O conteúdo do artigo:
- Descrição do turbocompressor
- Princípio da Operação
- Dispositivo
- Diagrama do dispositivo da turbina
Uma turbina em um motor ou como é chamada de turbocompressor dá mais potência à unidade. Para entender como o sistema funciona e como funciona, consideraremos tudo isso em detalhes.
Um pouco sobre o turbocompressor
Turbocompressor ou também é chamado "Supercompressor de turbina a gás" (Compressores centrífugos ou é muito comum ligar para "Turbocompressor") É um compressor axial ou centrífugo que funciona em conjunto com uma turbina. É um elemento estrutural básico em veículos com motores de turbina a gás.
A pressão no sistema de admissão pode ser aumentada instalando um turboalimentador que usa energia dos gases de exaustão. Ao usá-lo, a massa de ar disponível nas câmaras de combustão aumenta. Um supercompressor mecânico não é tão eficiente quanto um compressor de gás turboalimentado porque a potência do motor não é usada para acioná-lo.
No entanto, após a instalação de uma turbina centrífuga, alguma perda de energia é inevitável. Os gases de escape dos cilindros não encontram saída, pois a turbina bloqueia sua saída. O motor sofre uma grande carga de limpeza dos cilindros, devido ao fato de que uma enorme pressão é criada no tubo de escape. Essa tarefa gasta parte da potência do motor do carro. Claro, essa perda é insignificante em comparação com o aumento na potência do motor de 30-40%.
Depois de instalar uma turbina centrífuga, você pode enfrentar outro problema, que é comumente chamado de turbo lag. A potência do motor muda com a mudança na pressão dos gases de escape. Os principais fatores devido aos quais um turbo lag é formado são as forças de fricção, a inércia e a carga da turbina.
Operação do turboalimentador do carro (turboalimentador do motor)
Diagrama do turbocompressor
Os três elementos principais contidos em um projeto de turbocompressor são: um compressor centrífugo, uma turbina e uma carcaça central. A energia cinética dos gases de escape é convertida pela turbina em movimento rotacional do compressor. A turbina também conecta a roda da turbina, que é colocada em uma caixa especial em forma de caracol.
Entrando no scroll, os gases de exaustão se movem pelo canal e então caem nas pás da roda da turbina. Em seguida, ele ganha velocidade em 250.000 rpm. O eixo, ao qual é soldada a roda da turbina, transfere energia para a roda do compressor, que lhe dá rotação. As pás da roda da turbina tornam-se condutos para os gases de escapamento, que saem da turbina por uma abertura no centro do turbocompressor e entram no sistema de escapamento.
Os componentes da turbina são feitos de metais resistentes ao calor, pois a temperatura dentro do turbocompressor é incrível. A roda da turbina contém uma liga de ferro-níquel e o corpo central contém aço resistente ao calor.
O desempenho do turbocompressor depende diretamente da forma e do tamanho da turbina. O tamanho maior da turbina aumenta o desempenho do compressor. Um aumento significativo na potência é visto em turbinas maiores porque elas podem usar mais pressão de exaustão. No entanto, em tais turbocompressores, em baixa rotação, há uma probabilidade significativa de turbo lag. A velocidade nominal é atingida muito mais rápido com turboalimentadores menores, mas eles apresentam menos desempenho.
Uma válvula de desvio é instalada no alojamento da turbina para controlar o nível de pressão de alimentação. A válvula é ajustada usando o sistema de gerenciamento do motor. A válvula está equipada com um atuador pneumático.
O eixo está localizado na carcaça central. Isso permite que ele atinja sua velocidade de rotação máxima com atrito mínimo. A rotação ocorre em um ou dois rolamentos. Vários projetos de mancais planos são adequados para essa finalidade. Rolamentos de esferas raramente são usados.O sistema de lubrificação do motor garante a lubrificação total dos rolamentos e do eixo. Entre a caixa e o mancal, existem muitas passagens pelas quais o óleo flui. Além de sua função de lubrificação, o óleo tem um efeito de resfriamento nas peças aquecidas. O resfriamento ocorre melhor em motores de ignição por centelha, nos quais a carcaça central da turbina é incorporada ao sistema de resfriamento do motor.
Um volume adicional de pressão no sistema de admissão é criado quando exposto a compressor centrífugo... Seu design é semelhante ao dos compressores mecânicos. O compressor centrífugo consiste em uma carcaça e uma roda de compressor. Em um CC (compressor centrífugo), o fluxo de ar viaja do centro da roda para a carcaça. Uma diminuição acentuada na taxa de fluxo de ar permite que você converta sua energia cinética em pressão. O coletor de admissão permite que o ar comprimido flua para o motor. O alumínio é usado na fabricação da roda e da carcaça do compressor.
Para reduzir os efeitos do turbo lag e aumentar a produtividade, o projeto do turboalimentador está sendo constantemente aprimorado. As soluções técnicas mais exigidas são - a constante modernização do projeto do turboalimentador torna possível reduzir os efeitos do turbo lag e aumentar seu desempenho. Abaixo você pode ver uma lista das maneiras mais eficazes de fazer upgrade:
- Usando materiais fortes e leves, uma redução significativa no peso da turbina é alcançada. Por exemplo, cerâmica.
- Montagem de novos rolamentos com atrito reduzido.
- Turbocompressor separado
- Turbina de geometria variável
Vamos falar mais sobre os dois últimos itens desta lista.
Projeto de turboalimentador dividido
O turbocompressor separado tem duas portas de exaustão para gases de exaustão. Também possui dois bicos para cada par de cilindros. O primeiro bico fornece resposta rápida, enquanto o segundo oferece desempenho máximo. O projeto do turboalimentador dividido é projetado para evitar que as passagens de escapamento se entupam à medida que os gases de escapamento passam por elas.
Diagrama de turbina de geometria variável (VNT)
Também é conhecido como tubo de bico variável. Esse tipo de turbina é usado em motores a diesel. Nove pás móveis instaladas no turbocompressor regulam o fluxo de gases para a turbina. O aumento e o bloqueio do fluxo de gás são realizados por meio de um acionamento que ajusta o ângulo de inclinação de nove pás. O caudal do gás e a pressão do ar de admissão são consistentes com o número de rotações do motor durante a alteração do ângulo de inclinação das pás.
Deve-se lembrar que alguns motores usam vários turboalimentadores. É possível usar dois (Twin Turbo), três ou quatro. Nesses projetos, eles são instalados em série. O primeiro é usado em baixa rotação e o segundo em alta rotação. Também existe um esquema de instalação de compressores, no qual eles são colocados paralelamente uns aos outros. É usado em motores V. Existe um compressor para cada linha de cilindros. Acredita-se que um turbocompressor grande seja menos eficiente do que dois pequenos.
