FUNCTIONARE TURBOSUFLANTA

Scris de Soferul echipei Autoconcret   

SîmbÃtÃ, 25 Noiembrie 2006

FUNCTIONARE TURBOSUFLANTA

A inceput sa fie omniprezenta pe mai toate masinile diesel. Daca pina acum 5-6 ani era asociata cu motoarele sport si cu performantele deosebite, turbina a devenit un lucru comun in zilele noastre. Dar pina sa ajunga aici a fost drum destul de lung. Am sa va prezint pe scurt evolutia. Inginerii de motoare au urmarit intotdeauna 2 scopuri primordiale: putea maxima obtinuta cu un consum minim de combustibil. Daca initial consumul de combiustibil nu a fost o prioritate obtinerea de puteri mari a fost tot timpul o prioritate.

Initial marirea puterii s-a facut prin marirea numarului de cilindri. S-a pornit de la motorul cu un cilindru si s-a ajuns pina la motoare cu 6 cilindri in linie. Dar s-a ajuns la o limitare datorita faptului ca un numar mai mare de 6 cilindri necesita solutii speciale de rigidizare a carterului motor si a arborelui cotit. Aceastea costa mult si ingreuneaza motorul. Lupta se da in felul urmator: motoare de puteri cat mai mari care sa fie cat mai usoare, sa consume cat mai putin si sa ocupe cat mai putin spatiu ca si volum. Ca un exemplu la ceea ce am spus mai devreme o firma germana producatoare de motoare militare de tanc a produs un motor care produce 1000 de cai si ocupa doar un metru cub. 1000 de cai la un motor de tanc nu e acelasi lucru ca 1000 de cai ai Veyronului. Este diferenta de cuplu motor. La tanc acesta este primordial.Dupa marirea numarului de cilindri s-a incercat marirea cursei pistonului. Marirea cursei pistonului duce la o marire a presiunii pe cursa de compresie ceea ce insemana ca si combustibilul trebuie introdus cu presiune mai mare in cilindru, ceea ce a dus din nou la o limitare. Limitarea a fost data si de inaltimea motorului care, nu poate fi oricat de inalt, datorita faptului ca trebuie sa incapa sub capota. Aceasta limitare a fost data mai mult de considerente estetice.Combinind dorinta de a mari numarul de cilindri si cursa mai mare a pistonul au aparut moroarele in V. Motoarele in V au avantajul ca se poate mari numarul de cilindri fara a afecta rigiditatea arborelui cotit.Urmatoarea etapa a fost marirea presiunii aerului admis in cilindru. Marind presiunea aerului admis se poate introduce o cantitate mai mare de aer in acelasi spatiu, deci si mai mult combustibil, ceea ce duce implicit la marirea puterii. Initial au aparut compresoarele mecanice care erau montate pe arborele cotit. Aveau dezavantajul ca puterea obtinuta ca surplus dintre puterea obtinuta prin marirea presiunii aerului de admisie si cea folosita pentru comprimarea aerului nu avea un randament foarte bun.Urmatoarea etapa a fost aparitia turbosuflantelor. Turbosuflantele au avantajul ca folosesc pentru comprimarea aerului energia produsa de deplasarea gazelor de ardere. Astfel se foloseste mult mai eficient puterea obtinuta din acest proces. Urmatoarea etapa a fost, datorita maririi presiunii aerului si incalzirii acestuia pe timpul acestui proces, introducerea intercoolerului.

