¿Qué es la turbocompresión?
Los dos elementos que hacen funcionar un motor: aire y combustible. No importa cómo esté diseñado el motor, debe estar centrado en torno a estos dos elementos. Si desea aumentar la potencia y el par del motor, no es más que aumentar el suministro de combustible y la entrada de aire del motor. Es fácil aumentar la cantidad de suministro de aceite, pero es difícil aumentar la cantidad de entrada de aire. Debido a que el aire tiene propiedades físicas específicas, su capacidad para respirarse solo de forma natural es limitada. Como resultado, la tecnología de turbocompresor de gases de escape que había tenido tanto éxito en los motores diésel se trasplantó a los motores de gasolina.
Los gases de escape emitidos por el motor son de alta temperatura y alta presión, y generalmente se descargan fuera del automóvil a través del convertidor catalítico de tres vías, el silenciador y el tubo de escape. Los motores turboalimentados con gases de escape utilizan gases de escape. A través de una turbina ubicada en el tubo de escape, la presión de los gases de escape puede hacer que la turbina gire a alta velocidad. A través de un dispositivo de articulación, la turbina puede impulsar otra turbina ubicada en la posición de admisión para que gire a alta velocidad (hasta decenas). de miles de revoluciones por minuto). La turbina de admisión comprime el aire fresco girándolo, aumentando considerablemente su densidad. El gas a alta presión tiene una temperatura muy alta y no es adecuado para la combustión del motor. Es necesario enfriarlo mediante un intercooler antes de ser utilizado por el motor. Mediante la turboalimentación, se puede mejorar considerablemente la potencia y la eficiencia de combustión del motor. Tomando como ejemplo el 1.8T, puede equivaler a un motor 2.3 de aspiración natural. La pequeña cilindrada y la alta potencia representan el nivel más alto de la tecnología de motores actual.
Lo más importante es que el par máximo del motor se pueda mantener a un máximo de 210 entre 1.750-4600 rpm, es decir, la curva de par motor presenta una estructura de plataforma, que es el objetivo más alto. del diseño de motores de automóviles. El rango de par máximo del motor es particularmente amplio, lo que hace que la conducción sea placentera a cualquier velocidad con una potencia infinita. Esta es una altura que ningún motor atmosférico del mundo puede alcanzar.
Al comprar un coche, a menudo se ve una T detrás de muchos modelos de coche, como Bora 1.8T, Audi A6 1.8T, Volkswagen Passat 1.8T, etc. Los distribuidores le dirán que estos modelos con T están equipados con motores turboalimentados, que son más potentes y ahorran combustible que los motores normales. Entonces, ¿qué papel juega un turbocompresor en un motor? ¿Por qué puede mejorar efectivamente la producción de energía?
De hecho, la letra T es la abreviatura de la palabra Turbo. Su estructura es simple, pero no se puede ignorar su función. Como todos sabemos, los motores normales aspiran aire hacia el cilindro cuando el pistón se mueve hacia abajo. Un motor turboalimentado comprime el aire antes de introducirlo en el cilindro. De esta forma, la densidad del aire en el cilindro es mayor, por lo que aumenta el número de moléculas de oxígeno por unidad de volumen, por lo que se puede obtener un mejor efecto de entrada de aire. El beneficio directo de esto es que aumenta la energía liberada por la combustión y mejora la potencia. Además, este poder no se ha mejorado en absoluto. Normalmente, un motor de cuatro cilindros equipado con un turbocompresor puede tener la misma potencia que un motor de seis cilindros si el valor del turbocompresor es lo suficientemente alto. Entonces, ¿cómo se comprime el aire? ¿Cómo se introduce el aire comprimido en el cilindro? (Imagen)
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La imagen de arriba muestra el principio de funcionamiento de un sistema de turbocompresor simple. El azul es el tubo de admisión y el rojo es el tubo de escape. Es fácil ver en la dirección de la flecha en la figura que los gases de escape descargados del cilindro del motor se introducen en la turbina de escape a través del tubo de escape. Dado que los gases de escape del motor tienen las características de alta temperatura y alta presión, contienen una gran cantidad de energía. Esta energía es suficiente para hacer que la turbina de gases de escape gire a una alta velocidad de más de 654,38 millones de revoluciones por minuto. La turbina de escape impulsa la turbina de admisión para que gire a la misma velocidad a través del eje intermedio, lo que puede comprimir una gran cantidad de aire fresco y aumentar la densidad del aire. Debido a que el aire liberará calor después de ser comprimido, para evitar la quema natural de gasolina causada por una temperatura excesiva en el cilindro, se debe introducir aire a alta presión en el intercooler para enfriarlo, de modo que el aire enfriado pueda quemarse de manera segura en el cilindro. .
