Turbosuflanta

[florian]

pentru cei interesati, cateva informatii generale privind functionarea unui turbocompresor.

[florian]

Ce este un turbocompresor?

Turbocompresoarele sunt sisteme de inductie fortata. Ele comprima aerul care intra in motor. Avantajul comprimarii aerului este ca ii permite motorului sa introduca mai mult aer in cilindru, iar mai mult aer inseamna si ca mai mult combustibil poate fi introdus. Prin urmare se obtine o putere mai mare cu fiecare explozie din fiecare cilindru. Un motor dotat cu turbo produce mai multa putere decat acelasi motor fara turbo. Turbina poate creste semnificativ raportul putere-greutate al masinii. Pentru a obtine acest efect, turbocompresorul foloseste gazele de esapament de la motor pentru a invarti o turbina care la randul ei invarte o pompa de aer. Turbina din turbocompresor se invarte la viteze de pana la 150.000 rotatii pe minut (rpm) . De aproximativ 30 ori mai repede decat orice motor de masina poate sa functioneze. Din moment ce este legat la sistemul de evacuare, temperatura in turbina este de asemenea foarte ridicata.

[florian]

Turbocompresorul permite unui motor sa arda mai mult combustibil si aer fortand mai mult in cilindrii existenti. Forta suplimentara asigurata de un turbocompresor este de 0.4 pana la 0.54 atmosfere. Din moment ce presiunea atmosferica normala este de 1 la nivelul marii, se poate considera ca se introduce cu 50% mai mult aer in motor. Prin urmare, se poate astepta ca sa se obtina 50% mai multa putere. Nu este perfect eficient, asa ca ne putem astepta la o crestere de 30-40%. O cauza a ineficientei vine de la faptul ca forta care invarte turbina nu este gratuita. Daca exista o turbina pe fluxul de evacuare aceasta creste rezistenta. Prin urmare, cand motorul evacueaza gazele arse, trebuie sa impinga mai mult. Acest lucru scade din forta cu care imping cilindrii in acel moment.

[florian]

Design turbocompresor.

Inainte sa vorbim despre design, trebuie sa discutam despre unele din problemele posibile care pot afecta turbocompresoarele si ce anume trebuie proiectantii sa ia in considerare: •- prea multa forta in timp ce aerul este pompat in cilindrii sub presiune, si dupa aceea mai departe comprimat si de catre pistoane, exista pericolul aparitiei unei “smuncituri”. Aceste smucituri sunt cauzate de aerul comprimat (cand este comprimat temperatura lui creste). Temperatura poate creste destul incat sa aprinda combustibilul inainte sa fie aprins de catre bujii. Masinile cu turbocompresor deseori functioneaza cu combustibil cu cifra octanica ridicata pentru a evita acest efect. Daca presiunea este prea mare, raportul de compresie a motorului trebuie redus pentru a evita acest efect.

•- intarzierea Turbo: una dintre principalele probleme cu turbocompresoarele este ca nu asigura puterea imediat cand se calca acceleratia. Dureaza o secunda pana turbina ajunge la viteza necesara ca sa produca putere. Rezultatul este senzatia de intarziere cand apesi acceleratia si abia dupa o secunda masina primeste puterea suplimentara. O cale de a reduce aceasta intarziere este sa se reduca inertia partilor rotative, in principal prin reducerea greutatii lor. Aceasta reducere permite turbinei si compresorului sa accelereze rapid, si sa asigure forta suplimentara mai repede.

•- tubocompresorul mic contra cel mare: o cale sigura de a reduce inertia turbinei si a compresorului este ca turbocompresorul sa fie mai mic. Un turbocompresor mic va asigura forta suplimentara mai repede si la turatii mai mici ale motorului, dar nu va asigura o forta prea mare atunci cand motorul are turatii ridicate si un volum ridicat de aer intra in motor. De asemenea exista pericolul sa se invarta prea repede la rotatii mari ale motorului, cand o mare cantitate de gaze de evacuare trec prin turbina. Un turbocompresor mare asigura o putere superioara la turatii ridicate, dar exista intarzierea din cauza timpului cat dureaza ca turbina si compresorul (care sunt mai mari, prin urmare mai grele) sa se puna in miscare.

[florian]

