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Funcionamento do Turbo, Notas de estudo de Mecatrônica

Funcionamento do Turbo

Tipologia: Notas de estudo

2012

Compartilhado em 19/11/2012

mario-grilo-11
mario-grilo-11 🇧🇷

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Funcionamento do Turbo
O turbo é uma turbina alimentada por gases do escape, interligada
a um compressor através de um eixo que comprime o ar da
admissão para dentro do motor.
Mais ar no cilindro signica que pode haver mais combustível para poder ser
queimado a cada explosão
Mais combustível queimado signica mais gás quente, mais gás quente
signica mais potência
Isto é o maior aproveitamento que se pode ter em engenharia, usa-se calor
(energia) que estaria de outra forma a ser desperdiçada tirando-se proveito
dela, quase sem desperdício.
A importância do escape e alta temperaturas:
Aumente-se a pressão na entrada do turbo, diminua-se a pressão na saída, ou
faça-se os dois, e temos mais potência.
Aumentar a pressão na entrada é possível, mas difícil. Já diminuir a pressão na
saída é fácil, um escape maior e sem resistências. É comum ouvir das pessoas
que colocaram um escape desportivo , "o meu turbo está mais rápido agora".
Sim, é verdade isto porque baixa a pressão na saída, e aumenta a diferença de
pressão, o gás pode expandir-se mais, e assim gerar mais energia. Esta energia
gira as pás do turbo mais rapidamente. Note-se que existem escapes desportivos
tão silenciosos quanto os originais. Só são menos restritivos. (Incluindo
catalizadores).
Falámos sobre o "lado quente" necessário, do
escape. Mas o turbo tem um "lado frio", o do
compressor:
Vimos o que é um turbo e como a turbina do escape (lado quente) funciona,
agora voltamo-nos para o lado oposto ou seja o do compressor do turbo.
O lado frio da questão é mesmo o compressor ou
seja o lado da turbina que roda invertido.
Aplicam-se as mesmas leis só que agora ao contrário: Se pegamos num gás
de baixa pressão, (baixa temperatura) e trabalharmos sobre ele e pás do
compressor, obtemos um gás de alta pressão e alta temperatura. Este
aumento de temperatura é bastante indesejado, e vai trazer problemas, daí
a necessidade do (Intercooler)
Intercoolers, Wastegates e BOVs (aqueles
acessórios do turbo)
Até a pouco tínhamos alta pressão a sair do compressor para o motor.
Infelizmente, a física trabalha contra nós e, por termos pressionado o ar na
entrada, evidentemente que a temperatura deste ar subiu.
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Funcionamento do Turbo

O turbo é uma turbina alimentada por gases do escape, interligada a um compressor através de um eixo que comprime o ar da admissão para dentro do motor.

Mais ar no cilindro significa que pode haver mais combustível para poder ser queimado a cada explosão Mais combustível queimado significa mais gás quente, mais gás quente significa mais potência Isto é o maior aproveitamento que se pode ter em engenharia, usa-se calor (energia) que estaria de outra forma a ser desperdiçada tirando-se proveito dela, quase sem desperdício.

A importância do escape e alta temperaturas:

Aumente-se a pressão na entrada do turbo, diminua-se a pressão na saída, ou

faça-se os dois, e temos mais potência.

Aumentar a pressão na entrada é possível, mas difícil. Já diminuir a pressão na

saída é fácil, um escape maior e sem resistências. É comum ouvir das pessoas

que colocaram um escape desportivo , "o meu turbo está mais rápido agora".

Sim, é verdade isto porque baixa a pressão na saída, e aumenta a diferença de

pressão, o gás pode expandir-se mais, e assim gerar mais energia. Esta energia

gira as pás do turbo mais rapidamente. Note-se que existem escapes desportivos

tão silenciosos quanto os originais. Só são menos restritivos. (Incluindo

catalizadores).

Falámos sobre o "lado quente" necessário, do

escape. Mas o turbo tem um "lado frio", o do

compressor:

Vimos o que é um turbo e como a turbina do escape (lado quente) funciona, agora voltamo-nos para o lado oposto ou seja o do compressor do turbo.

