Turbo-supra alimentarea utilizeaza energia gazelor de evacuare care in mod normal sunt deversate in atmosfera. Debitul de gaze evacuate antreneaza turbina care, la randul sau, antreneaza compresorul montat pe un ax comun cu aceasta.
Prin procedeul de supraalimentare presiunea in colectorul de admisie ajunge la 0,9-1,3 bar peste presiunea atmosferica. Astfel umplerea cilindrilor este imbunatatita iar eficienta volumetrica poate ajunge la 100%. Cresterea cantitatii de aer este acompaniata de cresterea dozei de combustibil injectate ce are ca rezultat cresterea puterii motorului cu pana la 40% comparativ cu un motor aspirat normal de aceeasi capacitate cilindrica.
Principalele avantaje ale supraalimentarii sunt urmatoarele, grupate in continuare:
- reducerea consumului de combustibil - comparativ cu un motor aspirat normal de aceeasi putere vom avea o reducere a consumului de combustibil deoarece se recupereaza energia gazelor de evacuare. Totodata motoarele turbo au o cilindree mai redusa comparativ cu cele aspirate normal de aceeasi putere ceea ce inseamna pierderi prin frecare mai reduse.
Prin procedeul de supraalimentare presiunea in colectorul de admisie ajunge la 0,9-1,3 bar peste presiunea atmosferica. Astfel umplerea cilindrilor este imbunatatita iar eficienta volumetrica poate ajunge la 100%. Cresterea cantitatii de aer este acompaniata de cresterea dozei de combustibil injectate ce are ca rezultat cresterea puterii motorului cu pana la 40% comparativ cu un motor aspirat normal de aceeasi capacitate cilindrica.
Principalele avantaje ale supraalimentarii sunt urmatoarele, grupate in continuare:
- reducerea consumului de combustibil - comparativ cu un motor aspirat normal de aceeasi putere vom avea o reducere a consumului de combustibil deoarece se recupereaza energia gazelor de evacuare. Totodata motoarele turbo au o cilindree mai redusa comparativ cu cele aspirate normal de aceeasi putere ceea ce inseamna pierderi prin frecare mai reduse.
- reducerea raportului putere/greutate motor - acest raport este superior celui care caracterizeaza motoarele aspirate natural.
- puterea motorului nu este afectata de altitudine - odata cu cresterea altitudinii la motoarele aspirate natural puterea este afectata prin reducerea randamentului volumetric al umplerii. La motoarele turbo-supraalimentate refacerea puterii este posibila datorita modificarii regimului de lucru al turbinei.
- puterea motorului nu este afectata de altitudine - odata cu cresterea altitudinii la motoarele aspirate natural puterea este afectata prin reducerea randamentului volumetric al umplerii. La motoarele turbo-supraalimentate refacerea puterii este posibila datorita modificarii regimului de lucru al turbinei.
Componentele agregatului de supraalimentare sunt prezentate si descrise in continuare.
Compresorul
Ansamblul compresor este alcatuit din:
- compresorul rotativ cu paleti
- carcasa
- canalizatia de intrare a aerului
- canalizatia de iesire a aerului
Compresoare folosite au intrarea axiala si iesirea radiala, viteza periferica a paletilor putand atinge 520 m/s.
Ansamblul compresor este alcatuit din:
- compresorul rotativ cu paleti
- carcasa
- canalizatia de intrare a aerului
- canalizatia de iesire a aerului
Compresoare folosite au intrarea axiala si iesirea radiala, viteza periferica a paletilor putand atinge 520 m/s.
Turbina
Componenta ansamblului turbinei cuprinde urmatoarele elemente de baza:
- turbina cu paleti
- carcasa
- intrarea radiala
- iesirea axiala.
Turbina cu paleti este realizata din aliaje de nichel si crom deoarece acestea trebuie sa suporte temperaturi ce pot atinge 1050°C.
Componenta ansamblului turbinei cuprinde urmatoarele elemente de baza:
- turbina cu paleti
- carcasa
- intrarea radiala
- iesirea axiala.
Turbina cu paleti este realizata din aliaje de nichel si crom deoarece acestea trebuie sa suporte temperaturi ce pot atinge 1050°C.
Lagarele turbo-suflantei
Lagarele au rolul de a sustine si unge arborele turbosuflantei, arbore ce se poate roti cu turatii pana la 20.000 rpm. Aceste lagarele pot fi de tipul inelelor sau de tip semicuzineti. In cazul lagarelor de tip inel (bucsa), acestea se rotesc cu jumatate din turatia arborelui turbo-suflantei. Intre inel si arbore precum si intre carcasa si inel exista in permanenta ulei sub presiune din sistemul de ungere al motorului.
In cazul lagarelor tip semicuzineti acestia sunt asigurati contra rotirii si beneficiaza de ungere sub presiune similar ca la arborele cotit al motoarelor. In cazul ungerii insuficiente lagarele se distrug rapid, debitul de ulei necesar fiind ce 8-10 litri/min, iar presiunea de cca. 4 bar. Tendinta actuala este de utilizare a lagarelor avand la baza rulmenti cu ace.
