Creșterea puterii unui motor implică furnizarea unei amestecuri corespunzătoare de combustibil și aer. Din păcate, furnizarea unei cantități mai mari de aer este relativ dificilă, dar fezabilă. Există două moduri principale de a realiza acest lucru, fără a crește capacitatea cilindrică a motorului, ceea ce ar duce la un consum mai mare de combustibil, ceea ce este în dezacord cu tendința actuală de a proiecta motoare mai economice.
Primul mod implică furnizarea de oxigen în cantitate mai mare, reducând în același timp consumul de combustibil. Cu alte cuvinte, mașina accelerează mai tare, dar consumă mai puțin combustibil. Aici intervine turbosuflanta, un dispozitiv genial în simplitatea sa. Turbosuflanta este formată din două componente interconectate de un singur ax. La un capăt se află o turbină alimentată de gazele de eșapament ale motorului, iar la celălalt capăt se află un compresor care furnizează aer în sistemul de admisie. Rotorul este confecționat dintr-un material rezistent la temperaturi ridicate, cum ar fi fonta, în timp ce carcasă compresorului este de obicei din aluminiu.
Principiul de funcționare al turbosuflantei este destul de simplu:
-
Gazele de eșapament care ies din motor prin colectorul de eșapament alimentează rotorul turbosuflantei, punându-l în mișcare.
-
Odată cu rotația rotorului, se rotește și roata compresorului.
-
Roata compresorului aspiră aer din atmosferă și îl împinge în direcția colectorului de admisie.
-
În acest fel, mai mult aer ajunge în cilindrii motorului, ceea ce duce la o creștere a performanțelor motorului, în timp ce consumul de combustibil rămâne relativ constant.
Aerul comprimat în procesul de compresie se încălzește puternic. Prin urmare, în timpul traseului de la compresor la cilindru, are loc încă un proces, și anume răcirea aerului. Aerul răcit, ca orice gaz, își reduce volumul, ceea ce înseamnă că mai mult aer ajunge în cilindri. Pentru procesul de răcire a aerului comprimat, este responsabilă o unitate numită răcitor intermediar sau intercooler.
Cum funcționează turbosuflanta la un motor diesel:
-
Gazele de eșapament evacuate prin colectorul de eșapament pun în mișcare rotorul turbosuflantei.
-
Aerul din atmosferă este aspirat de roata compresorului în mișcare.
-
Aerul comprimat și încălzit este împins în direcția intercoolerului.
-
În intercooler, aerul este răcit, ceea ce reduce volumul său.
-
Aerul răcit ajunge în cilindru.
Aerul rece care ajunge în cilindru prezintă avantajul suplimentar al scăderii temperaturii gazelor de eșapament, ceea ce prelungește durata de viață a turbosuflantei.
Controlul cantității de aer:
Orice dispozitiv fără control poate face mai mult rău decât bine, iar turbosuflanta nu face excepție. De aceea, controlul cantității de aer furnizat în camera de ardere este esențial. Acest control se realizează prin intermediul dispozitivelor suplimentare de reglare, cum ar fi supapele de evacuare a gazelor de eșapament.
Vastegate (supapă de evacuare a gazelor de eșapament): Aceasta este supapa de evacuare a gazelor de eșapament de bază, care este de obicei integrată în turbosuflantă. Reglează cantitatea de gaze de eșapament care ajunge la turbina de-a lungul pedalului de accelerație. În timpul accelerării, supapa este închisă, iar gazele de eșapament alimentează turbina. În momentul eliberării pedalei de accelerație, presiunea de supraalimentare crește în colectorul de admisie, acționând asupra supapei de evacuare a gazelor de eșapament, deschizând-o și permțând gazelor să treacă direct în sistemul de evacuare, ocolind turbina.
Controlul presiunii de supraalimentare se realizează în mod automat, datorită tensiunii adecvate a resortului, a acționării corecte a actuatorului și a dimensiunii potrivite a supapei în sine. Supapa vastegate este încă folosită în soluțiile mai vechi, dar funcționează în mod opus față de ceea ce a fost descris mai sus: un resort menține supapa deschisă, iar acționarea sa este realizată de un actuator de vid. Acest aranjament necesită conectarea actuatorului la un sistem de vid, ceea ce implică echiparea motorului cu o supapă electromagnetică de vid. Supape electromagnetice de vid sunt utilizate pentru a controla turbosuflanta. Acest aranjament permite controlarea presiunii de supraalimentare, independent de presiunea din colectorul de admisie. Acest lucru face ca turbosuflanta să reacționeze mai rapid la apăsarea pedalei de accelerație.
Geometrie variabilă a colectorului de evacuare: Aceasta este o soluție mai avansată pentru controlul presiunii de supraalimentare. Funcționează prin modificarea poziției unor lamele mici amplasate în jurul rotorului turbinei, care sunt montate pe un inel ce poate fi mutat prin intermediul unui actuator pneumatic. O presiune de supraalimentare mai mare este obținută atunci când lamele sunt poziționate mai aproape de rotor, iar la presiunea de supraalimentare mai mică, lamele sunt poziționate aproape de rotor. Utilizarea geometriei variabile a colectorului de evacuare permite reducerea timpului de răspuns al turbosuflantei la apăsarea pedalei de accelerație (eliminând "gaura de turbo") și reduce semnificativ presiunea și temperatura gazelor de eșapament.
Metode de control moderne:
Cele mai noi soluții pentru controlul turbosuflantei se bazează pe electronică. Actuatoarele pneumatice care anterior controlau turbosuflanta sunt înlocuite treptat cu actuatoare electronice. Acest lucru permite un control mai bun al funcționării motorului și a turbosuflantei.