O lado frio da questão é mesmo o compressor ou

seja o lado da turbina que roda invertido.

Aplicam-se as mesmas leis só que agora ao contrário: Se pegamos num gás de baixa pressão, (baixa temperatura) e trabalharmos sobre ele e pás do compressor, obtemos um gás de alta pressão e alta temperatura. Este aumento de temperatura é bastante indesejado, e vai trazer problemas, daí a necessidade do (Intercooler)

Intercoolers, Wastegates e BOVs (aqueles

acessórios do turbo) Até a pouco tínhamos alta pressão a sair do compressor para o motor. Infelizmente, a física trabalha contra nós e, por termos pressionado o ar na entrada, evidentemente que a temperatura deste ar subiu.

Muito mau…Com isto a densidade do ar diminui, e aumentam as chançes do terror dos motores: a pré-ignição (detonação). A detonação é o principal limitador de potência de um motor, e calor do ar na admissão aumenta as chances de detonação. Então temos que arrefecer o ar antes que ele entre no motor, sem perder pressão. Para isto serve o Intercooler , basicamente um "radiador de ar" colocado entre o compressor e o motor. Não há muito que falar disto excepto:

  1. Quanto mais frio o ar, melhor. (Note-se que existem pequenos intercoolers que são bem melhores desenhados que aqueles gigantes, por isso tamanho não é lei).

  2. Devem ser colocados num local que o ar ambiente consiga passar, com entrada e saída. Colocar um intercooler contra um paralamas não adianta!

  3. Sempre há uma perda de pressão num intercooler. As percas dependem do projecto.

  4. Um Aqua mitsh é bem vindo, a cortina de água consegue aumentar a densidade do ar arrefendo-o na entrada do ic.

Wastegates

Um turbo é um dispositivo retroalimentador. Quanto mais pressão produzirmos, mais exaustão de escape se produz, se produz mais gases, produz mais pressão... um autentico círculo vicioso. Então precisamos é de limitar a pressão de alguma forma. O que realmente queremos é manter a turbina a uma velocidade constante para maximizar a eficiência do compressor -as turbinas gostam de funcionar numa velocidade ideal. Entretanto, como é difícil medir a RPM de um turbo, e a pressão por ele gerada é directamente relacionada à velocidade do turbo, manter a pressão constante é o trabalho da wastegate.

O wastegate é uma válvula que abre ao excedemos a pressão desejada, e permite que o fluxo contorne a turbina, ao invés de atravessá-la. Isto diminui a diferença de pressão na saída da turbina, desacelerando-a. Poderei acrescentar que a wastegate também pode funcionar ao contrário, pode aumentar a pressão deste se for nossa vontade, existindo os boost controllers para o efeito aliados a fcd manuais ou electronicos etc etc…. O único detalhe importante a respeito do wastegate é que deve permitir a passagem de gás suficiente para desacelerar o turbo. Se não, a pressão aumenta, aumenta, aumenta... muito mau… Dica - nada como ela ficar semi-aberta...e mais nao digo.......

Dumps Valves

A dump detecta a onda de choque provocada por uma passagem de caixa, liberta-a para outro lugar - ou para a atmosfera, (Atmosfericas) ou de novo para o lado da entrada do turbo. (Recirculatorias)

As dumps atmosféricas emitem aquele som de espirro que todos adoramos, mas na realidade ela apropria-se de pressão e sopra-a para outro lado, logo desperdiçio que origina uma perda de pressão que pode ser mínima ou não

1: JOURNAL BEARINGS

2: RETAINING RINGS FOR JOURNAL BEARINGS

3: PISTON RING FOR TURBINE END

5: O-RING FOR BEARING HOUSING TO COMPRESSOR HOUSING

6: THRUST RING

7: THRUST BEARING

8: O-RING FOR SEAL PLATE

11: PISTONRING FOR COMPRESSOR END

14: LOCK NUT FOR TURBINE SHAFT, STANDARD THREAD

14: LOCK NUT FOR TURBINE SHAFT, REVERSE THREAD