Perché un'auto turbocompressa produce una spinta significativa solo quando il motore è sotto carico? C'è qualcosa a che fare con la quantità di gas di scarico prodotta o esiste una sorta di meccanismo a valvola che controlla questo?
cioè far girare il motore a 3000 giri / min in folle non produrrebbe tanto boost quanto il motore gira a 3000 giri / min mentre si fa salire la marcia in marcia.
Risposte:
Consentitemi di iniziare con un eccellente libro sull'argomento: Maximum Boost di Corky Bell . Vi è un solido trattamento delle basi del funzionamento del turbocompressore oltre ad alcune applicazioni datate ed esoteriche che sono ancora interessanti. Ad esempio, trovo che la discussione sul turbocompressione di diversi tipi di carburatore sia di interesse intellettuale se non pratico.
Per riassumere i punti indicati nella tua domanda, ecco alcuni dei principali aspetti del motore turbo che sono di interesse:
Il flusso d'aria : ricorda che un motore a combustione interna è effettivamente una pompa ad aria. Se stiamo parlando di un motore che funziona "sotto carico", possiamo presumere che tu abbia aperto l'acceleratore. Ad esempio, quando si rotola giù per la collina, non è necessario premere l'acceleratore, quindi l'intera aspirazione al percorso di scarico sta pompando una massa d'aria più piccola. Tuttavia, la guida in salita richiede l'apertura della valvola a farfalla (gas), aggiungendo aria all'aspirazione. Questo fa sì che il computer del motore aggiunga carburante alla miscela. La miscela aria-carburante viene bruciata per produrre energia. Lo scarico di questa combustione procede quindi a ...
La turbina : questa è la parte che sembra la parte anteriore di un motore a reazione seduto nel percorso dei gas di scarico. La turbina si trova su un'estremità di un albero rotante. Dall'altro lato c'è il compressore. Questa è la parte che effettivamente aumenta il lato di aspirazione del motore. Più gas di scarico supera la turbina, più vuole girare e aumentare il lato compressore. Tuttavia, c'è anche ...
Il wastegate : questa è una valvola che si trova anche nel percorso dei gas di scarico. Fornisce una scorciatoia per lo scarico se il motore non ha davvero bisogno di essere potenziato in questo momento. Questo può essere usato per il controllo del picco boost (troppa spinta può distruggere fisicamente il tuo motore). Questa può essere una valvola a molla puramente meccanica che rimane chiusa fino a una certa pressione positiva nel percorso di aspirazione e quindi si apre progressivamente all'aumentare della spinta. Potrebbe anche essere sotto il controllo diretto del computer del motore. Ad esempio, la mia auto (in sintonia) è stata molto fastidiosa nel suo rifiuto di rimanere al massimo della terza marcia. Rifiuterebbe anche di superare un certo punto con l'acceleratore parziale. Il computer del motore stava effettivamente dicendo "no, per ora è abbastanza divertente".
Ad esempio, se sto scivolando in discesa in marcia con il piede spento, l'acceleratore è chiuso. Non c'è abbastanza massa d'aria che passa attraverso l'aspirazione verso il percorso di scarico per far girare il turbo, wastegate o no.
Tuttavia, la scena cambia in fondo alla collina mentre saliamo la prossima salita. Devo aprire l'acceleratore per salire sulla collina. Se sono in marcia bassa, gli RPM saranno più alti, l'energia dei gas di scarico sarà più alta e la turbina girerà verso l'alto. Tuttavia, dal momento che avrei bisogno di accelerare parzialmente alla marcia più bassa per la stessa accelerazione, il mio computer del motore potrebbe porre il veto a superare un certo punto, aprendo il wastegate.
Se sono in marcia alta, gli RPM saranno più bassi e dovrò aprire l'acceleratore completamente aperto per salire in salita. Tuttavia, il volume e la velocità del gas di scarico saranno bassi ed è possibile che non disponga di energia sufficiente per consentire al turbo di produrre una pressione positiva significativa (ad esempio, circa 40 mph al quinto posto nella mia auto). Anche se mi piacerebbe davvero dare una spinta in questa situazione, non ci riuscirò.
Hai praticamente indovinato, e se non l'hai fatto Wikipedia è tuo amico .
In sintesi, il turbocompressore funziona avendo due turbine collegate allo stesso asse rotante. Una turbina viene fatta girare dai gas di scarico, che fanno girare l'altra turbina. Il secondo è ciò che forza l'aria nell'aspirazione del motore.
A regime minimo, non c'è quasi alcuno scarico per produrre spinta. Valvola a farfalla aperta => più aria mossa attraverso il motore => più scarico => più spinta.
Non esattamente ... Ricorda, non tutti i motori turbo usano i wastegate.
Quello che succede è dire che il tuo motore gira a 2000 giri / min senza carico, ora ti metti un carico, la caduta di giri / min e per riportarlo a 2000 giri / min devi aggiungere l'acceleratore che sta scaricando carburante nel motore. Man mano che scarichi carburante, aumentando la pressione di combustione e, in ultima analisi, la pressione di scarico più elevata farà girare rapidamente la turbina e produrrà più spinta che aumenterà ancora di più la pressione di combustione (ora è disponibile più O2). Vedi, su un motore senza carico, anche senza wastegate il turbo non sta facendo molto.
e per rendere le cose un po 'più complicate qui, su un motore diesel funziona in modo simile ma diverso. Non esiste una regolazione dell'aria di aspirazione su un diesel, l'aspirazione è sempre illimitata e la potenza è determinata dalla quantità di carburante iniettato. Questo è il motivo per cui quando il regime del diesel emette molto fumo fino a quando il motore non raggiunge. Il diesel con carica turbo si affida al turbocompressore stesso come forma di regolazione dell'aria aspirata.
Il motore della tua auto consuma più carburante per far girare il motore a 3000 giri / min quando è sotto carico invece di essere girato in folle. Questa è la risposta breve.
Più carburante significa più gas di scarico, il che significa maggiore spinta. Al contrario, quando giri in folle, viene utilizzato molto meno carburante e quindi molto meno gas di scarico per far girare il turbo. Questo è anche il motivo per cui la tua auto è più pesante a gas in salita che in discesa.
Inoltre, il sistema di gestione della tua auto probabilmente disinnesterebbe la valvola wastegate / blow-ff quando la valvola a farfalla è disattivata. È una funzione di sicurezza.