El turbocompresor es en realidad un compresor de aire que comprime el aire para aumentar la entrada de aire. Empuja la turbina en la cámara de la turbina por la fuerza de inercia de los gases de escape descargados del motor. La turbina impulsa el impulsor coaxial, y el impulsor presiona el aire enviado por la tubería del filtro de aire para presurizarlo en el cilindro. Cuando aumenta la velocidad del motor, la velocidad de escape y la velocidad de la turbina también aumentan sincrónicamente, el impulsor comprimirá más aire en el cilindro, la presión del aire y el aumento de la densidad pueden quemar más combustible, y la potencia de salida del motor puede aumentar aumentando la cantidad de combustible y ajustando la velocidad del motor en consecuencia. Los autos de competencia generalmente están equipados con turbocompresores en el motor para hacer que el vehículo genere más potencia. El motor genera energía al quemar combustible en el cilindro. La cantidad de entrada de combustible está limitada por la cantidad de aire absorbida en el cilindro, y la potencia generada también será limitada. Si el rendimiento operativo del motor ha sido óptimo, los vehículos con turbocompresores actualmente lanzados en el mercado en China incluyen principalmente Audi 1.8T y Passat 1.8T y luego aumentan la potencia de salida solo comprimiendo más aire en el cilindro para aumentar el volumen de combustible y mejorar la capacidad de trabajo de combustión. En las condiciones técnicas actuales, el turbocompresor es el único dispositivo mecánico que puede aumentar la potencia de salida del motor sin cambiar la eficiencia de trabajo.
La máxima ventaja del turbocompresor es que puede mejorar en gran medida la potencia y el par del motor sin aumentar el desplazamiento del motor. En general, la potencia y el par del motor después de que se instale el sobrealimentador debe aumentar en un 20% - 30%. La desventaja del turbocompresor es la histéresis, es decir, porque la inercia del impulsor responde lentamente al cambio repentino del acelerador, los retrasos del motor para aumentar o reducir la potencia de salida. Para que el vehículo acelere o supere repentinamente, será un poco impotente.
Primero, hablemos sobre el principio de estructura general del turbocompresor. El turbocompresor de escape está compuesto principalmente de rueda de bomba y turbina, y por supuesto, hay otros elementos de control. El impulsor de la bomba y la turbina están conectados por un eje, es decir, el rotor. El gas de escape descargado del motor impulsa el impulsor de la bomba. El impulsor de la bomba impulsa la turbina para que gire. Después de que la turbina gira, el sistema de admisión se presuriza. El sobrealimentador se instala en el lado de escape del motor, por lo que la temperatura de trabajo del sobrealimentador es muy alta, y la velocidad del rotor es muy alta cuando el sobrealimentador está funcionando, lo que puede alcanzar cientos de miles de revoluciones por minuto. Tal alta velocidad y temperatura hacen que la aguja mecánica o el rodamiento de bolas comunes no puedan funcionar para el rotor. Por lo tanto, el turbocompresor generalmente adopta el rodamiento flotante completo, que es lubricado por el aceite del motor y enfriado por el refrigerante. Anteriormente, los turbocompresores se usaban principalmente en motores diesel, pero ahora algunos motores de gasolina también usan turbocompresores. Debido a diferentes modos de combustión de gasolina y diesel, el motor adopta la forma de turbocompresor.
El motor de gasolina es diferente del motor diesel. Entra en el cilindro no por aire, sino por la mezcla de gasolina y aire. La presión excesiva conducirá a la detonación. Por lo tanto, la instalación del turbocompresor debe evitar la deflagración. Hay dos problemas relacionados involucrados, uno es un control de alta temperatura y el otro es el control del tiempo de encendido.
La temperatura y la presión durante la compresión y la combustión del motor de gasolina aumentarán y la tendencia de la deflagración aumentará después de la sobrealimentación forzada. Además, la temperatura de escape del motor de gasolina es más alta que la del motor diesel, y no es adecuada para aumentar el ángulo superpuesto de la válvula (el momento en que la entrada y las válvulas de escape se abren al mismo tiempo) para fortalecer el enfriamiento del escape. La reducción de la relación de compresión causará una combustión insuficiente. Además, la velocidad del motor de gasolina es más alta que la del motor diesel, y el flujo de aire cambia enormemente, lo que provoca fácilmente el retraso de reacción del turbocompresor. Para una serie de problemas de motor de gasolina utilizando turbocompresores, los ingenieros han realizado mejoras específicas una por una, de modo que el motor de gasolina también puede usar el turbocompresor de escape.
