Dispositivo turbocompressor: descrição, princípio de funcionamento, elementos principais

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Antes de prosseguir com a consideração do próprio dispositivo do turbocompressor, você deve saber que a potência de um motor de combustão interna depende inteiramente da quantidade de ar e combustível que entra nele. Portanto, se você aumentar esses indicadores, também aumentará a potência do motor de combustão interna.

Descrição da Turbina

O dispositivo turbocompressor e sua aparência é o resultado de uma constante corrida de pessoas para aumentar a potência do motor. É importante acrescentar aqui que tal turbina se tornou uma solução eficaz não apenas para motores a gasolina, mas também para modelos a diesel. Na maioria das vezes, esses dispositivos são instalados nos motores que possuem uma pequena quantidade de ar fornecida. Aqui é importante entender o seguinte: quanto maior o próprio motor, mais ar e combustível ele consome e mais potência ele tem. Para obter a mesma potência de um motor menor, é necessário aumentar a quantidade de ar que cabe nos cilindros.

Turbocharger é um dispositivo projetado parapara forçar uma grande quantidade de ar no motor usando os gases de escape. Um turbocompressor tem dois elementos principais - uma turbina e uma bomba centrífuga. Entre si, essas duas partes são conectadas por um eixo rígido. Os elementos giram a velocidades de até 100.000 rotações por minuto e também acionam o compressor.

Peças da turbina

O dispositivo turbocompressor inclui 8 partes. Há uma roda de turbina que gira em uma carcaça com um formato especial. O objetivo principal é transferir a energia dos gases de exaustão para o compressor. A matéria-prima para a montagem desses elementos são materiais resistentes ao calor, como a cerâmica.

O dispositivo do turbocompressor também inclui uma roda de compressor que suga o ar. Também trata de sua compressão e injeção nos cilindros do motor. A roda está localizada em uma carcaça especial, como uma turbina. Ambas as rodas são montadas no eixo do rotor, cuja rotação é realizada em mancais lisos.

O projeto e operação de um turbocompressor, especialmente em motores a gasolina, requer refrigeração adicional. Geralmente este é um sistema de refrigeração líquida. Além de resfriar o próprio sistema, o ar comprimido também é resfriado. Para isso, a turbina possui um intercooler do tipo ar ou líquido. O resfriamento do ar é essencial, pois aumenta sua densidade e, consequentemente, a pressão.

Este sistema é controlado por um regulador de pressão. Esta válvula de derivação é capaz derestringir o fluxo de gases de escape. Desta forma, alguns passarão pela roda da turbina.

A essência da obra

O dispositivo do turbocompressor e o princípio de seu funcionamento é baseado no uso de gases de escape. A energia desses gases acionará a roda da turbina. Para transferir essa energia, a roda da turbina é presa ao eixo do rotor, girando-o. Desta forma, a energia é transferida para a roda do compressor. Este elemento está envolvido em forçar o ar para dentro do sistema, bem como comprimi-lo. O ar comprimido passa pelo intercooler, que o resfria. Depois disso, a substância entra diretamente nos cilindros do motor.

Mais informações

O dispositivo do turbocompressor e o princípio de funcionamento são de alguma forma independentes, por um lado, do motor de combustão interna, pois não há conexão rígida com o eixo do motor. Por outro lado, a velocidade de rotação ainda afeta de alguma forma a eficiência da turbina. Ele está conectado da seguinte maneira. Quanto mais revoluções o motor fizer, mais potente será o fluxo de gases de escape. Por causa disso, a velocidade de rotação do eixo da turbina aumentará, o que significa que a quantidade de ar que entrará nos cilindros aumentará.

O projeto e a operação do turbocompressor têm vários lados negativos. Uma das desvantagens é chamada de "turbo lag". Com uma pressão forte no pedal do acelerador, o rápido aumento da potência será um pouco atrasado. Depois de passar pelo "turbojam" há um s alto acentuado na pressão,que é chamado de "elevação turbo".

Corrigindo deficiências

O aparecimento da primeira desvantagem se deve ao fato do sistema ser inercial. Devido a este fenômeno, há uma discrepância entre o desempenho da turbina e a potência que é exigida do motor. Existem três maneiras de resolver este problema. Como o dispositivo de um turbocompressor a diesel é semelhante a um a gasolina, eles também são adequados para isso. Aqui está o que você pode fazer:

1. Use turbina de geometria variável.
2. Use dois compressores paralelos ou dois compressores em série.
3. Use um sistema de boost combinado.

Quanto à turbina de geometria variável, ela é bastante capaz de resolver o problema alterando a área da válvula de entrada. Esse sistema é muito usado em motores a diesel.

