Funcionamento do Turbocompressor

Funcionamento do Turbo

O turbo é uma turbina alimentada por gases do escape, interligada a um compressor através de um eixo que comprime o ar da admissão para dentro do motor.
Mais ar no cilindro significa que pode haver mais combustível para poder ser queimado a cada explosão
Mais combustível queimado significa mais gás quente, mais gás quente significa mais potência
Isto é o maior aproveitamento que se pode ter em engenharia, usa-se calor (energia) que estaria de outra forma a ser desperdiçada tirando-se proveito dela, quase sem desperdício.

A importância do escape e alta temperaturas:
Aumente-se a pressão na entrada do turbo, diminua-se a pressão na saída, ou faça-se os dois, e temos mais potência.
Aumentar a pressão na entrada é possível, mas difícil. Já diminuir a pressão na saída é fácil, um escape maior e sem resistências. É comum ouvir das pessoas que colocaram um escape desportivo , "o meu turbo está mais rápido agora". Sim, é verdade isto porque baixa a pressão na saída, e aumenta a diferença de pressão, o gás pode expandir-se mais, e assim gerar mais energia. Esta energia gira as pás do turbo mais rapidamente. Note-se que existem escapes desportivos tão silenciosos quanto os originais. Só são menos restritivos. (Incluindo catalizadores).
Falámos sobre o "lado quente" necessário, do escape. Mas o turbo tem um "lado frio", o do compressor:
Vimos o que é um turbo e como a turbina do escape (lado quente) funciona, agora voltamo-nos para o lado oposto ou seja o do compressor do turbo.
O lado frio da questão é mesmo o compressor ou seja o lado da turbina que roda invertido.
Aplicam-se as mesmas leis só que agora ao contrário: Se pegamos num gás de baixa pressão, (baixa temperatura) e trabalharmos sobre ele e pás do compressor, obtemos um gás de alta pressão e alta temperatura. Este aumento de temperatura é bastante indesejado, e vai trazer problemas, daí a necessidade do (Intercooler)

Intercoolers, Wastegates e BOVs
Até a pouco tínhamos alta pressão a sair do compressor para o motor. Infelizmente, a física trabalha contra nós e, por termos pressionado o ar na entrada, evidentemente que a temperatura deste ar subiu.
Muito mau…Com isto a densidade do ar diminui, e aumentam as chançes do terror dos motores: a pré-ignição (detonação). A detonação é o principal limitador de potência de um motor, e calor do ar na admissão aumenta as chances de detonação.
Então temos que arrefecer o ar antes que ele entre no motor, sem perder pressão. Para isto serve o Intercooler, basicamente um "radiador de ar" colocado entre o compressor e o motor. Não há muito que falar disto excepto:



Wastegates
Um turbo é um dispositivo retroalimentador. Quanto mais pressão produzirmos, mais exaustão de escape se produz, se produz mais gases, produz mais pressão... um autentico círculo vicioso. Então precisamos é de limitar a pressão de alguma forma.
O que realmente queremos é manter a turbina a uma velocidade constante para maximizar a eficiência do compressor -as turbinas gostam de funcionar numa velocidade ideal. Entretanto, como é difícil medir a RPM de um turbo, e a pressão por ele gerada é directamente relacionada à velocidade do turbo, manter a pressão constante é o trabalho da wastegate.

O wastegate é uma válvula que abre ao excedemos a pressão desejada, e permite que o fluxo contorne a turbina, ao invés de atravessá-la. Isto diminui a diferença de pressão na saída da turbina, desacelerando-a.

Dumps Valves
A dump detecta a onda de choque provocada por uma passagem de caixa, liberta-a para outro lugar - ou para a atmosfera, (Atmosfericas) ou de novo para o lado da entrada do turbo.(Recirculatorias)

As dumps atmosféricas emitem aquele som de espirro que todos adoramos, mas na realidade ela apropria-se de pressão e sopra-a para outro lado, logo desperdiçio que origina uma perda de pressão que pode ser mínima ou não consoante os casos.

Quando se acelera, o turbo está em carga - muda-se a mudança e o pé no pedal do acelerador corta o combustível = a borboleta do acelerador fechou. O turbo, ainda está a rodar por inércia, continua a produzir pressão e o fluxo de ar sofre assim uma onda de choque retorna desde a borboleta até as pás do compressor,
é como se uma lamina encostasse nos raios de uma roda de bicicleta a travá-la.
Repetidamente, estes choques sobrecarregam as pás e os rolamentos do eixo, e de qualquer forma desaceleram o turbo, agindo como um travão, e não se esqueçam que após a mudança de caixa o turbo terá que reacelerar, ou seja a tal perda….um lag minimo...segundos preciosos...

Resumo:
Os Turbos aproveitam energia que seria desperdiçada em forma de calor, usando os gases do escape para rodar uma turbina, que por sua vez accionam um compressor, que comprime o ar da admissão.
O ar da admissão, comprimido, gera mais potência, porque permite que você queime mais combustível por tempo de explosão do motor, e porque ajuda a limpar o motor (a nova carga de ar, comprimida, "explode para fora" os gases remanescentes).
O rendimento de uma turbina de turbo depende da quantidade de gás passando através dela, e a diferença de pressão através dela. Pode-se melhorar o diferencial de pressão da turbina instalando um escape com maior capacidade de fluxo.

O compressor da admissão trabalha melhor se for dimensionado especificamente para o fluxo e pressão de um determinado motor.
Os Intercoolers são nossos amigos. Eles reduzem a temperatura do ar de entrada depois que o compressor o comprimiu e aqueceu. Só funciona se o ar puder passar através dele, entrando e saindo por algum lugar.
A válvula Wastegate limita a pressão agindo como um limitador para o turbo.





A alta Rotação de funcionamento traz problemas de lubrificação e arrefecimento. Logo que a velocidade da turbina pode alcaçar os 200.000 RPM, as partes quentes podem alcançar os 900º C. Com a lubrificação feita atravez do óleo do motor, Ocircuito de lubrificção e desenvolvido para resistir a estas temperaturas mais contudo a escolha do óleo e dos filtors é fundamental.







1 Palhetas da turbina
2 Entrada de óleo
3 Entrada do circuito de arrefecimento
4 Canal de circulação do óleo lubrificante

O Turbo


1: JOURNAL BEARINGS

2: RETAINING RINGS FOR JOURNAL BEARINGS

3: PISTON RING FOR TURBINE END

5: O-RING FOR BEARING HOUSING TO COMPRESSOR HOUSING

6: THRUST RING

7: THRUST BEARING

8: O-RING FOR SEAL PLATE

11: PISTONRING FOR COMPRESSOR END

14: LOCK NUT FOR TURBINE SHAFT, STANDARD THREAD

14: LOCK NUT FOR TURBINE SHAFT, REVERSE THREAD