Intercooler (intercooler)
La temperatura aumenta, lo que no solo afecta la eficiencia de carga, sino que también causa fácilmente la deflagración. Por lo tanto, se instalará el equipo para reducir la temperatura del aire de entrada, que es el intercooler. Se instala entre la salida del turbocompresor y el tubo de admisión para enfriar el aire que ingresa al cilindro. El intercooler es como un radiador, enfriado por aire o agua, y el calor del aire se disipa a la atmósfera a través del enfriamiento. Se prueba que el intercooler con buen rendimiento no solo puede mantener la relación de compresión del motor a un cierto valor sin deflagración, sino también mejorar la presión de admisión y la potencia efectiva del motor al reducir la temperatura.
Rueda de compresor
Debido al amplio rango de velocidad de motor de gasolina y un gran cambio de flujo de aire, el contorno del impulsor de compresión del turbocompresor es un impulsor de pared ultradelgado de superficie ternaria compleja. En general, hay 12 ~ 30 cuchillas dispuestas en la curva radial. El grosor de la cuchilla es inferior a 0,5 mm, que está hecho de aluminio mediante un método de fundición especial. La forma de la cuchilla afecta directamente el rendimiento del motor de turbocompresión. Cuanto más razonable sea el ángulo de la forma del impulsor, más ligera es la masa, más sensible es el comienzo del impulsor y menor es el "retraso de reacción" del defecto natural del turbocompresor.
Toca el sensor
Además de reducir la posibilidad de deflagración al reducir la temperatura, también se usa un sensor de deflagración. Su función es que cuando ocurre la deflagración, el sensor retroalimentará inmediatamente la información al sistema de control de la ECU del motor (unidad de control electrónico), retrasa ligeramente el tiempo de encendido y volverá a la sincronización de encendido normal cuando la deflagración no se produce.
Como la velocidad del motor de gasolina del automóvil es más alta que la del motor diesel, la velocidad de flujo de aire es rápida y el rango de cambio es grande, el turbocompresor del automóvil tiene mayores requisitos. El sistema de inyección electrónica se ha utilizado ampliamente en los motores de automóviles modernos. Con la cooperación de la tecnología de control electrónico y los nuevos materiales, el turbocompresor se utilizará ampliamente en los motores de gasolina.
Los turbocompresores de escape para automóviles están equipados con trastornos de turbina de una sola entrada, es decir, solo se usa la energía a presión de los gases de escape y no se necesita otra energía auxiliar. Debido al gran rango de velocidad del motor del automóvil, el turbocompresor de gases de escape debe estar equipado con un dispositivo de ajuste, de modo que el motor pueda obtener una presión de sobrealimentación relativamente constante dentro de un cierto rango de velocidad. Además, el motor de gasolina se enciende por la encendido, y su relación de compresión está limitada dentro de un cierto rango. Demasiado alto causará detonación. Por lo tanto, también hay un mecanismo de detección y control de deflagración para ajustar el ángulo de avance de la encendido en cualquier momento.
El turbocompresor de gas de escape de un automóvil generalmente se instala cerca del tubo de escape. La turbina y el impulsor se instalan respectivamente en la cámara de la turbina y el sobrealimentador. Los dos están conectados de forma coaxial y rígida y giran sincrónicamente.
En la actualidad, el dispositivo de regulación del turbocompresor se ajusta principalmente en el lado del escape. Cuando no hay necesidad de sobrealimentación, como el ralentí o el precursor de detonación, parte del escape se descargará a través de la válvula de derivación sin ingresar al turbocompresor. Cuando la velocidad del motor alcanza las 1800 rpm, la válvula solenoide cierra la válvula de derivación para dirigir el flujo de escape a un lado de la turbina y girar la turbina. Además, otro diseño es ajustar el ángulo de la cuchilla de la turbina, ajustar la velocidad de la turbina cambiando la resistencia, cambiando así el volumen de sobrealimentación.