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La imagen de arriba es la estructura del gas turboalimentado. El proceso de funcionamiento del gas turboalimentado se puede ver fácilmente en las flechas de la figura. Aquí hay un mecanismo clave, que es el sistema de lubricación del eje de la turbina. No subestimes el rodamiento entre las dos palas de la turbina. Su entorno de trabajo es muy duro. No es difícil imaginar que la temperatura de escape del motor es muy alta y necesita girar a una velocidad de más de 654,38 millones de revoluciones por minuto a una temperatura tan alta, lo que impone grandes exigencias a su resistencia a altas temperaturas y al desgaste. . Por eso hay dos agujeros especialmente abiertos en la carcasa de este rodamiento. Parte del aceite lubricante se inyecta a través de estos dos orificios, lo que permite que el eje intermedio flote sobre la película de aceite y gire a alta velocidad, garantizando una mayor confiabilidad y durabilidad.
Los turbocompresores suelen dividirse en diferentes grados en función del diámetro de la turbina. Cuanto mayor es el diámetro de la turbina, mayor es su capacidad para comprimir aire, por lo que cuanto mayor es el valor de impulso, más potencia produce el motor. Sin embargo, el valor de impulso no se puede aumentar indefinidamente. Porque cuanto mayor es el valor de impulso, más calor se libera después de comprimir el aire. Dado que la capacidad de enfriamiento del aire acondicionado central es limitada, el aire caliente en el cilindro puede hacer que la gasolina se queme fácilmente. Esto no sólo no logrará el efecto de sobrealimentación, sino que también disminuirá la potencia del motor. En casos severos, el cilindro puede incluso explotar, provocando que todo el motor quede paralizado. Por lo tanto, el valor del turbo boost se determina mediante cálculos y experimentos estrictos y no se puede cambiar a voluntad.
Dado que un turbocompresor puede aumentar considerablemente la potencia de un coche, ¿por qué no todos los coches están equipados con él? Ciertamente hay una razón para esto. Podemos pensar en la turbina como una parte móvil con una determinada masa, por lo que tarda un poco en acelerar desde parado hasta 654,38+ millones de rpm. Como todos sabemos, cuando el motor está funcionando en velocidad de espera o baja velocidad, el volumen de entrada de aire requerido es pequeño y la velocidad de la turbina es baja. Pero si el motor acelera muy rápidamente en este momento, de repente se necesita una gran cantidad de entrada de aire para aumentar la potencia del motor. En este momento, las palas de la turbina necesitan una cierta cantidad de tiempo para aumentar su velocidad de rotación y el volumen de entrada de aire. Aunque este tiempo no es largo, habrá un retraso importante en la conducción. Este fenómeno se llama turbo lag. Por lo tanto, el conductor obviamente se sentirá un poco abrumado al arrancar y acelerar a bajas velocidades, pero después de aumentar la velocidad del motor, sentirá una repentina oleada de potencia. La gente suele decir que los motores turboalimentados tienen mucha resistencia, y esta es la razón.
Para solucionar el problema del retraso, el Audi TT utiliza una solución de doble turbocompresor. El llamado turbocompresor doble significa instalar dos turbocompresores en el motor. Uno es un turbocompresor de pequeño diámetro y bajo valor, que se utiliza cuando la velocidad del motor es baja; el otro es un turbocompresor de gran diámetro y alto valor; Sólo arranca cuando la velocidad del motor es alta. Esto puede aliviar el fenómeno del retraso del turbo hasta cierto punto, pero no puede solucionar completamente el problema. Pero si el coche está equipado con una transmisión automática, la sensación desagradable causada por el breve retardo del turbo será absorbida por el convertidor de par de la transmisión automática, haciéndola casi imperceptible para el conductor.
Es precisamente debido al problema de retraso común en la tecnología de turbocompresión que muchos fabricantes no la utilizan. Honda, BMW, Ferrari y otros fabricantes de automóviles que enfatizan la capacidad de respuesta del motor nunca han considerado la aplicación de la tecnología de turbocompresor. Pero el turbocompresor también tiene una ventaja obvia, que es que permite que un motor de pequeña cilindrada ejerza la potencia de un motor de gran cilindrada, pero sólo tiene el tamaño de un motor de pequeña cilindrada. Por lo tanto, Porsche es el representante de la introducción de la tecnología de turbocompresión en los coches deportivos de alto rendimiento. Dado que el Porsche 911 Turbo adopta un diseño de motor montado en la parte trasera, el pequeño compartimento del motor no puede albergar un motor de 8 cilindros. Para lograr el efecto de potencia de un motor de 8 cilindros, se instala un turbocompresor en el motor de 6 cilindros opuestos horizontalmente y la potencia de salida alcanza los 420 caballos de fuerza, lo que equivale al nivel de potencia de un motor de 8 cilindros.
