Turbocompresor: Care sunt avantajele sale și ce este turbo lag?
Un turbocompresor, sau „turbo” pe scurt, este un dispozitiv care mărește puterea unui motor cu ardere internă prin forțarea aerului în camera de ardere.
Creșterea puterii vine de la faptul că motorul primește mult mai multe molecule de oxigen din același volum de aer. Deoarece aerul este presurizat, amestecul este mai exploziv, motorul accelerează astfel mai ușor și nu are nevoie de mai mult combustibil.
Conţinut
- Care este diferența dintre un turbocompresor și un compresor?
- Ce este turbo lag?
- Turațiile scăzute ale motorului NU sunt turbo lag
- Un turbo mai mare va adăuga mai multă putere?
- Bi-turbo, Twin-turbo
- Turbocompresor dublu-scroll
- Turbocompresor cu geometrie variabilă
- Pentru ce este Wastegate?
- Pentru ce este supapa de suflare?
- Deci de ce motoare cu turbocompresor?
În plus față de turbocompresor, pentru a supraalimenta motorul se mai folosește un compresor sau o combinație între un turbocompresor și un compresor.
Care este diferența dintre un turbocompresor și un compresor?
Diferența cheie dintre un turbocompresor și un compresor este că un compresor este antrenat mecanic printr-o curea atașată la arborele cotit, în timp ce gazele de eșapament din motor antrenează un turbocompresor.
Deoarece compresorul folosește energia din motor pentru a conduce, va lua o parte din energia motorului, dar în final, îl va furniza mai multă energie. Un alt dezavantaj al compresorului este randamentul adiabatic mai mic comparativ cu turbocompresorul.
Eficiența adiabatică este capacitatea supraalimentatorului de a comprima aerul fără a adăuga exces de căldură în aer. Cu cât temperatura aerului este mai scăzută, cu atât aerul este mai dens și conține mai multe molecule de oxigen. Astfel, supraalimentatoarele adaugă mai multă căldură aerului decât turbocompresoarele, făcându-le mai puțin eficiente.
După cum am menționat deja, turbocompresorul nu este acționat mecanic, ci de gazele de eșapament și, prin urmare, nu preia energie de la motor, care este mai eficient. În comparație cu compresorul, acesta are însă un dezavantaj: turbo lag.
Ce este turbo lag?
Turbo lag este timpul dintre cererea de creștere a puterii, adică apăsarea pedalei de accelerație și apariția puterii (turbo kick-in). La modelele mai noi care folosesc turbocompresoare, poate dura aproximativ 1 secundă, dar totul depinde de tipul de turbo.
Cu alte cuvinte, turbo lag este timpul necesar sistemului de evacuare și turbocompresorului pentru a crea impulsul necesar pentru a crește puterea. Supraalimentatoarele nu au aceasta problema deoarece sunt actionate direct de motor, iar raspunsul la acceleratie este, prin urmare, instant.
Turațiile scăzute ale motorului NU sunt turbo lag
Uneori, turațiile scăzute ale motorului sunt confundate cu turbo lag în cazul mașinilor care folosesc transmisie manuală. Dacă turația motorului este scăzută, așteptarea accelerației poate dura câteva secunde după apăsarea pedalei de accelerație. Cu toate acestea, această întârziere nu este turbo lag, ci o alegere greșită a vitezei.
Turbocompresoarele se bazează pe acumularea presiunii gazelor de eșapament pentru a antrena o turbină (elice), care nu poate fi realizată la ralanti sau la turații scăzute ale motorului. Când motorul atinge turații suficiente, turbina începe să se rotească în așa fel încât să creeze o presiune de admisie mai mare decât cea atmosferică.
Turbocompresorul își propune să îmbunătățească eficiența volumetrică a motorului prin creșterea densității aerului de admisie, permițând mai multă putere pe ciclu de motor.
Un turbo mai mare va adăuga mai multă putere?
