Introdução aos turbocompressores
Um turboalimentador é na verdade um compressor de ar que comprime o ar para aumentar a entrada de ar. Ele usa o momento inercial dos gases de escape descarregados do motor para acionar a turbina na câmara da turbina. A turbina, por sua vez, aciona o impulsor coaxial. O impulsor pressuriza o ar enviado do tubo do filtro de ar para pressurizá-lo no cilindro. Quando a velocidade do motor aumenta, a velocidade de descarga dos gases de escape e a velocidade da turbina também aumentam simultaneamente. O impulsor comprime mais ar no cilindro. O aumento da pressão e da densidade do ar pode queimar mais combustível, o que aumenta a quantidade de combustível e ajusta a rotação do motor de acordo. Você pode aumentar a potência de saída do motor.
Princípios estruturais
Primeiro, vamos falar sobre o princípio estrutural geral do turboalimentador. O turbocompressor dos gases de escape é composto principalmente por uma roda de bomba e uma turbina e, claro, existem outros componentes de controle. O impulsor da bomba e a turbina são conectados por um eixo, que é o rotor. Os gases de escape descarregados do motor acionam o impulsor da bomba, que faz a turbina girar. Depois que a turbina gira, ela pressuriza o sistema de admissão. O superalimentador é instalado no lado do escapamento do motor, de modo que a temperatura de trabalho do superalimentador é muito alta e a velocidade do rotor do superalimentador é muito alta quando está funcionando, podendo atingir centenas de milhares de rotações por minuto. Rolos de agulhas mecânicas comuns ou rolamentos de esferas de alta velocidade e temperatura não funcionam para o rotor, então os turbocompressores geralmente usam rolamentos totalmente flutuantes, que são lubrificados com óleo do motor, e o líquido refrigerante é usado para resfriar o superalimentador. No passado, os turbocompressores eram utilizados principalmente em motores diesel. Como os métodos de combustão da gasolina e do diesel são diferentes, a forma do turboalimentador utilizado no motor também é diferente.
Um motor a gasolina é diferente de um motor a diesel porque não é o ar que entra no cilindro, mas uma mistura de gasolina e ar. Se a pressão for muito alta, explodirá facilmente. Portanto, a instalação de um turboalimentador deve evitar batidas. Há duas questões relacionadas envolvidas aqui: uma é o controle de alta temperatura e a outra é o controle do tempo de ignição.
Após a sobrealimentação forçada, a temperatura e a pressão durante a compressão e combustão do motor a gasolina aumentarão e a tendência de detonação aumentará. Além disso, a temperatura de escape dos motores a gasolina é superior à dos motores a diesel, e não é adequado aumentar o ângulo de sobreposição das válvulas (o tempo em que as válvulas de admissão e escape são abertas ao mesmo tempo) para melhorar o arrefecimento do escape. A redução da taxa de compressão causará combustão insuficiente. Além disso, a velocidade de rotação do motor a gasolina é maior que a do motor diesel e o fluxo de ar muda muito, o que pode facilmente causar atraso na resposta do turbocompressor. Em resposta a uma série de problemas que surgem quando os motores a gasolina usam turbocompressores, os engenheiros fizeram melhorias específicas, uma por uma, para que os motores a gasolina também possam usar turboalimentadores com gases de escape.
Intercooler
A temperatura aumenta, o que não só afeta a eficiência da inflação, mas também causa facilmente deflagração. Portanto, é necessária a instalação de um dispositivo que reduza a temperatura do ar de admissão, que é um intercooler. Ele é instalado entre a saída do turboalimentador e o tubo de admissão para resfriar o ar que entra no cilindro. O intercooler é como um radiador, resfriado pelo vento ou pela água. O calor do ar escapa para a atmosfera através do resfriamento. De acordo com os testes, um intercooler com bom desempenho pode não só manter a taxa de compressão do motor em um determinado valor sem causar detonações, mas também reduzir a temperatura e aumentar a pressão de admissão, aumentando ainda mais a potência efetiva do motor.
impulsor
Como a faixa de rotação do motor a gasolina é ampla e o fluxo de ar muda muito, o formato do impulsor de compressão do turboalimentador é uma pá complexa do impulsor de parede ultra-curva tridimensional-complexa. Geralmente existem 12 a 30 lâminas dispostas em uma curva radial. A espessura da lâmina está entre Abaixo de 0,5 mm, é feita de alumínio usando um método de fundição especial. A qualidade do formato da lâmina afeta diretamente o desempenho do motor turboalimentado. Quanto mais razoável for o formato e o ângulo do impulsor, mais leve será a massa, mais sensível será a partida do impulsor e menor será o "atraso de reação" que é o defeito inerente do turboalimentador.