Descrição dos diferentes sistemas

Objetivo, o dispositivo do turbocompressor é o mesmo de uma turbina convencional. A principal diferença é que o instrumento tem apenas 5 partes principais, não 8.

É utilizado um sistema de turbinas conectadas em paralelo. Esse sistema é mais adequado para motores V suficientemente potentes. Neste caso, um pequeno turbocompressor é instalado para cada linha de cilindros. A vantagem é que a inércia de vários dispositivos pequenos é menor que a de uma turbina grande.

O dispositivo e o princípio de funcionamento do compressor não diferema partir de seu volume, no entanto, isso desempenha um papel importante, por exemplo, ao usar uma conexão serial de duas turbinas. Neste caso, cada dispositivo será ativado em uma determinada velocidade.

Um sistema de impulso também é usado, que usa um turbocompressor mecânico e. Se a velocidade do motor estiver baixa, o dispositivo mecânico para bombear ar é ligado. Se um determinado limite for excedido, o dispositivo mecânico será desligado e o turbocompressor começará a funcionar.

Quais são os benefícios de uma turbina

Os seguintes benefícios se destacam ao usar um compressor:

1. O uso generalizado deste dispositivo tornou-se possível devido à simplicidade e confiabilidade de seu design. Além disso, a introdução deste dispositivo no sistema do motor de combustão interna aumenta a potência do motor em cerca de 20-35%.
2. O compressor em si não pode causar avarias, pois seu desempenho depende diretamente de outros sistemas, por exemplo, distribuição de gás.
3. É possível economizar de 5 a 20% de combustível. Se você instalar uma turbina em um motor pequeno, o processo de combustão do combustível se tornará mais eficiente, o que significa que a eficiência aumentará.
4. Uma boa vantagem desses motores é observada em estradas que passam, por exemplo, nas montanhas. Isso é especialmente perceptível quando comparado com contrapartes atmosféricas.
5. O design e o princípio de funcionamento do turbocompressor permitem que ele funcione como um silenciador adicional no sistema de escape.

Recursos do aplicativo

Apesar do compressor em si praticamente não falhar, ocasionalmente surgem situações em que o seu funcionamento pára.

Hoje, a causa mais comum de desligamento do turbocompressor é que o cartucho central da turbina está entupido com óleo. Na maioria das vezes, esse problema ocorre devido ao fato de que, após cargas prolongadas e sérias no turbocompressor, seu trabalho é interrompido abruptamente. Para se livrar desse problema, é necessário instalar um sistema de refrigeração a água. As linhas deste sistema criarão um efeito de absorção de calor, o que reduzirá a temperatura no cartucho central. Vale a pena notar que este efeito ocorrerá por algum tempo após o motor ter parado completamente, bem como após a cessação completa da circulação do líquido de arrefecimento.

Variedades de turbinas

Quanto aos tipos de turbocompressor, existem o tipo luva e o tipo rolamento de esferas.

Se falarmos de turbocompressores tipo bucha, eles são usados há bastante tempo. No entanto, eles tinham várias deficiências, associadas aos recursos de design. Isso não permitiu usar o potencial de tal sistema em 100%. As unidades de rolamentos de esferas são mais recentes, que levaram em conta as deficiências e, portanto, estão substituindo gradualmente os compressores de bucha.

Ao comparar esses dois tipos de turbinas, o rolamento de esferas é considerado mais econômico, pois consome significativamentemenos óleo do que o tipo manga. Além disso, os compressores possuem um indicador que é responsável pela resposta da turbina ao pressionar o pedal do acelerador. Para turbinas do tipo rolamento de esferas, este indicador é melhor, o que permite uma melhora na resposta em cerca de 15% em relação às de manga.

Falha no dispositivo

Aqui deve-se dizer que o turbocompressor é o único acessório do motor, que está intimamente conectado durante a operação com quase todos os outros sistemas do veículo. Com base nisso, torna-se bastante óbvio que desvios mínimos na operação de qualquer sistema levarão ao fato de que o desgaste do compressor aumentará significativamente. Até o momento, são vários os motivos que na maioria das vezes se tornam um obstáculo no funcionamento da turbina:

• É possível que objetos estranhos entrem no mecanismo. Devido à grande velocidade de rotação do motor, isso pode causar danos, por exemplo, aos impulsores.
• F alta de lubrificantes. Quanto maiores as cargas dinâmicas, maior a chance de ocorrer a destruição do “filme” de óleo. Isso, por sua vez, levará ao atrito "seco", que afeta o sistema da maneira mais negativa. A causa desse mau funcionamento pode ser qualquer motivo pelo qual o óleo não chegue totalmente. Por exemplo, cilindros de óleo entupidos, filtros, desgaste da bomba de óleo, etc.