¿Cómo funciona el motor turbo en un automóvil?

Un turbocompresor es un dispositivo de inducción forzada . Fuerza más aire, y por lo tanto más oxígeno, en su motor. Esta usado:
1. Para aumentar la potencia de salida de un diseño de motor existente.
2. Para un requisito de potencia dado, poder crear un CC más pequeño y, por lo tanto, un motor más eficiente en combustible.

La cantidad de energía generada por un motor depende de la cantidad de combustible que quema, y ​​la cantidad de combustible quemado depende de la cantidad de aire disponible. Un turbocompresor básicamente entrega aire comprimido más denso a la cámara de combustión, aumentando así algo llamado eficiencia volumétrica del motor. Lo que básicamente significa que quemas todo tu combustible de manera más eficiente y completa, generando mayor potencia.

Como conductor, para un típico automóvil de pasajeros con motor diesel en India, puede experimentar el funcionamiento de un turbocompresor cuando pone en marcha su automóvil en primera marcha. Llegue a alrededor de 1500 RPM, y dependiendo de la marca y modelo de su automóvil, sentirá una patada / aumento en la aceleración después de este punto. Ese es el turbo que entra en acción, y esto sucederá en cada marcha, después de cruzar ciertas RPM predefinidas. Puedes decir esto especialmente fácilmente en las autopistas, donde para la parte inicial, pones el pie en el pedal del acelerador y no sucede nada explosivo. Luego, después de cruzar esas RPM, escuchas un sonido de silbido y sientes una patada.

Lo que me lleva a la parte ‘turbo’ del turbocompresor, que es una turbina que funciona con la energía del escape del motor, que alimenta el compresor. Para que el compresor del turbocompresor genere suficiente presión de “impulso”, la turbina debe girar lo suficientemente rápido. “Suficientemente rápido” aquí generalmente significa más de 50,000 RPM (las velocidades máximas pueden cruzar 2 lakh RPM en algunos turbos). La turbina se enrolla solo cuando la presión / cantidad de gases en el lado de escape cruza un cierto punto, lo que ocurre después de alcanzar suficientes RPM. De ahí el retraso. Reducir este “turbolag” es un gran desafío para los diseñadores. Puede ser superado por algo llamado turbocompresor de geometría variable, ¡pero ese es un tema para otra pregunta!

Creo que la razón por la que un turbo es genial es porque utiliza energía de escape, que de otra forma se desperdiciaría en la atmósfera. También está el sobrealimentador, que realiza la misma función de entregar aire comprimido, solo que funciona directamente fuera del motor a través del acoplamiento mecánico, lo que reduce un poco la potencia de salida del motor.

Espero que esto haya respondido a tu pregunta.

Un turbocompresor se compone de dos secciones principales: la turbina y el compresor. La turbina consta de la (1) rueda de la turbina y la (2) carcasa de la turbina . El trabajo de la carcasa de la turbina es guiar los (3) gases de escape hacia la rueda de la turbina. La energía del gas de escape gira la rueda de la turbina, y el gas sale de la carcasa de la turbina a través de un (4) área de salida de escape .

(1) la rueda de la turbina
(2) la carcasa de la turbina
(3) gases de escape
(4) Área de salida de escape
(5) la rueda del compresor
(6) la carcasa del compresor
(7) eje de acero forjado
(8) aire comprimido

El compresor también consta de dos partes: la (5) rueda del compresor y la (6) carcasa del compresor . El modo de acción del compresor es opuesto al de la turbina. La rueda del compresor está unida a la turbina por un (7) eje de acero forjado , y cuando la turbina gira la rueda del compresor, el giro de alta velocidad aspira aire y lo comprime. La carcasa del compresor convierte la corriente de aire de alta velocidad y baja presión en una corriente de aire de alta presión y baja velocidad a través de un proceso llamado difusión. El (8) aire comprimido es empujado hacia el motor, permitiendo que el motor queme más combustible para producir más potencia.

El motor IC funciona según el principio de convertir la energía química en energía mecánica y se realiza mediante la combustión de combustible en una cámara cerrada. Un motor de gasolina usa una bujía para iniciar la combustión. Un motor diesel comprime el aire y luego inyecta el combustible en el cilindro en la parte superior de la carrera. La alta temperatura del aire comprimido enciende el combustible. Los gases calientes se expanden, fuerzan el pistón hacia abajo y crean un par en el cigüeñal. La carrera final es la carrera de escape, que libera los gases calientes en el sistema de escape. El par creado a partir del movimiento descendente del pistón que actúa sobre el cigüeñal se transmite desde el cigüeñal al volante y a la transmisión. Para aumentar la potencia de la transmisión, la potencia debe aumentarse en el cilindro. Hay varias formas de aumentar la potencia de un motor. Una de las formas más comunes de aumentar la potencia del motor es aumentar el flujo de aire en el cilindro al aumentar la densidad del aire que ingresa al cilindro. Un turbocompresor utiliza energía residual del sistema de escape para comprimir el aire que ingresa al cilindro, aumentando así la potencia del motor.

