¿Qué es un motor de automóvil turboalimentado?

Motor turboalimentado

motor turbo La tarea de aumentar la potencia y el par motor siempre ha sido relevante. La potencia del motor está directamente relacionada con el desplazamiento de los cilindros y la cantidad de mezcla de aire y combustible que se les suministra. Es decir, cuanto más combustible se quema en los cilindros, más potencia desarrolla la unidad de potencia. Sin embargo, la solución más sencilla es aumentar la potencia del motor. Un aumento en su volumen de trabajo conduce a un aumento en las dimensiones y el peso de la estructura. La cantidad de la mezcla de trabajo suministrada se puede aumentar aumentando la velocidad de rotación del cigüeñal. En otras palabras, la implementación de más ciclos de trabajo en cilindros por unidad de tiempo. Pero habrá serios problemas asociados con un aumento en las fuerzas de inercia y un fuerte aumento en las cargas mecánicas en las partes de la unidad de potencia, lo que conducirá a una reducción en la vida útil del motor.

Eficiencia del motor turbo

La forma más efectiva en esta situación es el poder. Imagine la carrera de succión de un motor de combustión interna. El motor en ese momento funciona como una bomba, y también es muy ineficiente. El conducto tiene un filtro de aire, se dobla en el colector de admisión y los motores de gasolina también tienen una válvula de mariposa. Todo esto, por supuesto, reduce el llenado del cilindro. Para aumentar la presión frente a la válvula de entrada, se colocará más aire en el cilindro. El reabastecimiento de combustible mejora el llenado de los cilindros con una carga nueva, lo que les permite quemar más combustible en los cilindros y así obtener una mayor potencia del motor. Se utilizan tres tipos de amplificación en un motor de combustión interna. Resonancia que utiliza la energía cinética del volumen de aire en los colectores de admisión. En este caso, no se requiere carga / refuerzo adicional. Mecánico, en esta realización, el compresor es accionado por una correa de motor.

Turbina de gas o motor turbo

Una turbina de gas o turbocompresor, la turbina es impulsada por una corriente de escape. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, que determinan el alcance. Colector de admisión personal. Para un mejor llenado del cilindro, se debe aumentar la presión frente a la válvula de entrada. Mientras tanto, no es necesario aumentar la presión. Es suficiente levantarlo en el momento de cerrar la válvula y cargar una porción adicional de aire en el cilindro. Para un aumento de presión a corto plazo, una onda de compresión que corre a lo largo del múltiple de admisión con el motor en marcha es ideal. Es suficiente calcular la longitud de la tubería en sí para que la onda reflejada varias veces desde sus extremos llegue a la válvula en el momento adecuado. La teoría es simple, pero su implementación requiere un considerable ingenio. La válvula no se abre a diferentes velocidades del cigüeñal y, por lo tanto, utiliza el efecto de amplificación resonante.

Motor turbo - potencia dinámica

Con un colector de admisión corto, el motor funciona mejor a altas velocidades. Mientras que a bajas velocidades, una ruta de succión larga es más eficiente. La longitud variable del tubo de entrada se puede crear de dos maneras. Ya sea conectando una cámara resonante, o cambiando al canal de entrada deseado o conectándolo. La última opción también se llama potencia dinámica. La presión resonante y dinámica puede acelerar el flujo de la columna de admisión. Los efectos de amplificación causados ​​por las fluctuaciones en la presión del aire están en el rango de 5 a 20 mbar. A modo de comparación, utilizando un turbocompresor o ganancia mecánica, puede obtener valores en el rango de 750 a 1200 mbar. Para completar la imagen, notamos que todavía hay un amplificador inercial. En el que el factor principal para crear un exceso de presión frente a la válvula es el cabezal con una alta presión de flujo en el tubo de entrada.

Aumentar la potencia del motor turbo.