Lagarele au rolul de a sustine si unge arborele turbosuflantei, arbore ce se poate roti cu turatii pana la 20.000 rpm. Aceste lagarele pot fi de tipul inelelor sau de tip semicuzineti. In cazul lagarelor de tip inel (bucsa), acestea se rotesc cu jumatate din turatia arborelui turbo-suflantei. Intre inel si arbore precum si intre carcasa si inel exista in permanenta ulei sub presiune din sistemul de ungere al motorului.
In cazul lagarelor tip semicuzineti acestia sunt asigurati contra rotirii si beneficiaza de ungere sub presiune similar ca la arborele cotit al motoarelor. In cazul ungerii insuficiente lagarele se distrug rapid, debitul de ulei necesar fiind ce 8-10 litri/min, iar presiunea de cca. 4 bar. Tendinta actuala este de utilizare a lagarelor avand la baza rulmenti cu ace.
Controlul presiunii de turbo-supraalimentare
Daca turbo-suflanta ar fi proiectata sa produca maximum de putere la turatia maxima a motorului, aceasta ar avea dimensiuni sporite si o greutate apreciabila a pieselor in miscare de rotatie ceea ce ar afecta timpul de raspuns in cazul turatiilor reduse de functionare. Micsorarea dimensiunilor agregatului este de dorit dar acest lucru se face astfel incat el sa produca un nivel acceptabil de putere in cazul turatiilor reduse si sa raspunda prompt la accelerare.
Utilizarea unui turbocompresor de dimensiuni reduse (turatie ridicata de functionare) creeaza riscul producerii unei suprapresiuni. In aceasta situatie trebuie redusa turatia de functionare a turbinei, lucru realizabil prin intermediul unei supape ce limiteaza debitul de gaze. Aceasta supapa denumita in mod curent „wastegate” este actionata prin intermediul unei tije ce face legatura cu o capsula vacuumatica, functionarea ei fiind pusa in evidenta pe schema bloc din figura de mai jos.
Daca turbo-suflanta ar fi proiectata sa produca maximum de putere la turatia maxima a motorului, aceasta ar avea dimensiuni sporite si o greutate apreciabila a pieselor in miscare de rotatie ceea ce ar afecta timpul de raspuns in cazul turatiilor reduse de functionare. Micsorarea dimensiunilor agregatului este de dorit dar acest lucru se face astfel incat el sa produca un nivel acceptabil de putere in cazul turatiilor reduse si sa raspunda prompt la accelerare.
Utilizarea unui turbocompresor de dimensiuni reduse (turatie ridicata de functionare) creeaza riscul producerii unei suprapresiuni. In aceasta situatie trebuie redusa turatia de functionare a turbinei, lucru realizabil prin intermediul unei supape ce limiteaza debitul de gaze. Aceasta supapa denumita in mod curent „wastegate” este actionata prin intermediul unei tije ce face legatura cu o capsula vacuumatica, functionarea ei fiind pusa in evidenta pe schema bloc din figura de mai jos.
Turbo-suflanta cu geometrie variabila
In vederea mentinerii unor performante ridicate ale motorului, in special cuplul acestuia, atat in regimurile de turatii si sarcini joase, cat si in cele inalte se practica controlul sectiunii de intrare a gazelor arse in rotorul turbinei. Astfel, la regimurile joase, cand debitul si viteza gazelor este redusa, sectiunea de trecere se micsoreaza, accelerand astfel curgerea gazelor si implicit presiunea lor dinamica care actioneaza asupra paletelor rotorului turbinei. Se obtine in acest mod o turatie ridicata a turbinei si in consecinta a compresorului, parametrii aerului refulat fiind apropiati de cei obtinuti in regimurile inalte de lucru ale motorului. Contrar, la turatii si sarcini mari ale motorului, debitul gazelor de ardere, viteza de curgere si presiunea lor dinamica sunt crescute, astfel incat turatia turbinei si compresorului sunt ridicate. Pentru a nu creste excesiv valoarea parametrilor de lucru si in acelasi timp pentru a proteja turbina, sectiunea de trecere se mareste, astfel incat rezistenta gazodinamica a jetului de gaze arse sa fie minima.
In vederea mentinerii unor performante ridicate ale motorului, in special cuplul acestuia, atat in regimurile de turatii si sarcini joase, cat si in cele inalte se practica controlul sectiunii de intrare a gazelor arse in rotorul turbinei. Astfel, la regimurile joase, cand debitul si viteza gazelor este redusa, sectiunea de trecere se micsoreaza, accelerand astfel curgerea gazelor si implicit presiunea lor dinamica care actioneaza asupra paletelor rotorului turbinei. Se obtine in acest mod o turatie ridicata a turbinei si in consecinta a compresorului, parametrii aerului refulat fiind apropiati de cei obtinuti in regimurile inalte de lucru ale motorului. Contrar, la turatii si sarcini mari ale motorului, debitul gazelor de ardere, viteza de curgere si presiunea lor dinamica sunt crescute, astfel incat turatia turbinei si compresorului sunt ridicate. Pentru a nu creste excesiv valoarea parametrilor de lucru si in acelasi timp pentru a proteja turbina, sectiunea de trecere se mareste, astfel incat rezistenta gazodinamica a jetului de gaze arse sa fie minima.