El enfriamiento del aire permitirá que el aire se reduzca y aumente su densidad, llene más aire con el mismo volumen y evitará la deflagración. Por lo tanto, los turbocompresores de los automóviles están equipados con intercoolers, que generalmente se enfrían por aire. Los intercoolers se instalan frente a, al lado o en una posición separada del radiador del motor, y se enfrían por el flujo de aire que se aproxima del automóvil o el ventilador en sí.
La parte clave del turbocompresor es el rodamiento. Este tipo de rodamiento nombrado según la forma de lubricación se llama "rodamiento flotante completo", con una velocidad de trabajo extremadamente alta y un entorno de trabajo duro. Por lo tanto, es muy importante garantizar la lubricación. Si el suministro de aceite es lento debido a la baja presión de aceite, el rodamiento se dañará y el turbocompresor fallará. Dicha falla no ocurrirá durante el inicio normal del motor, pero si el motor se inicia por primera vez después de que se reemplace el aceite y el filtro de aceite, el suministro de aceite será lento y el rodamiento será falta de lubricación de aceite. En este caso, el motor debe funcionar a ralentí durante aproximadamente 3 minutos después del inicio. No aumente directamente la velocidad a la velocidad de inicio del turbocompresor. Del mismo modo, no detenga el motor inmediatamente después de conducir a alta velocidad o cuesta arriba. Mantenga el motor en funcionamiento a la velocidad de ralentí durante aproximadamente 1 minuto para que el rodamiento del turbocompresor aún no se cargue de aceite. Por lo tanto, el conductor del vehículo que usa el turbocompresor debe seguir las instrucciones del fabricante y prestar mucha atención a la calidad del aceite del motor. El vehículo turbocompresor no debe operarse como un vehículo general.
(1) Válvula solenoide, (2) cámara de combustión del cilindro, (3) intercooler, (4) filtro de aire, (5) rueda del compresor, (6) turbina, (7) actuador
Por lo tanto, para este principio de estructura, preste atención a algunos problemas al usar este motor:
El motor debe funcionar a ralentí durante un tiempo después de comenzar a hacer que el aceite lubricante alcance una cierta temperatura y presión de funcionamiento, para evitar el desgaste acelerado e incluso la incautación debido a ningún aceite en el rodamiento cuando la carga aumenta repentinamente.
Cuando se detiene el vehículo, porque la rotación del rotor del sobrealimentador tiene una cierta inercia, el motor no debe detenerse inmediatamente, y el motor debe funcionar a baja velocidad durante un período de tiempo para hacer que la temperatura y la velocidad del rotor del sobrealimentador disminuyan gradualmente. Apagado inmediatamente el motor hará que el aceite pierda presión y el rotor se dañará debido a la falla de lubricación al girar por inercia.
Verifique con frecuencia la cantidad de aceite para evitar la falla del rodamiento y la apariencia de piezas giratorias debido a la falta de aceite.
Reemplace el aceite del motor y filtre regularmente. Debido a los altos requisitos para el aceite lubricante del rodamiento flotante completo, use el aceite del motor con la marca especificada por el fabricante.
Limpie y reemplace el elemento del filtro de aire regularmente. El filtro de aire sucio aumentará la resistencia de admisión y reducirá la potencia del motor.
Verifique con frecuencia la atracción del sistema de admisión. La fuga hará que el polvo sea absorbido en el sobrealimentador y el motor, y dañe el sobrealimentador y el motor.
Como la precisión del cojinete del rotor del turbocompresor es muy alto y los requisitos del entorno de trabajo para el mantenimiento e instalación son muy estrictos, el sobrealimentador se reparará en la estación de mantenimiento designada en caso de falla o daño.
En los últimos 30 años, los turbocompresores se han utilizado ampliamente en muchos tipos de vehículos. Presentan las deficiencias de algunos motores de aspiración natural, para que el motor pueda aumentar la potencia de salida en más del 10% sin cambiar el volumen de escape. Por lo tanto, muchos fabricantes de automóviles adoptan esta tecnología de sobrealimentación para mejorar la potencia de salida del motor, a fin de realizar el alto rendimiento del sedán.
