Turbo – tot ce trebuie sa stii despre turbocharger

Turbochargerul este un instrument de inductie fortata care mareste eficienta  si puterea motorului pompand un surplus de aer in camera de combustie folosit atat la motoarele Otto cat si la cele Diesel cu combustie interna. Imbunatatirea in performanta fata de motoarele aspirate tine de faptul ca turbina introduce mai mult aer si implicit mai mult combustibil in motor decat presiunea atmosferica.  Turbochargerul se mai poate folosi pentru a micsora consumul de combustibil fara insa a mari puterea motorului. Efectul este obtinut recuperand energia risipita in esapament si folosind-o pentru admisie. Marind astfel masa de aer se obtine o ardere mai eficienta a combustibilului pana la eliminare. Temperatura marita data de presiunea ridicata da si o eficienta Carnot mai mare. turbo-parts Diferenta dintre turbocharger si supercharger este ca cel din urma este actionat mecanic cu ajutorul unei curele conectate la arbore in timp ce turbochargerul este o turbina actionata de esapament. In comparatie turbochargerele tind sa fie mai eficiente dar mai putin responsive. Twincharger este un sistem format dintr-un turbo si un supercharger. In motoarele aspirate, gazele de admisie sunt introduse in cilindri de presiunea atmosferica din vidul volumetric format de piston, generand o zona de presiune redusa.  Obiectivul  turbochargerului este sa imbunatateasca eficienta volumetrica marind densitatea aerului admis. Eficienta volumetrica reprezinta cantitatea de aer inspirata comparata cu volumul teoretic, daca motorul ar putea mentine presiunea atmosferica. Compresorul turbinei ia aer din mediu si il comprima, trimitandu-l apoi in admisie la presiune marita, rezultand astfel o masa mai mare de aer care patrunde in cilindru.  Puterea necesara pentru a roti compresorul centrifugal este derivata din energia kinetica a esapamentului. Marirea presiunii Termenul de “boost” se refera in industria auto la proportia in care presiunea de admisie depaseste presiunea atmosferica. Se masoara in bari sau psi. In toate cazurile boost-ul este limitat pentru a tine tot sistemul  motor in parametri termali si mecanici de operare. Depasirea limitelor cauzeaza o serie de probleme la motoare, cum ar fi aprindere prematura, supraincalzire, deformari interne. De exemplu, pentru a evita detonarea motorului, presiunea de admisie nu trebuie sa fie prea mare, deci trebuie controlata.  Controlul turbochargerelor este complex, variantele actuale variand dintre radiatoare intermediare (intercoolere) pana la valve de racire (blow-off) si geometrie variabila. Deschiderea unei valve, de exemplu, permite energiei in exces sa treaca prin turbina direct din teava de evacuare. Valvele sunt de regula controlate de ECU. Pragul de boost a unui sistem turb este regiunea inferioara in care opereaza compresorul – sub un nivel anume, compresorul produce o cantitate nesemnificativa de boost. O tehnologie inca in dezvoltare este boosting-ul electric (E-boosting), folosind un motor electric pentru a aduce turbochargerul la viteza de operare in timp mai scurt. Exista deasemenea si turbochargere hybrid –  turbina clasica si compresor electronic, care functioneaza pe principiul independentei vitezei compresorului de cea a turbinei. Turbochargerele produc boost numai atunci cand au la dispozitie o cantitate anume de energie kinetica, fara de care lamelele turbinei nu se rotesc si nu pot genera forta necesara pentru a comprima aerul. Pragul de boost este determinat de motor in sine, rpm, deschiderea acceleratiei si de marimea turbochargerului. Viteza de operare (masurata in rpm) la care esapamentul are suficienta inertie pentru a comprima aerul de admisie influenteaza negativ raspunsul acceleratiei . Lag-ul este timpul necesar pentru a schimba cantitatea de putere disponibila ca raspuns la o schimbare in acceleratie (ezitare) sau raspuns incetinit la accelerare (cand acceleratia este comparata cu un motor aspirat) si este cauzat de timpul necesar pentru ca evacuarea si turbina sa genereze boost-ul necesar. Inertia, frecarea si incarcarea compresoorului sunt principalii factori care influenteaza lag-ul. Superchargerele nu au aceasta problema data fiind incarcarea compresorului direct de catre motor. Diverse design-uri de motoare reduc lag-ul intr-un numar de moduri, ca de exemplu:

  • Micsorand inertia rotationala a turbinei prin folosirea de parti ceramice
  • Marind presiunea descarcarii compresorului si imbunatatind timpul de raspuns al valvelor
  • Schimband raportul turbinei
  • Reducand pierderile de frecare
  • Miscorand volumul tevilor superioare
  • Folosind diferite marimi de tubulatura
  • Folosind multiple turbochargere secvential sau in paralel
  • Folosind o valva cu rolul de a mari viteza de flux a aerului spre turbina
  • Folosind un sistem antilag.

One thought on “Turbo – tot ce trebuie sa stii despre turbocharger”

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s