Grup de turbosupraalimentare

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Salt la: Navigare, căutare

Grup de turbosupraalimentare secţionat

Grup de turbosuflantă

Trbina turbosuflantei

Suflanta turbosuflantei

Grupul de turbosupraalimentare, la motoarele cu ardere internă este un agregat compus din două turbine pe un ax comun; una pentru angrenare, angrenată de gazele de evacuare şi una (suflanta) pentru comprimarea aerului în motor spre cilindru.

Inventatorul turbinei de supraalimentare, este elveţianul Alfred Büchi care în anul 1905 a patentat turbina cu presiune constantă.

[modifică] Principii de funcţionare

La motorul cu ardere internă unde alimentarea aerului prin aspiraţie la rotaţii mari nu mai ajunge pentru a asigura o putere şi mai mare al acestuia, se montează unul sau mai multe din aceste agregate.

Grupul de turbosuflantă este montat în aşa fel, încît gazele de evacuare care trec prin turbină, angrenează aceasta, care poate sa ajunga la turatii de pina la 290.000 rpm (ex. al motorului turbodiesel la automobilului Smart ^[1].

Turbina fiind montată pe un ax comun cu turbina suflantei, aceasta fiind legată de conductele de admisie în aşa fel, încît aerul de admisie este comprimat cu o presiune dorită în cilindrul motorului, în ciclul de admisie al acestuia. Prin mărirea presiunii aerului, aceasta poate atinge o temperatură mai ridicata, ceeace duce la o densitate mai redusă, deci aerul trebuie răcit cu ajutorul unui răcitor intermediar (eng. = „intercooler”). Aerul răcit având acuma un volum mai mare, cantitatea de combustibil duce la ridicarea puterii motorului.

Presiunea de supraalimentare al aerului este reglata mecanic, electronic sau combinat. Electronic de ECU (Electronic Control Unit - calculatorul central). Controlul se face cu informaţii de pe admisie înainte de suflantă (depresiune) cît şi după suflantă (suprapresiune). În funcţie de aceste informaţii de presiune, capsula pneumatica al wastegate-tului (supapă de pierderi) avînd o funcţie de bypass (eng. = ocolire), care se închide/deschide mai mult sau mai puţin. Dacă se deschide mai mult, atunci debitul de gaze de evacuare care ajunge la turbină este mai mic, deci turbina va avea o turaţie mai mică, deci presiunea de supraalimentare scade.

Pentru reglarea presiunii cu un reglaj mecanic al turaţiei turbinei, se folosesc carcase cu lamele reglabile după principiul; Francis-Turbine (numit dupa: James B. Francis). Acest sistem de turbină se foloseste din anul 1996 la motoarele TDI Audi/VW, Porsche 911 Carrera (997) din anul 2005 care duce la cresterea randamentului cu 40%.

[modifică] Construcţia

Grupul de turbosupraalimentare este compus din două parţi esenţiale: corpul carcasei cu turbina de antrenare şi carcasa cu turbina suflantă, de unde se derivează şi denumirea agregatului în „turbo”.

Gazele de evacuare antrenează turbina care la rîndul iei, antrenează suflanta. Suflanta aspiră aerul curat din filtrul de aer şi îl comprimă spre cilindrul motor.

Ambele turbine sunt poziţionate pe un ax comun care este montat într-o bucşă de alunecare uns cu ulei sub presiune, sau şi rulmenţi speciali.

Cînd carcasa turbinei necesită o răcire suplimentară, aceasta prin construcţia de canale pentru răcire, este legată la instalaţia de răcire al motorului. La fel şi carcasa suflantei, la nevoie poate avea din construcţie canale pentru lichidul de răcire.

În rare cazuri, pentru răcirea grupului de turbosupraalimentare, acesta este parţial sau chiar total inclus în carcase care sunt răcite cu lichid.

Răcirea grupului de termosuflantă este necesar pentru obţinerea de temperaturi mai caborîte la admisie sau şi chiar la evacuare, cînd motoarele cu ardere internă folosesc procentual şi gazele evacuate EGR (Exhaust gas recirculation eng. = readucere de gaze de evacuare), pentru reducerea gazelori NO_x^[2].

[modifică] Avantaje

Avantajul folosirii grupului de turbosupraalimentare este:

Cresterea puterii motorului fară a consuma putere mecanică, cum este de exemplu la motorul cu ardere internă cu turbocompresor.
Creşterea puterii unui motor mai mic mai uşor, la aceeaş putere ca la un motor cu mult mai mare.

[modifică] Dezavantaje

Dezavantajul folosirii turbinei turbosuflante este:

Prin marirea puteri motorului la aeeasi cilindree, deci măriind presiunea de ardere în cilindru, este nevoie de o adaptare constructivă a pistonului, bolţului, bielei, arborelui cotit, blocului motor, cilindrului, chiulasa, roţi dinţate, sistemului de racire. etc..
Unele firme constructoare de agregate de turbosupraalimentare recomandă, ca după un mers mai îndelungat la turaţii mari ale motorului cînd turbina se poate înroşi din cauza temperaturei ridicate, înainte opriri motorului, acesta să mai funcţioneze la turaţii reduse, pentru ca agregatul sa nu ramîna fară ungere şi răcire.
La motoarele moderne cu turbină suflantă, în legatură cu acest agregat sunt adaugate piese de reglare, care şi ele la rîndul lori sunt periclitate de defectare.
O parte din turbină făcând parte din sistemul de ungere al motorului, la pornirea şi accelerarea acestuia, în turbină formînduse o sub presiune (vid), o parte din uleiul care unge axul turbinei este aspirat în camera de ardere. Se estimează, dupa intervalele de pornire / acelere bruscă, că consumul de ulei la aceste motoare este 20 - 40% din cauza agregatului de turbosuflantă. Acest ulei ars produce funingine.

[modifică] Imagini

Turbină cu Westgate	Porsche bi turbo	Turbină	Turbină cu dispozitivul de frînă motor la evacuare	Twinturbo (trei)
Motor Porsche "Indy"	Turbină cu geometrie reglabilă	Honda RA168E "Formula I"	Turbină cu geometrie reglabilă	Turbină cu geometrie reglabilă