Esto proporciona un ligero aumento de potencia a altas velocidades de más de 140 kilómetros por hora. Utilizado principalmente en motocicletas. Los rellenos mecánicos permiten una forma bastante simple de aumentar significativamente la potencia del motor. Al llevar el motor directamente desde el cigüeñal del motor, el compresor puede bombear aire a los cilindros a una velocidad mínima sin demora, aumentando la presión de refuerzo en proporción estricta a la velocidad del motor. Pero también tienen fallas. Reducen la eficiencia del motor de combustión interna. Porque parte de la energía generada por la fuente de alimentación se utiliza para conducirlos. Los sistemas de presión mecánica ocupan más espacio, requieren un accionamiento especial. La correa de distribución o caja de cambios hace un ruido fuerte. Rellenos mecánicos. Hay dos tipos de sobrealimentadores mecánicos. Volumétrica y centrífuga. Los rellenos a granel típicos son los supergeneradores Roots y un compresor Lysholm. El diseño de Roots se asemeja a una bomba de engranajes de aceite.

Características del motor turbo

La peculiaridad de este diseño es que el aire no se comprime en el sobrealimentador, sino en el exterior de la tubería, penetrando en el espacio entre la carcasa y los rotores. La principal desventaja es la cantidad limitada de ganancia. Independientemente de la precisión con la que se ajusten las piezas de relleno, cuando se alcanza una determinada presión, el aire comienza a retroceder, lo que reduce la eficiencia del sistema. Hay varias formas de luchar. Aumente la velocidad del rotor o haga que el supercargador sea de dos o incluso tres etapas. Por lo tanto, es posible aumentar los valores finales a un nivel aceptable, pero los diseños de varias etapas no tienen su principal ventaja: la compacidad. Otra desventaja es la descarga desigual de la salida, ya que el aire se suministra en porciones. Los diseños modernos utilizan mecanismos giratorios triangulares y las ventanas de entrada y salida tienen forma triangular. Gracias a estas técnicas, los supercargadores voluminosos prácticamente eliminaron el efecto pulsante.

Instalación del motor turbo

Las bajas velocidades del rotor y, por lo tanto, la durabilidad, junto con los bajos niveles de ruido, han dado como resultado marcas reconocidas como DaimlerChrysler, Ford y General Motors que equipan generosamente sus productos. Los supercargadores de desplazamiento aumentan las curvas de potencia y par sin cambiar su forma. Ya son efectivos a velocidades bajas a medias y esto refleja mejor la dinámica de aceleración. El único problema es que estos sistemas son muy sofisticados de fabricar e instalar, lo que significa que son bastante caros. El ingeniero Lisholm propuso otra forma de aumentar simultáneamente la presión del aire en el colector de admisión. El diseño de los accesorios Lysholm recuerda algo a una picadora de carne convencional. Dos bombas de tornillo adicionales están instaladas dentro de la carcasa. Girando en diferentes direcciones, capturan parte del aire, lo comprimen y lo colocan en cilindros.

Motor turbo - puesta a punto

Tal sistema se caracteriza por una compresión interna y una pérdida mínima debido a espacios libres calibrados con precisión. Además, la presión del tornillo actúa en casi todo el rango de velocidades del motor. Silencioso, muy compacto, pero extremadamente costoso debido a dificultades de fabricación. Sin embargo, no son descuidados por estudios de ajuste tan conocidos como AMG o Kleemann. Los rellenos centrífugos recuerdan a los turbocompresores en el diseño. La presión excesiva en el colector de admisión también crea una rueda de compresor. Sus cuchillas radiales capturan y empujan el aire alrededor del túnel usando fuerza centrífuga. La diferencia con el turbocompresor solo está en la unidad. Los sopladores centrífugos tienen un defecto inercial similar, aunque menos notable. Pero hay otra característica importante. De hecho, la magnitud de la presión generada es proporcional a la velocidad cuadrada de la rueda del compresor.

