¿Cómo la turboalimentación de un motor reducido reduce su economía de combustible?

Answer 1

Vamos a repasar algunos conceptos básicos aquí
Un motor de cuatro tiempos tiene una carrera que produce potencia y 3 carreras que consumen potencia (lo que mantiene el motor en funcionamiento). El objetivo final es reducir la cantidad de energía que consume el motor para hacerlo más eficiente.

Ahora reducir el consumo de energía durante la carrera de succión / admisión es el propósito del turbocompresor. Un turbocompresor utiliza básicamente la energía cinética de los gases de escape (que normalmente no se utiliza en un motor sin turbocompresor) para proporcionar aire / gases comprimidos en el colector de entrada.

Citando de Wikipedia
“En los motores de pistón de aspiración normal, los gases de admisión son” empujados “hacia el motor por la presión atmosférica que llena el vacío volumétrico causado por la carrera descendente del pistón (que crea un área de baja presión), similar a la extracción de líquido con una jeringa. La cantidad de aire realmente inspirada, en comparación con la cantidad teórica si el motor pudiera mantener la presión atmosférica, se llama eficiencia volumétrica. El objetivo de un turbocompresor es mejorar la eficiencia volumétrica de un motor aumentando la densidad del gas de admisión (generalmente aire) “.

Por lo tanto, el uso de un turbocompresor ha reducido una parte de la energía que el motor consume para sí mismo, lo que lo hace disponible para un uso sensible, como poner en marcha un automóvil. Este es el aumento de potencia visto después de la turboalimentación de un motor normalmente aspirado. Además, dependiendo de la demanda de potencia, el motor puede reducirse, lo que se hace generalmente reduciendo el número de cilindros o la capacidad cúbica.

En teoría, suponiendo que todos los demás parámetros permanezcan iguales
El aumento de la potencia de un motor turboalimentado se refleja como más par disponible en el cigüeñal del motor (a determinadas rpm dentro de la banda de potencia) que un motor idéntico que se aspira naturalmente. Con un mayor par de salida, el motor turboalimentado puede combinarse con una caja de cambios con relaciones de transmisión más bajas. Por lo tanto, el motor puede permanecer a una velocidad más baja y producir la potencia requerida. RPM más bajas, lo que significa un menor número de cargas por minuto y, por lo tanto, un menor consumo de combustible. Esta es una explicación bastante cruda, pero espero que responda al punto de relación aire-combustible.

Answer 2

La pregunta tiene detalles;

Pude ver cómo aumenta la potencia de salida, pero no pude entender cómo se mejora la economía de combustible.

Como la relación aire-combustible debe mantenerse, se consumirá más combustible por carga. Esto es contrario a la intuición.

Por un par de razones, descontaré la reducción de peso y fricción que va a un motor con menos cilindros.

No solo se convierte la energía mecánica del escape dirigido, sino que también se desperdicia energía térmica, el gas expandido por calor también impulsa el carrete.

En segundo lugar, el turbo no produce un arrastre completo todo el tiempo, hay una compuerta de desperdicio que alivia la acumulación de contrapresión cuando no hay demanda.

Tercero, un turbo reduce inherentemente el sonido de escape

Un escape sintonizado bien diseñado puede diseñarse con una amortiguación restringida más baja y aún así disfrutar de una reducción de ruido adecuada.

Lo mas importante de todo;

El turbo está disponible, el motor no está quemando menos combustible por caballos de fuerza cuando se activa el turbo, pero;

Tiene un motor con menor consumo de combustible cuando no hay demanda

Acelerando rápidamente a la velocidad de crucero dado un automóvil con el mismo peso, podría quemar el mismo combustible, sin embargo, cuando lleguemos a la velocidad de crucero disfrutaré de un menor consumo de combustible.

Mi pequeño y pequeño motor Lnf 2.0 en el solstice gxp con melodía tiene un motor de 4 cilindros y 120 caballos de fuerza mientras se aspira naturalmente

Enrollado, el motor obtiene alrededor de 300 caballos de fuerza, 350 libras de torque, mientras que en demanda estoy quemando aproximadamente el mismo combustible, posiblemente más, como un motor de caballos de fuerza equivalente que se aspira naturalmente

Acabo de ir a la playa para ver el consumo de combustible, dependiendo del equipo, completamente enrollado, pétalo al cortafuegos, todos los 300 caballos de fuerza, 350 libras de torque, obtengo entre 3 y 7 millas por galón, pero en control de crucero, sin enrollar no impulso, haciendo 55 obtengo alrededor de 40 mpg

Answer 3

La turboalimentación aumenta el desplazamiento lógico de un motor. Esto mejorará naturalmente la cantidad de energía que puede entregar. Por lo tanto, generalmente puede obtener mucha más potencia del mismo motor con la misma configuración.