Sensor de deflagração
Além de baixar a temperatura para reduzir a possibilidade de deflagração, deve ser utilizado um sensor de deflagração. Sua função é que, quando ocorre a deflagração, o sensor enviará imediatamente a informação ao sistema de controle da ECU (unidade de controle eletrônico) do motor quando detectar vibração anormal e dará partida no motor. Atrase um pouco o tempo e depois retome o ponto de ignição normal quando a deflagração não ocorrer.
outro
Como a velocidade do motor a gasolina de um carro é maior que a de um motor a diesel, a velocidade do fluxo de ar é rápida e a faixa de mudanças é grande, portanto seu turboalimentador tem requisitos mais elevados. Os motores de automóveis modernos geralmente adotam sistemas de injeção eletrônica. Com a cooperação da tecnologia de controle eletrônico e de novos materiais, a aplicação de turboalimentadores em motores a gasolina se tornará cada vez mais comum.
Todos os turbocompressores de gases de escape usados em carros usam uma-carcaça de turbina de entrada única, o que significa que apenas a energia de pressão dos gases de escape é usada sem usar outra energia auxiliar. Como a faixa de velocidade do motor do carro é grande, o turboalimentador dos gases de escape deve ter um dispositivo de ajuste para que o motor possa obter uma pressão de reforço relativamente constante dentro de uma determinada faixa de velocidade. Além disso, o motor a gasolina utiliza ignição-de faísca e sua taxa de compressão é limitada a uma determinada faixa. Se for muito alto, causará deflagração. Portanto, é necessário um mecanismo de detecção e controle de deflagração para ajustar o ângulo de avanço da ignição a qualquer momento.
O turboalimentador de gases de escape de um carro geralmente é instalado próximo ao tubo de escape. A turbina e o impulsor são instalados na câmara da turbina e no superalimentador, respectivamente. Os dois são conectados de forma coaxial e rígida e giram de forma síncrona.
Quando a sobrealimentação não é necessária, como quando está em marcha lenta ou quando há sinal de detonação, parte dos gases de escape escapará pela válvula de derivação e não entrará no turboalimentador. Quando a rotação do motor atinge 2.000 rpm, a válvula solenóide fecha a válvula de desvio para direcionar o fluxo de exaustão para a lateral da turbina, fazendo com que a turbina gire. Existe também um design que ajusta o ângulo das pás da turbina para ajustar a velocidade da turbina através de mudanças na resistência, alterando assim a quantidade de impulso.
Resfriar o ar pode encolher o ar e aumentar sua densidade, permitindo que mais ar seja amontoado no mesmo volume e evitando a deflagração. Portanto, os turboalimentadores dos carros são equipados com intercooler. Esse intercooler geralmente é resfriado-a ar e instalado na frente, próximo ou em uma posição separada do radiador do motor, usando o fluxo de ar que se aproxima do carro ou seu próprio ventilador para resfriamento.
A parte principal do turbocompressor é o rolamento. Este tipo de rolamento, que recebe esse nome de acordo com sua forma de lubrificação, é denominado “rolamento totalmente flutuante”. Possui velocidade operacional extremamente alta e ambiente de trabalho hostil. Portanto, garantir a lubrificação é muito importante. Se o fornecimento de óleo for lento devido à baixa pressão do óleo, isso poderá danificar os rolamentos e causar falha no turboalimentador. Este tipo de falha não ocorrerá durante a partida normal do motor, mas se o motor for ligado pela primeira vez após a substituição do óleo e do filtro de óleo, ocorrerá um fornecimento lento de óleo, causando falta de lubrificação com óleo nos rolamentos. Neste caso, é necessário ficar em marcha lenta por cerca de 3 minutos após a partida, e a velocidade não pode ser aumentada diretamente para a velocidade inicial do turboalimentador. Da mesma forma, não desligue o motor imediatamente após dirigir em alta velocidade ou subir uma colina. Mantenha o motor funcionando em marcha lenta por cerca de 1 minuto para que os rolamentos do turboalimentador que continuam em marcha lenta não fiquem com falta de óleo. Por isso, os motoristas que utilizam carros turboalimentados devem seguir as instruções do fabricante e prestar muita atenção à qualidade do óleo do motor. Não é aconselhável operar carros turboalimentados como carros comuns.
