¿Qué es el turbocompresor de un coche? El sistema de turbina es uno de los sistemas de sobrealimentación más habituales en los motores sobrealimentados. Si en la misma unidad de tiempo se puede forzar más mezcla de aire y combustible al cilindro (cámara de combustión) para su compresión y explosión (un motor de pequeña cilindrada puede "aspirar" aire de gran cilindrada, mejorando la eficiencia volumétrica), entonces Puede producir una mayor potencia que un motor de aspiración natural a la misma velocidad. El turbocompresor es impulsado por los gases de escape y básicamente no hay pérdida de energía adicional (no supone una carga adicional para el motor), por lo que puede generar fácilmente una gran potencia. Este es un diseño muy inteligente. Es como soplar un ventilador eléctrico dentro del cilindro, forzando al viento a llenar el cilindro, aumentando así la cantidad de aire en el interior y obteniendo más caballos de fuerza, pero el ventilador es impulsado por los gases de escape del motor, no por el motor eléctrico. En términos generales, si el motor coopera con dicha acción de "inducción de aire forzado", puede aumentar al menos entre un 30% y un 40% de potencia adicional. Estos impresionantes efectos son lo que hace que los turbocompresores sean tan atractivos. Además, conseguir una perfecta eficiencia de combustión y aumentar considerablemente la potencia son los mayores valores que el sistema de turbocompresión puede aportar a los vehículos. El sistema incluye el turbocompresor, el intercooler, la válvula de derivación de admisión, la válvula de derivación de escape y los conductos de admisión y escape de soporte. ¿Cómo funciona un sistema de turbocompresor? Esperamos que pueda comprender la secuencia de funcionamiento del turbocompresor a través de los siguientes sencillos pasos, lo que le brindará una comprensión clara de cómo funciona el sistema de turbocompresor. Primero, los gases de escape del motor empujan el impulsor de la turbina)② en el extremo de escape de la turbina, lo que hace que gire. Por lo tanto, puede hacer que la rueda del compresor (③) del otro lado conectado a ella gire al mismo tiempo. La segunda es que el impulsor del compresor inhala a la fuerza aire desde la entrada de aire. Después de ser girado y comprimido por las palas, ingresa al canal de compresión con un diámetro cada vez más pequeño para la compresión secundaria. El aire comprimido se inyecta en el cilindro para la combustión. En tercer lugar, algunos motores están equipados con un intercooler para reducir la temperatura del aire comprimido, aumentar su densidad y evitar que el motor golpee. Cuarto, el aire comprimido (y enfriado) ingresa al cilindro a través del tubo de admisión y participa en la combustión y el trabajo. 5. Los gases de escape quemados se descargan del tubo de escape, ingresan a la turbina y luego repite la acción anterior (1). Turbocompresor El cuerpo del turbocompresor es la parte más importante del sistema del turbocompresor, que es lo que generalmente llamamos "gusano" o "espiral". La turbina recibió su nombre porque su forma se asemeja a la concha del lomo de un caracol o a la caracola que se encuentra en un puesto de mariscos. El cuerpo del turbocompresor es el componente central para mejorar la eficiencia de carga. Su estructura básica se divide en: extremo de admisión, extremo de escape y parte de conexión intermedia. La entrada de aire incluye una carcasa de compresor que incluye una entrada de compresor, una salida de compresor y un impulsor de compresor. El extremo de escape incluye una carcasa de turbina que incluye una entrada de turbina, una salida de turbina y una rueda de turbina. Entre las dos carcasas, también hay una carcasa central, que está equipada con un eje que conecta y soporta el impulsor del compresor y el impulsor de la turbina, y maneja decenas de miles de revoluciones, así como las correspondientes entradas y salidas de aceite (incluso entradas de agua). ) y salida de agua). La "alta temperatura" es la mayor prueba que enfrenta el turbocompresor cuando está en funcionamiento. Cuando la turbina está en funcionamiento, lo primero con lo que entra en contacto es con los gases de escape de alta temperatura (la primera fuente de calor) del motor, que empuja el impulsor de la turbina y hace que