Tuning motor - Supraalimentarea, partea 1

Foarte multi oameni sunt de parere ca pentru a avea o putere mare trebuie neaparat si un motor mare, lucru care nu este neaparat adevarat. Exista o metoda de a scoate multi cai dintr-un motor mic si aceasta se numeste SUPRAALIMENTARE. Ce inseamna asta? Inseamna ca putem introduce fortat mai mult aer decat ar intra in motor datorita presiunii atmosferice. Numai cele mai performante motoare de curse, cu inductii foarte speciale, pot atinge 100% eficienta volumetrica. Dar, prin supraalimentare, atingerea acestui procent este foarte simpla.

SUPRAALIMENTAREA este un termen folosit in general pentru orice forma de a introduce aer fortat in motor, fie prin intermediul unei curele (compresor mecanic), fie cu ajutorul gazelor de evacuare (turbina). Versiunea compresorului cu turbina de gaze este cunoscuta sub numele de TURBOCOMPRESOR si este recunoscuta ca fiind cea mai eficienta metoda de crestere a puterii pentru motoarele cu combustie interna. Motoarele cu combustie interna sunt cunoscute ca fiind foarte ineficiente, folosiind doar o treime din energia rezultata in urma combustiei pentru a roti arborele cotit. Cele doua treimi ramase sunt folosite pentru sistemul de racire, o treime pierzandu-se pe evacuare. Spre exemplu, un motor aspirat de 200 cp arunca echivalentul a 70 cp putere sub forma de caldura, direct pe teava de evacuare. In orice caz, un turbocompresor foloseste gazele de evacuare la iesirea lor din motor, asa ca o parte din caldura si gazele de evacuare sunt folosite pentru a forta mai mult aer in motor.

Pozitia turbocompresorului pe galeria de evacuare restrictioneaza intr-o oarecare masura iesirea gazelor din motor, insa pierderile de putere sunt mult mai mici decat in cazul unui compresor actionat de curea. In cazul unui motor cu combustie interna de 100 cp, pierderile avute cu un compresor mecanic sunt in jurul valorii de 30 cp, in timp ce in cazul unui turbocompresor pierderile sunt de 5-10 cp la fiecare 100 cp. Dimensiunea unui turbocompresor este mult mai mica decat cea a unui compreor mecanic, acest lucru ajutand la folosirea unor pale mai mari si la unghiuri mult mai bune ale palelor, ceea ce mareste cantitatea de aer fortata in motor.

Daca turbinele sunt asa de bune, de ce nu le vedem pe toate masinile de serie si pe toate variantele de motorizare ? Simplu, deoarece fabricantii de automobile sunt destul de complexati de dificultatea instalarii. Iar un motor turbo este mai complex, cu fiabilitate ceva mai scazuta, cu un pret de productie mai ridicat.

Turbo compresoarele au 3 parti esentiale: turbina de gaze, rulmentul si compresorul de aer. Palele turbinei de gaze si palele compresorului de aer sunt legate printr-un ax montat pe rulmenti. Unele turbine  ca cea din poza de mai sus, Turbonetics Super Thumper, pot suporta pana la 2.400 cp si au ca optiune rulmenti cu bile ceramince. Exista mai multe feluri de turbine, in functie de specificatiile compresorului de aer.

   A: palele turbinei de gaze
   B: rulment si garnitura
   C: axul turbinei
   D: carcasa turbinei de gaze
   E: placa separatoare
   F: palele compresorului de aer
   G: carcasa compresorului de aer
   H: carcasa rulmentului
    I: gura de admisie
    J: gura de evacuare

 

T3 si T4

Fratele mai mic al T04 (dreapta) este T3 (stanga). Carcasa T3 este cu 25% mai mica, ceea ce o face mai usor de folosit in spatii mici. Turbonetics spune ca foarte multe V8-uri de strada folosesc T3 sau T3/T04 hybrid datorita dimensiunilor reduse si spatiului restrans din compartimentul motor.

Despre palele T4

Pe randul din spate observam 4 tipuri de pale pentru turbina de gaze : N , O , P si Q. Palele Q reduc presiunea gazelor de evacuare ( backpressure ) dar, fiind mult mai grele decat restul, se actioneaza mai greu. Fiecare ansamblu este disponibil in doua variante de dimensiuni ale axului si cu optiunea alegerii intre doua tipuri de rulmenti: cu bile sau plani.

Racire

Rulmentii turbocompresoarelor sunt supusi unor temperaturi foarte ridicate asa ca racirea corespunzatoare joaca un rol esential in durata de viata a acestora. Carcasa cu racire pe apa (stanga) este foarte buna pentru masinile folosite la drumuri lungi sau in regim de mers normal. Masinile de curse in general folosesc turbocompresoare cu racire pe aer (drepata).

Presiune

Graficul reprezinta volumul de aer pe care motorul il foloseste la o presiune de 10 psi (0.68 bar) si 15 psi (1.03 bar).

Palele compresor

Tehnicile moderne de prelucrare au facut ca palele compresorului de aer sa aiba unghiuri mult mai eficiente in a induce un mai mare debit de aer.

Raspunsul a/r

Orice model de turbocompresor are inscriptionat pe carcasa compresorului de aer simbolul A/R (air / radius). Cu cat valoarea este mai mare, cu atat performantele maxime ale turbinei vor fi la o turatie inalta. Cu cat valoare este mai mica, cu atat performantele maxime vor fi la o turatie mica.

Ce este A/R?

Este zona de admisie a gazelor in turbina, impartita de distanta de la marginea palelor la ax. Pentru orice carcasa de turbine, A si R variaza in aceeasi proportie. Deci toti ,,A” impartiti la  ,,R”-ul corespunzator rezulta acelasi dividend. Acesta este raportul A/R.

Melc

Carcasa tangentiala (stanga) ofera cu 4 procente mai mult debit de aer, dar nu ofera o atat de mare flexibilitate de montare fata de cea centrala (dreapta). In gama T04, oricare dintre cele doua modele se gaseste in 4 variante, pentru diferite ansambluri cu pale.

Carcasa compressor

Carcasa compresorului este primul factor in determinarea volumului de presiune (putere) pe care turbocompresorul o poate dezvolta. Sunt cel putin 9 tipuri de carcase pentru ax standard T04. In poza sunt doar 3 exemple.

Ansamblul cu pale

Turbonetics a creat un nou ansamblu cu pale pentru gama Super T. Acesta are doar 10 pale de inalta eficienta, fata de modelul anterior ce avea 11.

 

Acest prim articol referitor la turbine are ca scop o mai buna informare asupra sistemului de inductie a aerului in motoarele noastre. Atunci cand vrem sa cumparam o masina, ne uitam la specificatiile motorului, daca este turbo sau aspirat. Sau, daca vrem din masina pe care o detinem sa scoatem mai multa putere, la fel, ne gandim ce metoda este mai buna. De aceea, am descris componentele sistemului turbo, pentru a facilita alegerea voastra in modificarea sau achizitionarea masinii. Pe viitor, vom specifica detalii mai exacte despre avantajele si dezavantajele unui sistem turbo, dar vom si detalia "rivalul" turbinei, compresorul mecanic.