usado em motores a diesel. Proporciona uma mudança na seção transversal da entrada da turbina devido à mobilidade de suas pás. Alterar o ângulo de rotação permite ajustar o fluxo dos gases de escape, ajustando assim a velocidade dos gases de escape e a velocidade do motor. Nos motores a gasolina, as turbinas de geometria variável são frequentemente encontradas em carros esportivos.

A desvantagem dos turbocompressores é a fragilidade da turbina. Para motores a gasolina, esta é uma média de 150 quilômetros. Por outro lado, a vida útil da turbina de um motor a diesel é um pouco mais longa e tem uma média de 000 quilômetros. Com condução prolongada em alta velocidade, bem como com a escolha errada de óleo, a vida útil pode ser reduzida em duas ou até três vezes.

Dependendo de como a turbina funciona em um motor a gasolina ou diesel, o desempenho pode ser avaliado. O sinal a ser verificado é o aparecimento de fumaça azul ou preta, diminuição da potência do motor, bem como o aparecimento de um apito e chocalho. Para evitar avarias, é necessário trocar o óleo, os filtros de ar e realizar manutenções regulares a tempo.