6 Tipos diferentes de turbocompressores e as vantagens de cada configuração

Qual é a diferença entre turbocompressores simples, duplos, de rolagem dupla, de geometria variável, ou mesmo elétricos?

O mundo dos turbocompressores é tão variado quanto os layouts dos motores.

1.Turbo único

Os turbocompressores individuais, por si só, têm uma variabilidade ilimitada. Diferenciar o tamanho da roda do compressor e a turbina levará a características de binário completamente diferentes.Turbos grandes irão trazer alta potência top-endExistem também rolamentos de esferas e rolamentos de jornal com turbos simples.Rolamentos de esferas proporcionam menos atrito para o compressor e turbina para girar em, são, assim, mais rápidos para bobinar (ao mesmo tempo que adicionam custo).

• Vantagens:

• Uma forma rentável de aumentar a potência e a eficiência de um motor.

• Simples, geralmente a mais fácil das opções de turbocompressor para instalar.

• Permite o uso de motores menores para produzir a mesma potência que os motores de aspiração natural maiores, que muitas vezes podem remover o peso.

• Desvantagens:

• Os turbos individuais tendem a ter um intervalo de RPM efetivo bastante estreito.

• A resposta do turbo pode não ser tão rápida como as configurações alternativas do turbo.

2.Twin-Turbo

Assim como os turbocompressores simples, há muitas opções quando se usa dois turbocompressores.um único turbocompressor pode ser usado para RPM baixas e ignorar para um turbocompressor maior para RPM alto (I4No BMW X5 M e X6 M, os turbos twin-scroll são usados.um de cada lado do V8.

• Vantagens:

• Para turbos gêmeos paralelos em motores em forma de V, os benefícios (e desvantagens) são muito semelhantes às configurações de turbo único.
• Para turbos sequenciais ou usando um turbo em baixa RPM e ambos em alta RPM, isso permite uma curva de binário muito mais larga e plana.Mas a potência não vai diminuir em RPM alto como com um pequeno turbo único.

• Desvantagens:

• Custo e complexidade, já que quase duplicou os componentes turbo.
• Existem formas mais leves e eficientes de alcançar resultados semelhantes (conforme discutido abaixo).

3.Turbo de dois rolos

Os turbocompressores twin-scroll são melhores em quase todos os aspectos do que os turbos single-scroll.Os cilindros 1 e 4 podem alimentar uma rolha do turboSuponhamos que o cilindro 1 está terminando a sua batida de potência quando o pistão se aproxima do centro morto inferior.e a válvula de escape começa a abrirEnquanto isso acontece, o cilindro 2 está terminando o curso do escape, fechando a válvula de escape e abrindo a válvula de admissão, mas há alguma sobreposição.A pressão do cilindro 1 interferirá na entrada de ar fresco do cilindro 2, uma vez que ambas as válvulas de escape estão temporariamente abertas.A redução da pressão que chega ao turbo e a interferência com a quantidade de ar que o cilindro 2 puxa para dentro.

• Vantagens:

• Mais energia é enviada para a turbina de escape, o que significa mais potência.
• Uma gama de RPM mais ampla de impulso efetivo é possível com base nos diferentes projetos de rolagem.
• Mais sobreposição de válvulas é possível sem dificultar a remoção de gases de escape, o que significa mais flexibilidade de ajuste.

• Desvantagens:

• Requer uma disposição específica do motor e um design específico dos escapamentos (por exemplo: I4 e V8 onde 2 cilindros podem ser alimentados a cada rolha do turbo, em intervalos pares).
• Custo e complexidade em comparação com os turbos tradicionais.

1.Turbocompressor de geometria variável (VGT)

Talvez uma das formas mais excepcionais de turbocompressão, os VGTs são limitados em produção (embora bastante comuns em motores a diesel) como resultado do custo e dos requisitos de materiais exóticos.As pás internas dentro do turbocompressor alteram a relação área-radius (A/R) para corresponder às RPM. Em RPM baixas, uma baixa relação A/R é usada para aumentar a velocidade do gás de escape e rapidamente enrolar o turbocompressor. À medida que as rotações aumentam, a relação A/R aumenta para permitir um aumento do fluxo de ar.O resultado é um baixo atraso turbo, um limiar de impulso baixo e uma banda de binário larga e suave.

• Vantagens:

• Curva de binário larga e plana, turbocompressão eficaz numa gama muito larga de RPM.
• Requer apenas um único turbo, simplificando uma configuração de turbo sequencial em algo mais compacto.

• Desvantagens:
• Normalmente, apenas utilizado em aplicações a diesel, onde os gases de escape são mais baixos para que as pás não sejam danificadas pelo calor.
• Para aplicações de gasolina, o custo normalmente os mantém fora, já que metais exóticos têm de ser usados para manter a confiabilidade.Apesar de existirem muito poucos motores a gasolina VGT, devido ao custo associado.

1.Turbocompressor de dois rolos variável

Enquanto participava na SEMA 2015, passei pelo estande da BorgWarner para ver as últimas novidades em turbo.entre os conceitos é o turbo de rolagem dupla variável como descrito no vídeo acima.

• Vantagens:

• Significativamente mais barato (em teoria) do que os VGT, tornando assim um caso aceitável para o turbocompressor de gasolina.
• Permite uma curva de binário larga e plana.
• Mais robusto em design em comparação com um VGT, dependendo da seleção de material.
   
• - Não.Desvantagens:
• Custo e complexidade em comparação com o uso de um único turbo ou tradicional duplo-scroll.
• A tecnologia já foi utilizada anteriormente (por exemplo, válvula de bobina rápida), mas parece não ter sido utilizada no mundo da produção.

1.Turbocompressores elétricos

Aeristech’s patented Full Electric Turbocharger Technology is a new enabling technology that will help vehicle manufacturers meet stringent future emissions legislation whilst providing excellent response throughout the engine operating rangeO FETT é a solução definitiva para a redução extrema do motor e a melhoria da eficiência do motor utilizando um turbocompressor de um estágio.

A adição de um potente motor elétrico elimina quase todas as desvantagens de um turbocompressor. Turbo lag? Acabou. Não há gases de escape suficientes?Agora pode.Talvez a próxima fase do turbocompressor moderno, há, sem dúvida, desvantagens do caminho elétrico também.

• Vantagens:

• Ao ligar directamente um motor elétrico à roda do compressor, o atraso do turbo e os gases de escape insuficientes podem ser praticamente eliminados girando o compressor com energia elétrica quando necessário.
• Ao ligar um motor elétrico à turbina de escape, a energia desperdiçada pode ser recuperada (como é feito na Fórmula 1).
• Uma gama de RPMs muito ampla e eficaz com um binário uniforme.
   

• Desvantagens:

• Custo e complexidade, como agora você deve ter em conta o motor elétrico e garantir que ele permanece frio para evitar problemas de confiabilidade.
• A embalagem e o peso tornam-se um problema, especialmente com a adição de uma bateria a bordo, que será necessária para fornecer energia suficiente ao turbo quando necessário.
• Os VGTs ou os twin-scrolls podem oferecer benefícios muito semelhantes (embora não no mesmo nível) por um custo significativamente inferior.