Los distribuidores suelen decir que los motores de turbina ahorran más combustible que los motores normales, y es cierto. Pero mucha gente sentirá que un coche con el mismo motor 1.8T consume más combustible que un coche con motor 1.8. ¿Por qué es esto? De hecho, este ahorro de combustible es relativo. La turbina es impulsada por los gases de escape del motor. El movimiento de la turbina no provoca pérdida de potencia del motor. Por el contrario, el aire de admisión comprimido es más potente que el aire de admisión normal. Por lo tanto, se mejora la eficiencia de trabajo del motor. En otras palabras, un motor con la misma cilindrada T funciona de manera más eficiente que usando menos aceite. Así, al comparar el consumo de combustible, no sólo se puede comparar la cilindrada, sino también los coches con la misma potencia. Definitivamente el turbo es más económico.
Actualmente, a muchos fabricantes japoneses les gusta utilizar la tecnología de turbinas. Los representantes típicos son la serie Fuji y Mitsubishi EVO. En Europa, la empresa sueca Shenbao fue la primera en introducir Turbo en los automóviles y, más tarde, Vortex comenzó a utilizar tecnología de sobrealimentación. En Alemania también hay dos fabricantes de automóviles a los que les gusta utilizar turbocompresores. Los modelos representativos de Audi y Porsche son el RS6 y el 911 Turbo. ¡Estos fabricantes de automóviles son hoy los líderes mundiales en la fabricación de motores turboalimentados de alto rendimiento!
Las turbobombas se utilizaron por primera vez en aviones y luego evolucionaron hasta convertirse en automóviles.
¡El principal efecto de trabajo es aumentar la potencia de salida del motor y hacer que el motor sea más potente cuando los accesorios originales son inconvenientes! Sin embargo, el uso de una bomba de turbocompresor también tiene sus propias desventajas, porque su principal potencia de salida es la transmisión de potencia a través de los gases de escape descargados del motor, por lo que su entorno de trabajo es relativamente duro, la temperatura de trabajo es alta y la disipación de calor es muy alta. importante para ello. Ambos modelos de la serie Volkswagen están refrigerados por aceite. Esta es también la razón por la que, cuando más tarde es necesario reemplazar muchas bombas, ¡los gases de escape huelen más o menos a aceite! Debido a que el sello de aceite de la bomba del turbocompresor está dañado y no puede sellar el aceite, el aceite sin sellar también fluye hacia el respiradero de la bomba y se descarga junto con los gases de escape.
A muchos conductores nuevos no les importa o ni siquiera saben a qué prestar atención cuando utilizan el aceite de la bomba del turbocompresor mientras conducen. La siguiente es una breve descripción:
l El arranque en frío requiere que el conductor arranque el motor y lo deje en ralentí durante al menos 30 segundos antes de mover el vehículo en el estado de arranque en frío del motor para evitar la presión del aceite lubricante debido al aceite lubricante. La presión después de que el motor arranca en frío. La potencia insuficiente hace que la bomba de turbina gire demasiado rápido. La lubricación del turbocompresor se logra mediante la presión generada por la bomba de aceite a través de un tubo de aceite especial. Si el vehículo se mueve con entusiasmo después de un arranque en frío, la velocidad y la carga de la bomba del turbocompresor aumentan rápidamente y la presión del aceite es baja, la bomba del turbocompresor se atascará.
2 Detenga el vehículo y apague el motor después de conducir a alta velocidad, porque la bomba del turbocompresor todavía gira a alta velocidad bajo la acción de la inercia. En este momento, la lubricación del eje de la turbina se completa mediante el trabajo de la bomba de aceite. Si el motor se apaga en este momento, toda la lubricación se detendrá inmediatamente y el eje de la turbina giratoria de alta velocidad se atascará debido a una lubricación insuficiente. Por lo tanto, el método de operación correcto es dejarlo en ralentí durante un período de tiempo después de funcionar a velocidad alta. velocidad, unos 90 segundos, y luego.