Classificação do superalimentador
Para um carro andar rápido, ele precisa de muita potência. Atualmente, o sistema de potência dos automóveis pode ser dividido em duas categorias: sistema de admissão de ar natural e sistema de admissão de ar sobrealimentado. Entre os automóveis desportivos europeus, com exceção da BMW, que ainda insiste na utilização de motores naturalmente aspirados, outras montadoras adotaram sistemas de sobrealimentação para melhorar o desempenho de potência dos seus veículos. Por exemplo, os carros esportivos Mercedes-Benz usam sistemas de superalimentação e a Shenbao Automobile usa sistemas de superalimentação. O criador da turboalimentação. Nos últimos anos, os carros japoneses também começaram a usar extensivamente a tecnologia de turboalimentação. O sistema naturalmente aspirado não instala nenhum tipo de superalimentador, mas apenas utiliza a pressão negativa gerada pelo movimento descendente do pistão para sugar a mistura. Embora o sistema naturalmente aspirado possa obter maior potência através do sistema de distribuição de válvula variável, a melhoria de potência é muito limitada. Para aumentar efetivamente a potência de saída do motor, pode-se dizer que o uso de um sistema de superalimentação é uma forma eficaz.
Os sistemas comuns de sobrealimentação do motor incluem sobrealimentação mecânica e turboalimentação com gases de escape.
Sobrecarregado
O motor aciona mecanicamente um superalimentador para sobrecarregar, o que é chamado de sobrealimentação. Quando um motor é sobrealimentado, o virabrequim do motor geralmente aciona o superalimentador por meio de uma engrenagem. Os superalimentadores geralmente usam compressores centrífugos ou Roots, e alguns usam compressores de parafuso. Nos últimos anos, novos superalimentadores mecânicos scroll também começaram a ser usados no exterior. Como o acionamento do compressor consome uma certa quantidade de potência do motor, a eficiência térmica de um motor sobrealimentado não é necessariamente melhorada e, às vezes, é até menor do que a de um motor de combustão interna não{4}}sobrealimentado. Ao selecionar a pressão de sobrealimentação, em primeiro lugar, é necessário garantir que a pressão efetiva média necessária possa ser alcançada e, em segundo lugar, obter a menor taxa de consumo de combustível possível. Esses dois requisitos são frequentemente contraditórios para a sobrealimentação. Se a pressão efetiva média for alcançada, isso levará inevitavelmente a uma redução na eficiência mecânica e a um aumento no consumo de combustível. Portanto, a seleção do valor da pressão de reforço deve buscar um bom compromisso entre potência e consumo de combustível. Os sistemas de superalimentação são atualmente comumente usados em carros europeus. Como o superalimentador do superalimentador funciona continuamente acionado pelo virabrequim, ele não causa turbo lag como um turboalimentador. Embora a superalimentação só possa aumentar a potência em cerca de 10% a 20%, a suavidade e a continuidade estão além do alcance dos motores turboalimentados.
turboalimentação de gases de escape
O uso da energia de exaustão do motor para acionar um turboalimentador é chamado de turboalimentação com gases de escape (referido como turboalimentação). Conforme mostrado na figura, o sistema de turboalimentação dos gases de escape é mostrado. A característica da turboalimentação dos gases de escape é que não há conexão mecânica entre o turboalimentador e o motor. Eles estão conectados por via aérea. Como o trabalho consumido pelo compressor faz parte da energia recuperada pela turbina a partir dos gases de escape, o motor turboalimentado pode não só aumentar a potência do motor, mas também melhorar a sua eficiência térmica e reduzir o consumo de combustível. Se você vir o logotipo Turbo ou T na traseira de um carro, significa que o motor usado no carro é turboalimentado. Um turbocompressor é na verdade um compressor de ar. Ele usa a inércia dos gases de escape descarregados do motor para acionar uma turbina. A turbina, por sua vez, aciona um impulsor coaxial para comprimir o ar enviado pelo tubo do filtro de ar, de modo que o ar seja pressurizado e entre no cilindro. Quando a velocidade do motor aumenta, a velocidade de descarga dos gases de escape e a velocidade da turbina também aumentam simultaneamente. O impulsor comprime mais ar no cilindro. O aumento da pressão e da densidade do ar pode queimar mais combustível. Conseqüentemente, aumente o volume de óleo e ajuste a rotação do motor. Pode aumentar a potência de saída do motor.