Dimensiunea și forma turbinei (se rotește până la 300.000 rpm) afectează unele dintre caracteristicile de performanță ale turbocompresorului. Dimensiunile turbinei determină și cantitatea de aer care va curge prin sistem. În general, cu cât turbina este mai mare, cu atât capacitatea fluxului de aer este mai mare.
Performanța unui turbocompresor este strâns legată de dimensiunea acestuia. Turbocompresoarele mari au nevoie de mai multă presiune, ceea ce provoacă turbo lag la viteze mici. Turbo-urile mici se învârt repede, dar este posibil să nu aibă aceeași putere la accelerație mare.
Pentru a combina eficient avantajele turbocompresoarelor mari și mici, se folosesc turbocompresoare duble sau turbocompresoare cu geometrie variabilă a palelor.
Bi-turbo, Twin-turbo:
Twin-turbo sau Bi-turbo sunt două turbocompresoare care lucrează în paralel (în comun) sau secvenţial (separat). Într-o configurație paralelă, un turbocompresor este antrenat de o jumătate, iar cealaltă de cealaltă jumătate a gazelor de eșapament din motor și ambele funcționează simultan. Turbo-urile mai mici au mai puțin turbo lag decât turbo-urile mai mari, așa că sunt adesea folosite două turbo-uri mici.
Într-o configurație secvențială, un turbocompresor mai mic funcționează la turații mici, iar celălalt mai mare este pornit la o turație predeterminată a motorului mai mare. Turbo-urile secvenţiale reduc întârzierea turbo-ului, dar necesită conducte complexe pentru a alimenta ambele turbo-uri.
Turbocompresor dublu-scroll:
Acest tip de turbocompresor are două canale pentru admisia gazelor de eșapament în partea turbină. Țevile de evacuare conduc ambele porturi Twin-Turbo de la cilindri, astfel încât vidul să nu preia energie din gazele de eșapament ale unui cilindru. În schimb, supapa de evacuare a celuilalt cilindru nu s-a închis încă, dar supapa de admisie a început deja să se deschidă.
Dacă aprinderea în cilindri este în ordinea 1-3-4-2, cilindrii 1 și 4 vor duce la un canal, iar cilindrii 2 și 3 vor duce la celălalt canal. În acest caz, nu va exista nicio pierdere de energie a gazelor de eșapament deoarece cilindrul 3, care ar prelua energie din gazele de eșapament din cilindrul 1, nu este conectat la aceeași conductă.
Dezavantajul turbocompresorului twin-scroll este dificultatea acestuia, dar și faptul că este necesar să existe un număr par de cilindri astfel încât gazele de eșapament din același număr de cilindri să curgă în fiecare canal.
Turbocompresor cu geometrie variabilă:
Un turbocompresor cu geometrie variabilă folosește palete mobile pentru a regla fluxul de aer în turbină, imitând un turbocompresor de dimensiuni optime pe toată curba de putere. Rezultatul este un turbocompresor fără turbo lag observabil.
Pentru ce este Wastegate?
Wastegate deviază gazele de eșapament departe de turbina turbocompresorului. Viteza turbinei este controlată prin devierea gazelor de eșapament. Funcția principală a supapei de bypass este de a regla presiunea de umplere pentru a nu deteriora motorul sau turbocompresorul.
Pentru ce este supapa de suflare?
O supapă de suflare este o supapă care eliberează presiunea în motoarele turbo. Această supapă ajută la golirea spațiului dintre turbo și accelerație prin eliberarea aerului comprimat în mediu pentru a reduce uzura turbo-ului.
Când aerul este eliberat, intră un șuierat sau un șuierat caracteristic.
Deci de ce motoare cu turbocompresor?
Turboalimentarea poate crește puterea motorului și poate reduce consumul de combustibil, dar unii producători încă preferă motoarele mari, aspirate natural, pe benzină. Motoarele diesel fara turboalimentare nu se mai produc in ziua de azi deoarece au performante deficitare fata de cele pe benzina.