Reduzca el combustible suministrado al motor por ciclo y aún obtendrá un poco más de potencia en comparación con el motor de aspiración natural al tiempo que mejora la economía de combustible.

Lectura adicional:

Answer 4

Un motor pequeño (de aspiración natural) está “luchando” con el peso del automóvil; la eficiencia del combustible no es tan buena. Tener un motor pequeño (1.3L de aspiración natural con 75 CV y ​​125 Nm, por ejemplo) en un chasis pesado afectará en gran medida el consumo de combustible y el rendimiento no es excelente.

Al agregar un turbocompresor en este motor, esto sucederá:

• Use gases de escape para obtener impulso para aumentar la potencia y el par
• Al tener más potencia y más torque, el motor no estará “luchando” con el peso del auto tanto
• Los niveles de rendimiento aumentan

En general, agregar un turbocompresor es más eficiente.

En cuanto a la reducción de personal, pasó de un 4.0L V8 (BMW M3 E92) a un 3.0 L Twin-Turbocharged (M4) esto sucedió:

M3 E92

• Consumo medio de combustible (oficial) – 12,4 L / 100 km
• Potencia: 420 CV a 8250 rpm
• Par: 400 Nm a 3900 rpm
• Peso – 1680 kg

M4 / M3 F30

• Consumo medio de combustible (oficial) – 8.8L / 100 km
• Potencia: 431 CV de 5500 a 7300 rpm
• Par: 550 Nm de 1850 a 5500 rpm
• Peso – 1520 kg

Entonces, como puede ver, es por eso que la reducción de tamaño es eficiente: aumenta la potencia y el par en todo el rango de revoluciones, tener un par máximo de 1850 a 5500 significa que el motor mueve el automóvil fácilmente. Pesando menos y teniendo menos pistones (6 en lugar de 8), más potencia y más torque => mejor eficiencia.

Answer 5

Es curioso que el gas de escape impulse la turbina en un turbocompresor, ¿eso no provocaría una contrapresión en los pistones durante la carrera ascendente para agotar el gas gastado? Si es así, ¿compensaría eso la ganancia de presión positiva durante la carrera de admisión del turbocompresor?

La densidad de gas / combustible aumenta con un turbocompresor, lo que ayuda a aumentar la potencia de salida. Eso a su vez requerirá mejores rodamientos y otros componentes para hacer frente a la mayor potencia de salida. ¿Si? Esta podría ser una de las muchas razones por las que los precios no bajan con un motor más pequeño (además de la inflación y los márgenes más altos).

Dado que hay un retraso de tiempo con un turbocompresor; lo que significa que no obtiene una respuesta de potencia instantánea cuando presiona el pedal del acelerador, se han utilizado sobrealimentadores para proporcionar esa respuesta de potencia instantánea. Entonces, comencé a hacer un diseño de sistema de un turbocompresor conectado a un generador de energía para cargar un paquete de energía de iones de litio separado (pequeño) que puede manejar sobretensiones de alta potencia con un ciclo de vida útil alto. El sobrealimentador extraería energía de este paquete de energía. Entonces, respuesta de potencia casi instantánea.

¿Qué piensan ustedes / chicas? Si crees que esto vale la pena, comenzaré a buscar un turbocompresor y un generador. Solo necesito saber aproximadamente cuánto HP o kW se necesitarían para el sobrealimentador por cada litro de cilindrada del motor. Supongo que usar el tamaño del turbocompresor sería un buen comienzo. Se alienta a cualquier experto en turbocompresores a que intervengan. Gracias.

Answer 6

¡Sencillo! Usemos números.

(Tenga en cuenta que hay una tubería de retorno que devuelve el exceso de combustible al almacenamiento).

Si la relación AF es 15: 1, para 15 metros cúbicos de aire, se necesita 1 metro cúbico de combustible. El resto será devuelto al depósito. Con el turbo, se permiten 30 metros cúbicos de aire, por lo que se necesitarán 2 metros cúbicos de combustible. Por lo tanto, se incrementa la potencia por golpe. Solo se necesita una mayor cantidad de combustible hasta cierto nivel.

La economía de combustible se produce cuando el tiempo necesario para alcanzar el movimiento de inercia del automóvil se reduce abundantemente. En un punto, el eje girará con la máxima fuerza de inercia. (Cuando el automóvil se mueve con inercia, la potencia del motor no se necesitaría mucho para el empuje). Más rápido hacia la fuerza de inercia, por lo tanto, más rápida confiabilidad en mucha fuerza externa (en mucho combustible). En la marcha óptima (generalmente en la marcha superior), se necesita una fuerza externa baja, se necesita menos combustible para la carrera de potencia. Si el turbo puede ‘apagarse’ a esta velocidad de inercia, SE PUEDE AHORRAR MÁS COMBUSTIBLE porque a alta velocidad, el motor inhalará más aire innecesario, debido a la alta velocidad de flujo de los gases de escape.

