Por que um carro turboalimentado apenas produz um impulso significativo enquanto o motor está sob carga? Tem alguma coisa a ver com a quantidade de exaustão produzida ou existe algum tipo de mecanismo de válvula que controla isso?
ou seja, rodar o motor a 3000 RPM em ponto morto não produziria tanto impulso quanto o motor a 3000 RPM enquanto puxava o carro para cima na marcha.
Respostas:
Deixe-me começar com um excelente livro sobre o tema: Maximum Boost de Corky Bell . Há um tratamento sólido dos conceitos básicos da operação do turbocompressor, além de algumas aplicações datadas e esotéricas que ainda são interessantes. Por exemplo, acho que a discussão sobre o turboalimentador de diferentes tipos de carburador é de interesse intelectual, se não prático.
Para resumir os pontos mencionados em sua pergunta, aqui estão alguns dos principais aspectos do motor turboalimentado que são de interesse:
O fluxo de ar : lembre-se de que um motor de combustão interna é efetivamente uma bomba de ar. Se estamos falando de um mecanismo que está operando "sob carga", podemos assumir que você abriu o acelerador. Por exemplo, ao descer a colina, você não precisa pisar no acelerador, de modo que toda a entrada no caminho de escape bombeia uma massa de ar menor. No entanto, dirigir em subidas exigirá que você abra o acelerador (acelere), adicionando ar à entrada. Isso faz com que o computador do motor adicione combustível à mistura. A mistura combustível-ar é queimada para produzir energia. O escape desta combustão passa então para ...
A turbina : é uma parte que se parece com a frente de um motor a jato no caminho dos gases de escape. A turbina fica em uma extremidade de um eixo giratório. Do outro lado está o compressor. Essa é a parte que realmente aumenta o lado de admissão do motor. Quanto mais gás de escape passa pela turbina, mais ela quer girar e impulsionar o lado do compressor. No entanto, há também ...
O wastegate : é uma válvula que também fica no caminho dos gases de escape. Ele fornece um atalho para o escapamento, se o motor não precisar realmente de impulso no momento. Isso pode ser usado para o controle de pico de impulso (muito impulso pode destruir fisicamente o seu motor). Essa pode ser uma válvula de molas puramente mecânica que permanece fechada até uma certa pressão positiva no caminho de entrada e depois abre progressivamente à medida que o aumento aumenta. Também pode estar sob o controle direto do computador do motor. Por exemplo, meu carro (em sintonia com as ações) foi muito irritante por se recusar a manter o pico de aceleração na terceira marcha. Também se recusaria a ultrapassar um certo ponto com aceleração parcial. O computador do motor estava efetivamente dizendo "não, isso é divertido o suficiente por enquanto".
Por exemplo, se eu estiver rolando ladeira abaixo com o pé fora do acelerador, o acelerador está fechado. Não há massa de ar suficiente passando pela entrada para sair do caminho para fazer o turbo girar, desgastar ou não.
No entanto, a cena muda no final da colina à medida que subimos a próxima subida. Eu tenho que abrir o acelerador para subir a colina. Se eu estiver em baixa velocidade, as RPMs serão maiores, a energia dos gases de escape será maior e a turbina irá girar para cima. No entanto, como eu exigiria uma aceleração parcial na marcha mais baixa para a mesma aceleração, o computador do meu motor pode vetar um certo ponto, abrindo a válvula de escape.
Se eu estiver em alta velocidade, as RPMs serão mais baixas e eu terei que abrir o acelerador para subir a colina. No entanto, o volume de gases de escape e velocidade será baixo e é possível que eu não terá energia suficiente para o turbo de fazer qualquer pressão positiva significativa (por exemplo, cerca de 40 mph em quinto no meu carro). Mesmo que eu realmente gostaria de dar um impulso nessa situação, não vou conseguir.
Você quase adivinhou, e se você não wikipedia é seu amigo .
Em resumo, o turbocompressor opera com duas turbinas conectadas ao mesmo eixo rotativo. Uma turbina é girada pelos gases de escape, que fazem com que a outra turbine gire. O segundo é o que força o ar a entrar no motor.
Em rpm em marcha lenta, quase não há escapamento para produzir impulso. Acelerador aberto => mais ar movido pelo motor => mais escape => mais impulso.
Não exatamente ... Lembre-se, nem todos os motores turboalimentados usam wastegate.
O que acontece é que o motor está girando a 2000 RPMs sem carga, agora você carrega, a queda das RPMs e para trazê-lo de volta para 2000 RPMs, você precisa adicionar o acelerador que está despejando combustível no motor. À medida que você despeja combustível, o aumento da pressão de combustão e, finalmente, a maior pressão de exaustão vão girar a turbina rapidamente e produzir mais impulso, o que aumentará ainda mais a pressão de combustão (mais O2 agora disponível). Veja, em um motor sem carga, mesmo sem uma válvula de escape, o turbo não está fazendo muito.
e para tornar as coisas um pouco mais complicadas aqui, em um motor a diesel funciona de maneira semelhante, mas diferente. Não há regulação do ar de admissão no diesel, a admissão é sempre irrestrita e a produção é determinada pela quantidade de combustível injetado. É por isso que quando a rotação do diesel solta muita fumaça até o motor alcançar. Os motores diesel com turbo dependem do próprio turbocompressor como uma forma de regulação do ar de admissão.
O motor do seu carro consome mais combustível para girar o motor a 3000RPM quando está sob carga, em vez de ser girado em ponto morto. Essa é a resposta curta.
Mais combustível significa mais gases de escape, o que significa mais impulso. Por outro lado, quando você está girando em ponto morto, muito menos combustível é usado e, portanto, muito menos gases de escape para girar o turbo. É também por isso que seu carro é mais pesado em subidas do que em declives.
Além disso, o sistema de gerenciamento do seu carro provavelmente desacopla sua válvula wastegate / blow-ff quando o acelerador é desacoplado. É um recurso de segurança.