Un turbocompresor consta de una turbina y un compresor conectados por un eje. La sección de la turbina está montada en la línea de escape del motor. El compresor está conectado a la turbina por un eje y su salida se dirige a la entrada de aire del motor. La energía del gas de escape del motor, que normalmente se desperdiciaría, se utiliza para conducir una turbina. El eje de la turbina está conectado a un compresor, que aspira aire de combustión, lo comprime y luego lo suministra al motor. El mayor suministro de aire permite que se queme más combustible; Por lo tanto, el motor desarrolla una mayor potencia. La mayor disponibilidad de aire mejora la combustión de combustible, lo que conduce a un menor consumo de combustible y menos emisiones. Debajo de la figura hay una sección transversal de un turbocompresor. Los sistemas de turbocompresor se miden por la cantidad de presión que el compresor puede emitir por encima del ambiente. Esta presión se denomina comúnmente presión de refuerzo.

La compresión del aire aumenta su temperatura, lo que reduce la densidad del aire de carga y crea un ciclo menos eficiente y pérdida de potencia. Las temperaturas más altas también pueden tener efectos perjudiciales sobre los materiales y la estructura del motor. Para contrarrestar este problema, el aire comprimido debe enfriarse para lograr la máxima potencia y mantener la integridad estructural de los pistones. Se instala un intercambiador de calor, o inter-enfriador, entre el compresor y la entrada del motor para enfriar el aire de carga.
A continuación se muestra el diagrama esquemático básico del diseño.


Existen diferentes formas de turbocompresores en función de los requisitos de uso y salida, como
1. Turbocompresor sin compuerta
2. Turbocompresor de compuerta de desechos: tiene una compuerta para evitar los gases de escape para evitar que la disposición del impulsor vaya más allá del límite de seguridad (leer rpm).
3. Turbocompresor de geometría variable comúnmente conocido como VGT o VTG. Esto reduce el retraso del turbo al variar el ángulo de la cuchilla.
4. Carga turbo de múltiples etapas para cumplir con las estrictas normas de emisión.

“Motores: ¿Qué es el turbo y cómo funciona?”

El propósito completo de un “turbo” o turbocompresor es aumentar la cantidad de mezcla de gas / aire que se introduce en los cilindros durante el ciclo de admisión. Luego, cuando explota esa mezcla, proporciona mucha más potencia en la carrera descendente. Entonces, ¿cómo hace eso? Bueno, los gases de escape que salen del motor están calientes y con mucha energía. Entonces estos gases de escape se dirigen contra un ventilador o turbina. Eso hace que la turbina gire muy rápido. Hay otro ventilador o turbina conectado al otro extremo de la turbina de escape, y esa turbina de admisión también gira muy rápido, y absorbe mucha más mezcla de aire / gas, y “comprime” estos gases y los envía al cilindro.

Y luego estos gases de alta energía abandonan el cilindro después del ciclo de potencia y hacen girar la turbina de escape aún más rápido.

Por lo tanto, el “turbocompresor” utiliza la energía residual de los gases de escape para aumentar la potencia disponible del motor. Por supuesto, el sistema de potencia es más complejo que eso, y existen sistemas de control para limitar la cantidad de compresión entregada al sistema de admisión. Aquí hay algunas ilustraciones del proceso.

Espero que esto ayude. Aquí está todo el sistema.

El turbocompresor funciona según el principio básico mencionado a continuación:
“Los motores producen energía al quemar combustible. Cuanto más combustible quemes, más energía tendrás.
Ahora sabemos que para quemar una cantidad particular de combustible, necesita una cantidad particular de aire.
Dado que el volumen de un cilindro es fijo, solo puede aspirar una cantidad máxima particular de aire y, por lo tanto, existe una cantidad máxima particular de combustible que consume corrosión.
Ahora, si encontramos una forma de bombear más aire en el motor sin aumentar su tamaño, podemos permitirnos quemar más combustible en el mismo tamaño del motor, por lo tanto, aprovechar más energía del mismo motor sin tener que aumentar su tamaño.
El turbocompresor hace precisamente esto: comprime el aire y lo envía a la cámara de combustión donde quema el combustible. Como el aire está comprimido, tiene más densidad de la que normalmente tendría y, por lo tanto, más cantidad de moléculas de oxígeno por unidad.

