Turbocompressor de geometria fixa e variável - qual é a diferença?

Muitas vezes, ao descrever motores, o termo "geometria variável do turbocompressor" é usado. Como é diferente de uma constante e quais são suas vantagens e desvantagens?

O turbocompressor é um dispositivo que vem sendo amplamente utilizado em motores a diesel desde a década de 80, aumentando o torque e a potência e afetando positivamente o consumo de combustível. Foi graças ao turbocompressor que os motores diesel deixaram de ser percebidos como máquinas de trabalho sujas. Nos motores a gasolina, eles começaram a ter a mesma função e apareceram com mais frequência nos anos 90, com o tempo ganharam popularidade e, a partir de 2010, tornaram-se tão comuns nos motores a gasolina quanto nos anos 80 e 90. nos diesel.

Como funciona um turbocompressor?

Um turbocompressor é composto por uma turbina e um compressor montado em um eixo comum e em uma carcaça dividida em dois lados quase duplos. A turbina é acionada pelos gases de escape do coletor de escape, e o compressor, que gira no mesmo rotor da turbina e é acionado por ela, cria a pressão do ar, a chamada. reabastecimento. Em seguida, ele entra no coletor de admissão e nas câmaras de combustão. Quanto maior a pressão dos gases de escape (maior rotação do motor), maior a pressão de compressão.  

O principal problema dos turbocompressores reside justamente nesse fato, pois sem uma velocidade adequada dos gases de escape não haverá uma pressão adequada para comprimir o ar que entra no motor. A sobrealimentação requer uma certa quantidade de gases de escape de um motor a uma determinada velocidade - sem a carga de exaustão adequada, não há impulso adequado, portanto, os motores sobrealimentados em baixa rotação são extremamente fracos.

Para minimizar este fenômeno indesejável, deve-se utilizar um turbocompressor com as dimensões corretas para o motor em questão. O menor (rotor de menor diâmetro) “gira” mais rápido porque cria menos arrasto (menos inércia), mas dá menos ar e, portanto, não vai gerar muito impulso, ou seja, poder. Quanto maior a turbina, mais eficiente ela é, mas requer mais carga de gases de escape e mais tempo para "girar". Esse tempo é chamado de turbo lag ou lag. Portanto, faz sentido usar um turbocompressor pequeno para um motor pequeno (até cerca de 2 litros) e um grande para um motor maior. No entanto, os maiores ainda têm um problema de "lag", então Motores grandes normalmente usam sistemas bi-turbo e twin-turbo.

Gasolina com injeção direta - por que turbo?

Geometria variável - a solução para o problema do turbo lag

A maneira mais eficaz de reduzir o turbo lag é usar uma turbina de geometria variável. As palhetas móveis, chamadas de palhetas, mudam de posição (ângulo de inclinação) e, assim, dão uma forma variável ao fluxo de gases de escape que atinge as lâminas da turbina imutáveis. Dependendo da pressão dos gases de escape, as pás são ajustadas em um ângulo maior ou menor, o que acelera a rotação do rotor mesmo na pressão mais baixa dos gases de escape, e na pressão mais alta dos gases de escape, o turbocompressor funciona como convencional sem variação geometria. Os lemes são montados com acionamento pneumático ou eletrônico. A geometria variável da turbina foi inicialmente usada quase exclusivamente em motores a diesel., mas agora também é cada vez mais usado pela gasolina.

O efeito da geometria variável é mais aceleração suave de baixas rotações e ausência de um momento perceptível de "ligar o turbo". Como regra, os motores a diesel com uma geometria de turbina constante aceleram até cerca de 2000 rpm muito mais rápido. Se o turbo tiver uma geometria variável, eles podem acelerar de forma suave e clara de cerca de 1700-1800 rpm.

A geometria variável do turbocompressor parece ter algumas vantagens, mas nem sempre é esse o caso. Sobre tudo a vida útil dessas turbinas é menor. Depósitos de carbono nos volantes podem bloqueá-los para que o motor na faixa alta ou baixa não tenha sua potência. Pior ainda, os turbocompressores de geometria variável são mais difíceis de regenerar, o que é mais caro. Às vezes, a regeneração completa nem é possível.