el impulsor del compresor del otro lado funcione sincrónicamente. La velocidad de rotación de todo el eje de la cuchilla es de 120.000-160.000 rpm. Por lo tanto, el calor generado por la rotación a alta velocidad del eje de la turbina es asombroso (la segunda fuente de calor), y la temperatura del aire aumenta después de ser comprimido por el impulsor del compresor (la tercera fuente de calor), convirtiéndose en la temperatura más alta. -carga de temperatura en el turbocompresor. El turbocompresor se convierte en un sistema de trabajo independiente que integra componentes de alta temperatura. Por tanto, la "disipación de calor" es muy importante para los turbocompresores. Hay circuitos de aceite especiales (disipación de calor y lubricación) dentro del cuerpo de la turbina, y muchos están diseñados con circuitos de aceite y circuitos de agua al mismo tiempo, lo que puede reducir la temperatura del sobrealimentador mediante la doble disipación de calor del enfriamiento por aceite y el enfriamiento por agua. Eje de la turbina El eje de la turbina (cojinete) parece un simple tubo de metal, pero en realidad es una pieza de precisión con una velocidad de rotación de 120.000-160.000 rpm y una temperatura ultraalta. Sus finas tolerancias de mecanizado y su sofisticada aplicación y manejo de materiales son las tecnologías centrales de cualquier fábrica de turbinas. Los ejes de turbina tradicionales utilizan una construcción con cojinetes de casquillo. En realidad, es solo un tubo de metal que depende completamente del aceite a alta presión que ingresa a la cámara del rodamiento para disipar el calor, de modo que pueda girar a altas velocidades. Los rodamientos de bolas recién surgidos se han convertido gradualmente en la tendencia de desarrollo de los ejes de turbinas. Como sugiere el nombre, los rodamientos de bolas instalan bolas en el eje de la turbina en lugar de aceite como rodamientos.

Los rodamientos de bolas tienen muchas ventajas: menor fricción, por lo que habrá una mejor respuesta de la turbina (puede reducir el retraso de la turbina), lo que favorece la extracción final de potencia, un control dinámico más estable de la rotación del eje de la turbina (tradicionalmente, los rodamientos están hechos de motor); aceite, la carrera es flotante); los requisitos de presión y calidad del aceite se pueden reducir relativamente, lo que mejora indirectamente la vida útil de la turbina. Pero su desventaja es que su durabilidad no es tan buena como la de los rodamientos Bos tradicionales. Alcanzará su límite de vida entre 70.000 y 80.000 kilómetros, y su mantenimiento no es fácil y costoso. Por lo tanto, los fabricantes de turbinas que valoran la durabilidad (como el KKK) no lanzarán este tipo de turbinas. Tipos de palas de impulsor de turbina Los impulsores de turbina se dividen en palas de "rueda hidráulica" (la forma es un diseño de pala recta, que permite la colisión de los gases de escape para generar una fuerza giratoria, que se combina directamente con el movimiento giratorio) y palas de "molino de viento" (las La forma es un diseño de pala curva, además de la fuerza de colisión, también puede utilizar eficazmente el flujo de aire que ingresa entre las palas para obtener la energía de expansión del gas de escape). El diámetro del impulsor y el número de palas de la rueda de la turbina afectan la linealidad de los caballos de fuerza. En teoría, cuantas menos palas, peor será la respuesta a bajas velocidades, pero el poder explosivo y la sostenibilidad a altas velocidades no pueden igualarse con varias palas. La mayoría de las palas de los impulsores de turbinas están hechas de acero muy resistente al calor (algunas utilizan tecnología cerámica), pero debido a la gran masa de hierro, se producen palas de aleación de titanio ligeras y resistentes. Entre los automóviles producidos en masa, solo el modelo Mitsubishi Lancer EVO ⅸ RS tiene una turbina equipada con palas de aleación de titanio (el modelo de turbina de aleación de titanio de EVO es TD05-HRA, generalmente TD05-HR, para referencia de los lectores). Entre los productos modificados, sólo la turbina de carreras de Garrett utiliza una aleación de titanio, de la que nunca he oído hablar todavía. Las palas de la rueda del compresor son la fuente de energía de la turbina. Sin