Motor turbo

En pocas palabras, debe girar muy rápidamente para bombear la carga de aire necesaria en los cilindros. A veces diez veces la velocidad del motor. Ventilador centrífugo eficiente a altas velocidades. Las centrifugadoras mecánicas son menos convenientes de usar y más duraderas que las centrífugas de gas. Porque trabajan a temperaturas extremas más bajas. La simplicidad y, en consecuencia, la baratura de su diseño han ganado popularidad en el campo de la afinación de aficionados. Motor intercooler. El circuito de control de sobrecarga mecánica es bastante simple. A plena carga, la cubierta de derivación está cerrada y el inductor está abierto. Todo el flujo de aire ingresa al motor. Durante la operación de carga parcial, la válvula de mariposa se cierra y se abre el regulador de la tubería. El exceso de aire se devuelve a la entrada del sobrealimentador. El aire de refrigeración de carga incluido en el circuito Intercooler es un componente casi indispensable no solo de los sistemas de amplificación mecánicos, sino también de turbinas de gas.

Motor turboalimentado

El aire comprimido se preenfría en el refrigerador intermedio antes de alimentarlo a los cilindros del motor. Por su diseño, es un radiador convencional, que se enfría ya sea por el flujo de aire de admisión o por el líquido refrigerante. Bajar la temperatura del aire cargado en 10 grados le permite aumentar su densidad en aproximadamente un 3%. Esto, a su vez, le permite aumentar la potencia del motor en aproximadamente el mismo porcentaje. Motor turbocompresor. En los motores de automóviles modernos, los turbocompresores son más utilizados. De hecho, este es el mismo compresor centrífugo, pero con un circuito de accionamiento diferente. Esto es lo más importante, quizás la diferencia fundamental entre los sobrealimentadores mecánicos y la sobrealimentación. Este es el circuito de accionamiento, que determina en gran medida las características y aplicaciones de varios diseños.

Las ventajas de un motor turbo

El turbocompresor tiene un impulsor ubicado en el mismo eje que el impulsor, una turbina. El cual está integrado en el colector de escape del motor y es impulsado por los gases de escape. La velocidad puede exceder las 200 rpm. No hay conexión directa al cigüeñal del motor, y el suministro de aire está controlado por la presión de escape. Las ventajas de un turbocompresor incluyen. Mejora de la eficiencia y economía del motor. Un accionamiento mecánico recibe potencia del motor, el mismo utiliza energía de escape, por lo tanto, aumenta la eficiencia. No confunda el rendimiento específico y general del motor. Naturalmente, la operación de un motor cuya potencia ha aumentado debido al uso de un turbocompresor requiere más combustible que un motor similar con menos potencia con un aspirador natural.

Potencia del motor turbo

De hecho, llenar los cilindros con aire mejora, como recordamos, para quemar más combustible en ellos. Pero la fracción de masa de combustible por unidad de potencia por hora para un motor equipado con una celda de combustible siempre es menor que la de un diseño similar de una unidad potente sin amplificación. El turbocompresor le permite lograr las características especificadas de la unidad de potencia con dimensiones y peso más pequeños. Que en caso de uso del motor atmosférico. Además, el motor turbo tiene el mejor rendimiento medioambiental. La presión en la cámara de combustión conduce a una disminución de la temperatura y, como consecuencia, a una disminución en la formación de óxidos de nitrógeno. Al repostar motores de gasolina, se logra una combustión más completa del combustible, especialmente en condiciones transitorias. En los motores diesel, un suministro de aire adicional le permite superar los límites del humo, es decir. lidiar con las emisiones de partículas de hollín.

Motor turbo diesel

Los motores diésel son mucho más adecuados para impulsar en general y sobrealimentar en particular. A diferencia de los motores de gasolina, donde la presión de refuerzo está limitada por el peligro de detonación, no son conscientes de este fenómeno. Un motor diesel puede presurizarse hasta el límite de las tensiones mecánicas en sus mecanismos. Además, la ausencia de un acelerador de aire de admisión y un alto nivel de compresión proporcionan una mayor presión de escape y una temperatura más baja en comparación con los motores de gasolina. Los turbocompresores son más fáciles de fabricar, lo que vale la pena con una serie de desventajas inherentes. A bajas velocidades del motor, la cantidad de gases de escape es pequeña, respectivamente, la eficiencia del compresor es baja. Además, un motor turboalimentado generalmente tiene el llamado Turboyama.