Modificarile de sectiune se pot realiza in doua moduri. Se observa ca la acest sistem de reglare, la turatii si sarcini mici, fluxul de gaze este dirijat aproximativ normal la paleta rotorica, ceea ce imbunatateste mult eficienta procesului. In final, rezulta un agregat mai eficient ce imbunatateste performantele motorului.
Pornirea si oprirea motorului
Pe perioadele de oprire si pornire ale motoarelor prevazute cu turbo-suflante ungerea acestor agregate este deficitara datorita presiunii reduse din sistemul de ungere.
Observatie: Din acest motiv dupa pornire si inainte de oprirea motoarelor nu trebuie sa se accelereze.
Pe perioadele de oprire si pornire ale motoarelor prevazute cu turbo-suflante ungerea acestor agregate este deficitara datorita presiunii reduse din sistemul de ungere.
Observatie: Din acest motiv dupa pornire si inainte de oprirea motoarelor nu trebuie sa se accelereze.
Intercoolerul
Odata cu comprimarea aerului de catre compresor, la iesirea din acesta aerul are o temperatura ridicata ceea ce afecteaza densitatea si odata cu ea eficienta umplerii.
Pentru a combate acest fenomen se apeleaza la racitoare intermediare denumite „intercooler”. Cel mai adesea se utilizeaza intercoolere de tip aer-aer ce reduc temperatura la 50-60°C.
Odata cu comprimarea aerului de catre compresor, la iesirea din acesta aerul are o temperatura ridicata ceea ce afecteaza densitatea si odata cu ea eficienta umplerii.
Pentru a combate acest fenomen se apeleaza la racitoare intermediare denumite „intercooler”. Cel mai adesea se utilizeaza intercoolere de tip aer-aer ce reduc temperatura la 50-60°C.
Reducerea gradului de poluare
Motorul Diesel functioneaza in permanenta cu exces de aer ceea ce il face mai putin poluant decat motorul cu aprindere cu scanteie, cu benzina, in special in ceea ce priveste noxele de CO si HC.
Principalele produse poluante ale motorului diesel sunt NOx si particulele. Dupa cum se cunoaste, NOx -ul se produce datorita excesului de aer si al temperaturilor ridicate din cilindri.
Particulele sunt rezultatul unui exces de combustibil si al arderilor incomplete, in special pe perioada accelerarilor si al functionarilor la rece.
Aceste particule pot duce la colmatarea convertoarelor catalitice. O masura de combatere a colmatarii este aceea de reducere a avansului la declansarea injectiei, la regimuri medii si inalte de functionare a motoarelor (dar nu la regimul maxim).
Motorul Diesel functioneaza in permanenta cu exces de aer ceea ce il face mai putin poluant decat motorul cu aprindere cu scanteie, cu benzina, in special in ceea ce priveste noxele de CO si HC.
Principalele produse poluante ale motorului diesel sunt NOx si particulele. Dupa cum se cunoaste, NOx -ul se produce datorita excesului de aer si al temperaturilor ridicate din cilindri.
Particulele sunt rezultatul unui exces de combustibil si al arderilor incomplete, in special pe perioada accelerarilor si al functionarilor la rece.
Aceste particule pot duce la colmatarea convertoarelor catalitice. O masura de combatere a colmatarii este aceea de reducere a avansului la declansarea injectiei, la regimuri medii si inalte de functionare a motoarelor (dar nu la regimul maxim).
Sistemul EGR
Sistemul EGR permite reducerea concentratiei de NOx prin recircularea unei anumite cantitati de gaze arse. Acestea vor intra in sistemul de admisie si apoi in motor, unde vor avea ca efect reducerea temperaturii in timpul procesului de ardere.
Cantitatea de gaze arse recirculate este riguros controlata astfel incat, de la turatia de ralanti si pana la 3500 rot/min, controlul se face si in functie de informatia primita de calculator de la debitmetrul de aer.
Sistemul EGR permite reducerea concentratiei de NOx prin recircularea unei anumite cantitati de gaze arse. Acestea vor intra in sistemul de admisie si apoi in motor, unde vor avea ca efect reducerea temperaturii in timpul procesului de ardere.
Cantitatea de gaze arse recirculate este riguros controlata astfel incat, de la turatia de ralanti si pana la 3500 rot/min, controlul se face si in functie de informatia primita de calculator de la debitmetrul de aer.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu
Opinia ta conteaza !