Urmatoarea etapa a fost introducerea turbosuflantei cu geometrie variabila pentru a maximiza presiunea obtinuta in diferitele faze de functionare ale motorului.Urmatoarea etapa, dar care nu este comerciala, este folosita in tehnologia militara pe 2 tancuri. Unul frantuzesc numit Lecrerc si care foloseste o tehnologie de supra alimentare cu camera separata de presiune si al doilea este tancul americam M1 Abrams care foloseste un motor turbina dezvoltat dupa tehnologia aviatica. Despre astea 2 nu o sa vorbim in acest articol pentru ca nu fac obietul nostru.Asa cum am scris in articolul de la Tuning (pe care v-as ruga sa-l cititi pentru ca acolo descriu functionare de principiu a motorului) pentru a obtine puteri mai mari este nevoie de mai mult aer . intr-o cantitate data de aer poate arde doar o cantitae fixa de combustibil data de raportul stoechiometric aer-combustibil. Deci daca marim cantitatea de aer putem mari cantitatea de combustibil marind astfel puterea. La un volum fix (volumul dat de dimensiunile camerei de ardere) singura modalitate de a mari cantitatea de aer este aceea de a-I mari presiunea. Marirea presinii duce in schimb la incalzirea aerului de admisie. Dupa cum stim, ca arderea sa fie optima (adica sa obtinem putere maxima dintr-o anume cantitate de combustibil ? spun asta datorita faptului ca se considera ca combustibilul este cel care trebuie dramuit si nu aerul, dar vom ajunge si la momentul cand ne vom gandi cum sa dramuim aerul) trebuie ca amestecul sa se formeze in proportii stoechiometrice si la o anumita temparatura optima. O sa revin asupra acestui aspect mai tarziu. Turbosuflanta, dupa cum ii

spune numele este formata dintr-o turbina si o suflanta. Turbina este pusa in miscare de gazele de ardere. Turbina este lagata de suflanta printr-un ax. Rotirea turbinei cu o anumita viteza se transmite prin ax la suflanta care se va roti cu aceiasi viteza. Suflanta functioneaza ca un compresor rotativ pentru aerul care intra in ea. Turbina este fixata pe galeria de evacuare, iar suflanta pe galeria de admisie asa cum se vede si din poze. Aerul comprimat se incalzeste. Cu cat creste presinea cu atat aerul se incalzeste mai tare. Deoarece el trebuie sa ajunga in cilindri la o anumita temperatura, pe traseu trebuie racit. Astfel a aparut necesitatea aparitiei intercoolerului. Rolul intercoolerului, care este pozitionat intre suflanta si motor, este de a raci aerul comprimat de suflanta astfel incat in cilindri sa ajunga la temperatura optima aprox 20 grade celsius). Teoretic este simplu, practic insa este mai complicat. Turbosuflanta este o piesa de mare finete, partile cele mai solicitate ale ei sunt lagarele. Axul turbinei se roteste cu 40.000 de rotatii pe minut, de aceea lagarele sunt hidraulice, pe pelicula de ulei. De aceea este recomandat sa folositi uleiuri de calitate la masinile dotate cu turbosuflanta.Datorita faptului ca turbina nu furnizeaza aceiasi presiune la turatii diferite a aparut necesitatea geometriei variabile. Astfel palele suflantei isi pot modifica unghiul de atac pentru a putea da presiune mare si la turatii mici. Modificare unghiului de ataca se poate face electronic sau vacuumatic. Modificare geometriei se face in functie de turatia si sarcina motorului.Nu am discutat pina acum despre tipul motorului. De obicei turbina se monteaza pe masinile diesel si, in functie de timpul de rapuns pe care il are (timpul de raspuns este timpul care se scurge de la apasarea aceleratiei pina la aparitia efectului de accelerare), determina performantele dinamice ale masinii. Exista si variante de motorele pe benzina dotate cu sisteme de supraalimentare. Montarea unei turbosuflante pe un motor pe benzina este o treaba pe care doar citiva producatori renumiti si-o permit deoarece exista riscul aparitiei detonatiei. Pentru a evita acest risc producatorii folosesc sisteme performante de management ale aprinderii si arderii. Totusi nu toti producatorii au trecut la sistemul turbosuflanta, de ex Mercedes pasatrand pentru anumite motoare pe benzina sistemul cu compresor mecanic.

Ultima actualizare ( SîmbÃtÃ, 21 Iulie 2007 )