embargo, las funciones del impulsor del compresor y del impulsor de la turbina son diferentes, por lo que, por supuesto, las formas de las palas también son diferentes. Básicamente, la tarea principal del impulsor del compresor se considera la eficacia con la que se exprime el aire en el canal de compresión y, por tanto, determina su forma. Generalmente, el impulsor del compresor de la turbina original adopta un diseño de pala completa, es decir, las palas están diseñadas de arriba a abajo. Para aumentar el área de paso del aire inhalado y mejorar la eficiencia de la rotación a alta velocidad, han aparecido muchos impulsores con medias palas insertadas junto a las palas completas (este diseño aparece a menudo en productos modificados). Otro propósito del diseño de la rueda del compresor es equilibrar la velocidad del aire comprimido. El impulsor tradicional es una "rueda de compresión radial" y la velocidad del gas entre sus dos palas cambia muy rápidamente: las palas comprimen el aire delante del impulsor, por lo que se mueve muy rápidamente. Sin embargo, debido a factores como la resistencia a la succión y la contrapresión, el flujo de aire detrás de las aspas es más lento. Cuando la válvula de mariposa está medio abierta, la velocidad del impulsor del compresor disminuye y la velocidad del aire que ingresa a la rueda del compresor disminuye. Sin embargo, si la cantidad de aire que se ha comprimido antes es relativamente excesiva, se producirá un estado de "vacío" y el aire no podrá transportarse (la velocidad de rotación del impulsor del compresor no puede generar una presión mayor que la presión del aire en la entrada). tubería), y no se puede generar presión relativa (retroalimentación de presión). Este es el fenómeno llamado "sobretensión del compresor". El llamado efecto oleada es como remover el agua de un balde con las manos. Cuanto más rápido revuelvas con las manos, más agua en el balde se esparcirá hacia el borde del balde, y luego el nivel del agua en el balde bajará cada vez más. Al final, el agua en el balde solo girará alrededor del balde y no caerá. Este fenómeno también ocurre con la aerodinámica. Puedes imaginarlo: la entrada de aire del compresor es como un balde y el aire circundante es como agua. En cuanto a las palas de la turbina, son como manos que se mueven. Una vez que aumenta la velocidad de rotación de las palas de la turbina, el flujo de aire en la entrada de aire se distribuirá gradualmente. Cuanto mayor sea la velocidad, más cerca estará el flujo de aire del entorno, lo que hará que la posición central de las palas de la turbina sea cada vez menos capaz de absorber aire, e incluso terminará en un estado de vacío. El aire solo puede entrar desde alrededor. aspas y, por supuesto, la eficiencia de la entrada de aire disminuirá. Las palas con grandes ángulos de barlovento tienen una mejor eficiencia de entrada de aire, pero son propensas a sufrir efectos de sobretensión a altas velocidades, mientras que las palas con pequeños ángulos de barlovento tienen el efecto contrario. Para evitar el fenómeno de "elevación de gas", el impulsor del compresor "inverso", que está diseñado para reducir el ángulo de las palas a la dirección de funcionamiento (más cerca de la dirección del eje de la turbina) para mantener un flujo uniforme, se ha convertido gradualmente en la corriente principal de los modificados. productos, es decir, productos modificados campo de las denominadas palas de "flujo oblicuo". El álabe de "flujo oblicuo" suele ser un medio álabe añadido debajo del álabe principal original (generalmente su ángulo es más cercano al eje de la turbina, es decir, más vertical). Si mira directamente al impulsor del compresor desde la entrada de aire, puede ver que las dos aspas se superponen, lo que indica que se trata de un impulsor de "flujo oblicuo". El impulsor del compresor de una turbina híbrida suele utilizar palas de "flujo oblicuo" (parte posterior aplanada) con una entrada de succión ampliada en forma de embudo para aumentar la salida de aire. Además, hay un nuevo diseño que agrega un orificio de escape de circulación a la entrada de aire del compresor para hacer circular el aire comprimido perdido dos veces para reducir el efecto de sobretensión (no se detalla aquí, el HKS T04Z tiene este diseño).