Answer 7

Y eso significaba reducir el tamaño de los motores. En la década de 1980, la tecnología turbo estaba evolucionando y los fabricantes de automóviles los instalaron para aumentar la potencia de estos motores más pequeños. Pero los turbos prometieron más que solo potencia: también prometieron beneficios de economía de combustible.
Los turbos fueron facturados como una forma de tener la economía de combustible de un motor de cuatro cilindros con la potencia de un Six. Eso es lo que los fabricantes de automóviles reclaman hoy. Teóricamente tiene sentido porque el turbo utiliza parte de la energía de escape normalmente desperdiciada. Y reducir el tamaño de los motores reduce las pérdidas termodinámicas y de fricción.
Los turbos siempre han sido efectivos para aumentar la potencia específica de un motor, también conocida como la salida por desplazamiento. Un motor turbo de cuatro cilindros y 2.0 litros puede igualar fácilmente la potencia del V6 de 3.0 litros con aspiración natural, por ejemplo.
La reducción de la temperatura de la corriente de escape para evitar que el turbo falle, requiere agregar combustible extra gastado. Los turbos modernos se benefician de una carcasa de acero inoxidable (en lugar de hierro fundido) y turbinas mejoradas de aleación de níquel.

Entonces, ¿cuánto combustible puede ahorrar un motor de gasolina turboalimentado? Un motor turbo de gasolina pequeño y moderno ahorrará entre un 8 y un 10 por ciento en comparación con un motor más grande que produce una potencia y un par similares. También hay beneficios secundarios para el turbocompresor de motores pequeños, como el peso reducido EcoBoost V6 es 30 libras más ligero que un V8.

Answer 8

A carga parcial, un motor de gasolina reduce la cantidad de aire que ingresa al motor, lo que corresponde a la cantidad reducida de combustible. Lo hace mediante el uso de la válvula de mariposa para crear una restricción en la ingesta. Esto funciona, pero no es muy eficiente ya que el motor tiene que aspirar el aire más allá de la restricción.

Por lo tanto, un motor más pequeño es generalmente más eficiente durante el crucero: la potencia máxima reducida significa que a una velocidad constante, la válvula de mariposa se abre aún más en comparación con el motor más grande. Debido a que funciona a una fracción mayor de su potencia, se reducen las pérdidas de carga parcial y se mejora la eficiencia.

Sin embargo, el pequeño motor significa que la capacidad de conducción se ve afectada: la potencia máxima se reduce. Aquí es donde entra el turbocompresor. Al comprimir el aire de admisión, se puede atraer más aire al motor, y con él combustible adicional para aumentar la potencia máxima nuevamente, dando la misma potencia que el motor más grande que reemplazó. Pero a carga parcial, la presión de refuerzo se reduce (debido a que menos gases de escape hacen girar el turbo) y el motor se “comporta” de manera similar a un pequeño motor de aspiración normal. Es esta combinación de eficiencia de motor pequeño y potencia de motor grande lo que ha hecho que los motores turboalimentados y reducidos sean una vista común.

Answer 9

Funciona porque el motor reducido tiene menos fricción y / o cilindros para seguir funcionando. Los motores de los automóviles no utilizan toda la potencia todo el tiempo, por eso es beneficioso.

3.0 V6 hace 240 hp
2.5 turbo I4 hace 240 hp

Si ambos están produciendo potencia total todo el tiempo, entonces usarán el mismo combustible, o el turbo podría usar un poco menos.

Cuando navegue a bajas velocidades, no necesitará más de aproximadamente 30 hp, por lo que puede reducir el tamaño del motor y acelerarlo.

Answer 10

cuando el motor se reduce, reduce directamente la fricción en comparación con la misma potencia de salida Motor de aspiración natural. lo que ayuda a lograr una mejor economía de combustible en comparación con el mismo motor NA de mayor potencia.

Lo segundo es el aspecto del peso, cuando reduce el peso del motor reduciendo el tamaño, reduce el peso total del vehículo y aumenta la relación potencia / peso del motor, lo que nuevamente ayuda a mejorar la economía de combustible.

Answer 11

Realmente no. Los propietarios de los nuevos motores reducidos comúnmente informan que no pueden acercarse a la economía de combustible reclamada por el fabricante. Por ejemplo:

Pobre economía de Ford EcoBoost

El EcoBoost 1.0 de 125 hp solo obtiene unos pocos MPG más que mi Swift Sport, que también es de 125 hp, pero lo hace a la antigua, con un motor 1.6 de 4 cilindros y doble leva.