Para comprimir el aire, el turbocompresor utiliza la energía de los gases de escape del motor.

Construcción: La construcción de un turbocompresor es bastante simple.   Tiene dos ventiladores (llamados impulsores) montados en los dos extremos de un eje. Un impulsor aprovecha la energía del escape y se llama turbina, lo que proporciona el impulso al eje. El otro impulsor comprime el aire y se llama compresor.

Espero que esto aclare sus dudas. He tratado de mantener esto lo más libre de jerga posible.

Un motor de combustión necesita dos cosas para funcionar: oxígeno y gasolina. Para funcionar de manera eficiente, el oxígeno y la gasolina deben combinarse dentro del cilindro en la proporción correcta (14.7: 1) para que toda la gasolina se queme limpiamente. Es bastante fácil inyectar más gasolina en el cilindro, pero, si no tiene suficiente aire, la gasolina extra no se quemará y funcionará “rico”, desperdiciando gasolina sin producir necesariamente energía adicional.

Para forzar más aire en la mezcla, se puede agregar un turbo o sobrealimentador a la ruta del flujo de aire. Efectivamente, un ventilador muy rápido, un turbo se hace girar por los gases de escape que salen del motor. Cuanto más rápido gira el turbo, más aire puede forzar dentro de la cámara. Con más aire y con la adición de más combustible, puede producir una combustión más fuerte que produce más potencia.

Dado que el turbo funciona con gases de escape y la presión de escape está determinada por la velocidad con que funciona el motor, los turbos no son muy efectivos en rangos de RPM más bajos. Por lo general, los turbos en realidad no “patean” hasta alrededor de 3000 RPM.

Las configuraciones de doble turbo a menudo utilizan dos tamaños diferentes de turbos: un pequeño turbo que se enrollará rápidamente (se necesita menos presión de escape) y un turbo grande que demora más en enrollarse pero puede mover más aire a las velocidades de operación adecuadas. El turbo más pequeño se activa primero y ayuda a poner en marcha el turbo más grande con la esperanza de disminuir el “retraso del turbo”, o el tiempo entre turnos cuando sus RPM son demasiado bajas y su turbo no empuja el aire de manera efectiva.

Dado que es muy fácil descubrir cómo funciona un turbocompresor si lo buscas en Google, voy a describir su funcionamiento básico.

En un motor turbo hay un componente llamado turbocompresor. En esencia, es un conjunto de turbina y compresor.

La turbina está unida al tubo de escape de su vehículo. Los gases de escape a alta presión hacen girar esta turbina. El eje de esta turbina está conectado a un compresor. Este compresor aspira aire y lo agrega a la mezcla existente de aire y combustible. Esto proporciona oxígeno adicional a la mezcla, lo que ayuda a una mejor combustión y, por lo tanto, ayuda a aumentar la potencia del motor.

Esto es básicamente lo que sucede en un motor turbo.

Puede leer el enlace wiki para obtener más información sobre los tipos de turbocompresores, su rendimiento y componentes adicionales como los intercoolers, etc.
http://en.m.wikipedia.org/wiki/T

En breve:
Los gases de escape (a alta presión) hacen girar la turbina que aspira aire fresco del otro lado de la turbina. Este aire fresco se le da al pistón y el proceso de combustión se hace más eficiente al aumentar los niveles de oxígeno. Por lo tanto, el poder se incrementa.

Un turbo funciona utilizando gases de escape para hacer girar una turbina, que comprime el aire en la entrada. Un motor necesita una cierta relación aire / combustible para generar potencia, ya que hay una tonelada más de aire con un turbo, puede agregar mucho más combustible, lo que genera mucha más potencia. En el motor, verá un turbo que tiene tubos de escape yendo y retrocediendo. Muy visible desde todas las piezas adicionales y tuberías de escape. También puede escuchar las válvulas de descarga (libera presión adicional) durante el cambio. Vaya a youtube y escuche los autos turbo, muy fácilmente notados. También puede tener un fuerte ruido del turbo durante la aceleración.

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Echa un vistazo a esta animación sobrealimentador vs turbo. Muestra y explica cómo funciona de una manera realmente genial Supercharger vs. Turbo

Para obtener mucha información sobre los turbos, puede leer mi artículo aquí: Todo lo que desea saber sobre los turbos: primera parte