Optiuni turbo

Valva
Majoritatea turbocompresoarelor pentru masini au o valva, care permite folosirea unui turbocompresor mai mic dar care nu permite invartirea lui prea repede la rotatii mari ale motorului. Aceasta valva permite gazelor de evacuare sa treaca pe langa lamele turbinei. Valva simte presiunea. Daca presiunea e prea mare, poate fi un indicator ca turbina se invarte prea repede, prin urmare o parte din gaze sunt trimise pe langa lamele turbinei astfel incat acestea se invart mai incet.
Rulmenti
Unele turbocompresoare folosesc rulmenti in loc de rulmenti lichizi ca sa sustina axul turbinei. Acestia nu sunt rulmenti obisnuiti – ei sunt rulmenti facuti din materiale speciale, proiectate ca sa reziste la viteza si temperatura turbocompresorului. De asemenea ei permit folosirea unui ax mai mic si mai usor. Prin urmare turbocompresorul poate accelera mai repede, reducand intarzierea.
Lame ceramice pentru turbina
Lamele ceramice pentru turbna sunt mai usoare decat cele de otel care sunt folosite in majoritatea turbocompresoarelor. Din nou, aceasta permite turbinei sa se invarta mai repede, ceea de reduce intarzierea.
Mai multe turbocompresoare
Unele motoare folosesc doua turbocompresoare de marimi diferite. Cel mai mic ajunge la turatie mare foarte repede, reducand intarzierea, in timp ce cel mare preia “munca” la viteze mai mari asigurand si mai multa putere.
Intercoolerul (racitor de aer)
Cand aerul este comprimat, el se incalzeste; cand aerul se incalzeste, isi mareste volumul. Prin urmare o parte din cresterea de presiune de la un turbocompresor este rezultatul incalzirii aerului inainte sa intre in motor. Pentru ca sa se creasca puterea motorului, scopul este sa se introduca mai multe molecule de aer in cilindru, nu presiune mai mare. Un intercooler sau racitor de aer este o componenta suplimentara care seamana cu un radiator, exceptia este ca aerul trece atat prin interior cat si prin exterior. Aerul care trece prin interior, este condus prin “pasaje”, iar aerul mai rece din exterior este suflat peste aripioare de catre ventilatorul motorului. Un intercooler creste si mai mult puterea motorului racind aerul sub presiune care vine din compresor, inainte sa de a fi introdus in motor. Asta inseama ca daca motorul opereaza la o presiune de 0.4 atmosfere, sistemul cu racire va pune inauntru 0.4 atmosfere de aer rece care este mai dens si contine mai multe molecule decat aerul cald.

[florian]

Principiul de functionare al turbosuflantelor de azi a ramas neschimbat fata de cel al primelor generatii. Turbosuflanta este formata din doua parti, una ''calda'' - turbina propriu-zisa si alta ''rece'' - compresorul, acestea doua fiind interconectate direct, printr-un ax central.
Cu trecerea timpului, tehnologia s-a perfectionat in ceea ce priveste obtinerea unor tolerante mai mici si a cresterii in turatie datorita posibilitatii de echilibrare la viteze foarte inalte. Aceste imbunatatiri au dus la scaderea in dimensiuni a turbosuflantelor si, in acelasi timp cu obtinerea unor presiuni de lucru mai mari, asadar obtinem o turbosuflanta mai performanta. Ultimele generatii de turbosuflante sunt facute din aliaje ce suporta mai bine mediul ostil in care acestea lucreaza, materiale ce rezista la coroziune si nu permit deformari mari la temperaturi inalte. In plus, de fapt si mai important, este sistemul de geometrie variabila, care ajuta la un bun control al cantitatii de aer ce deserveste motorul. Un sistem de palete cu pas variabil ce orienteaza fluxul de gaze catre rotorul turbosuflantei este actionat de calculator (ECU) prin intermediul unui actuator, fie pneumatic, fie servoelectric. Astfel, s-a imbunatatit timpul de raspuns al turbosuflantei, un control mai bun asupra curbei de cuplu a motorului, consum redus de combustibil si, nu in ultimul rand, emisii de noxe foarte scazute.

Daca acum cativa ani, doar fabricantii de motoare ce foloseau turbosuflante produse de Garrett - initiatorul acestei solutii, beneficiau de avantajele acestei tehnologii, astazi, turbosuflanta cu geometrie variabila este disponibila la scara larga fiind sinonima cu inalta performanta, solutia fiind imprumutata si de germanii de la KKK sau japonezii de la Mitsubishi, largind astfel orizontul acestei inovatii.

Sursa: http://www.automotomarket.ro

[florian]

Introducerea turbosuflantei cu geometrie variabila VNT (Variable Nozzle Turbine) in 1989 si evolutia ei in cursul anilor 90 si in secolul 21 au adus turbosuflanta la rangul de cel mai de succes concept de crestere a performantelor motorului. Tehnologia implica folosirea unui carter turbina care isi schimba configuratia interna pentru a se adapta la nevoia specifica motorului de aer comprimat (cazul diesel) sau amestec combustibil (cazul benzina). Tehnologia VNT permite turbosuflantei sa creasca puterea motorului in toata gama de viteze. Turbosuflantele VNT ajuta la controlul emisiilor de monoxid de azot generate de motoarele diesel prin dezvoltarea unui sistem de refolosirea gazelor arse si reintroducerea lor in camera de ardere a motorului.

[florian]

toate informatiile postate pana acum sunt importate din surse de profil. invit pe toti cei ce pot ajuta cu date relevante, mai multe decat aceste generalitati, sa ne ajute. turbosuflanta este o componenta din ce in ce mai prezenta.

[23cvl]

Interesent de citit si documentat, e bine si folositor cel putin pentru mine.