Grup de turbosupraalimentare

Grup de turbosupraalimentare secţionat

Grup de turbosuflantă

Turbina 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 și una (suflanta) pentru comprimarea aerului în motor spre cilindru.

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

Principii de funcționare[modificare]

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

Grupul de turbosuflantă este montat în așa 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 așa 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 informații de pe admisie înainte de suflantă (depresiune) cît și după suflantă (suprapresiune). În funcție de aceste informații de presiune, capsula pneumatica al wastegate-tului (supapă de pierderi) avînd o funcție de bypass (eng. = ocolire), care se închide/deschide mai mult sau mai puțin. Dacă se deschide mai mult, atunci debitul de gaze de evacuare care ajunge la turbină este mai mic, deci turbina va avea o turație mai mică, deci presiunea de supraalimentare scade.

Pentru reglarea presiunii cu un reglaj mecanic al turației 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%.

Construcția[modificare]

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

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

Ambele turbine sunt poziționate pe un ax comun care este montat într-o bucșă de alunecare uns cu ulei sub presiune, sau și rulmenți speciali.

Cînd carcasa turbinei necesită o răcire suplimentară, aceasta prin construcția de canale pentru răcire, este legată la instalația de răcire al motorului. La fel și carcasa suflantei, la nevoie poate avea din construcție canale pentru lichidul de răcire.

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

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

Avantaje[modificare]

Avantaje ale folosirii grupului de turbosupraalimentare sunt:

Creșterea puterii motorului fără a consuma putere mecanică, cum este de exemplu la motorul cu ardere internă cu turbocompresor.
Creșterea puterii unui motor mai mic mai ușor, la același nivel ca la un motor cu mult mai mare.

Dezavantaje[modificare]

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, bolțului, bielei, arborelui cotit, blocului motor, cilindrului, chiulasa, roți dințate, sistemului de racire. etc..
Unele firme constructoare de agregate de turbosupraalimentare recomandă, ca după un mers mai îndelungat la turații mari ale motorului cînd turbina se poate înroși din cauza temperaturei ridicate, înainte opriri motorului, acesta să mai funcționeze la turații reduse, pentru ca agregatul sa nu ramîna fară ungere și răcire.
La motoarele moderne cu turbină suflantă, în legatură cu acest agregat sunt adaugate piese de reglare, care și ele la rîndul lori sunt periclitate de defectare.
O parte din turbină făcând parte din sistemul de ungere al motorului, la pornirea și 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.