Turbo rotor de metal cerámico

La principal dificultad es la alta temperatura de los gases de escape. Un rotor de turbina de metal cerámico es un 20 % más ligero que los fabricados con aleaciones resistentes al calor. Y también tiene un menor momento de inercia. Hasta hace poco, la vida útil de todo el dispositivo se limitaba a la vida del campamento. Eran esencialmente bujes similares a cigüeñales que estaban lubricados con aceite a presión. El desgaste de tales cojinetes convencionales era, por supuesto, grande, pero los cojinetes esféricos no podían soportar las enormes velocidades y las altas temperaturas. La solución se encontró cuando fue posible desarrollar rodamientos con bolas de cerámica. Sin embargo, el uso de cerámica no es sorprendente, los rodamientos se llenan con un suministro constante de lubricante. Deshacerse de las deficiencias del turbocompresor permite no solo reducir la inercia del rotor. Pero también el uso de circuitos de control de presión de sobrealimentación adicionales, a veces bastante complejos.

El principio de funcionamiento de un motor turbo.

Las tareas principales en este caso son reducir la presión a altas velocidades del motor y aumentarla a bajas velocidades. Todos los problemas pueden resolverse completamente con la ayuda de una turbina con una geometría variable, una turbina con una boquilla variable. Por ejemplo, con cuchillas en movimiento, cuyos parámetros se pueden cambiar en un amplio rango. El principio de funcionamiento del turbocompresor VNT es optimizar el flujo de gases de escape dirigidos a la rueda de la turbina. A bajas velocidades del motor y bajos volúmenes de escape, el turbocompresor VNT dirige toda la corriente de escape a la rueda de la turbina. Aumentando así su poder y aumentando la presión. A altas velocidades y altos caudales de gas, el turbocompresor VNT coloca las palas móviles en posición abierta. Un aumento en el área de la sección transversal y la eliminación de ciertos gases de escape del impulsor.

Protección del motor turbo

Protección contra velocidad excesiva y mantenimiento de la presión de refuerzo al nivel requerido del motor, eliminando la sobrecarga. Además de los sistemas de amplificación única, la amplificación en dos etapas es común. La primera etapa, que impulsa el compresor, proporciona una amplificación efectiva a bajas velocidades del motor. Y el segundo, un turbocompresor, utiliza la energía de los gases de escape. Tan pronto como la unidad de potencia alcanza una velocidad suficiente para el funcionamiento normal de la turbina, el compresor se apaga automáticamente y, cuando se cae, vuelve a arrancar. Muchos fabricantes instalan dos turbocompresores en sus motores a la vez. Dichos sistemas se llaman biturbo o twinturbo. No hay una diferencia fundamental entre ellos, con una excepción. Biturbo implica el uso de turbinas de diferentes diámetros y, por lo tanto, la productividad. Además, el algoritmo para su inclusión puede ser tanto paralelo como secuencial.

Preguntas y respuestas

¿Para qué sirve el turbocompresor? La mayor presión de aire fresco en el cilindro asegura una mejor combustión de la mezcla de aire y combustible, lo que aumenta la potencia del motor.

¿Qué significa motor turboalimentado? En el diseño de dicha unidad de potencia, hay un mecanismo que proporciona un flujo mejorado de aire fresco hacia los cilindros. Para ello, se utiliza un turbocompresor o turbina.

¿Cómo funciona el turbocompresor en un automóvil? Los gases de escape hacen girar el impulsor de la turbina. En el otro extremo del eje, hay un impulsor de presión instalado en el colector de admisión.