Che cos'è il turbocompressore?- Tipi e come funziona

Cos'è un turbocompressore?

Un turbocompressore, noto come turbo, è un dispositivo a induzione forzata azionato da una turbina che aumenta le prestazioni di un motore a combustione interna forzando aria compressa aggiuntiva nella camera di combustione.

Questo miglioramento rispetto alle prestazioni di un motore aspirato è dovuto al fatto che il compressore può spingere più aria e proporzionalmente più carburante nella camera di combustione rispetto alla sola pressione atmosferica.

Un turbocompressore è un dispositivo collegato al motore di un veicolo progettato per migliorare l'efficienza complessiva e aumentare le prestazioni. Per questo motivo, molte case automobilistiche scelgono i turbocompressori nei motori di camion, automobili, treni, aerei e macchine edili. Sono più comunemente usati nei motori a combustione interna a ciclo Otto e diesel.

Chi ha inventato il turbocompressore?

Un ingegnere svizzero di nome Alfred Buchi sviluppò per la prima volta il progetto del turbocompressore nel 1905 per aumentare le prestazioni dei motori diesel. Pulito!

Quanta potenza extra puoi ottenere?

Questa è la domanda di qualsiasi trasmissione e, sfortunatamente, non esiste una risposta facile. Un normale turbocompressore fornisce agli appassionati di rete dal 20 al 40% in più di potenza rispetto ai prodotti standard.

Quanta potenza extra, tuttavia, dipende da una varietà di variabili, tra cui quanto è grande o piccolo il turbocompressore, quali modifiche hai apportato alle parti interne del motore, che tipo di carburante stai utilizzando e quale ECU il tuo turbocompressore configurazione utilizzata. I profitti della tua auto varieranno.

Come funziona un turbocompressore?

Un turbocompressore è un sistema che aiuta un motore a produrre più potenza e coppia attraverso l'induzione forzata. In sostanza, un turbo aspira l'aria, la raffredda e quindi alimenta forzatamente il motore, più che attraverso la sua porta di aspirazione standard. Il risultato finale è molto più "whee!"

Il turbocompressore di un'auto utilizza un principio molto simile a quello di un motore a pistoni. Utilizza i gas di scarico per azionare una turbina. Questo fa ruotare un compressore d'aria che spinge aria extra (e ossigeno) nei cilindri in modo che possano bruciare più carburante ogni secondo.

Come funziona il turbocompressore:

  1. L'aria fredda entra nella presa d'aria del motore e si dirige verso il compressore.
  2. La ventola del compressore aiuta ad aspirare l'aria.
  3. Il compressore spreme e riscalda l'aria in ingresso e la espelle di nuovo.
  4. L'aria compressa calda proveniente dal compressore passa attraverso lo scambiatore di calore, che lo raffredda.
  5. L'aria compressa raffreddata entra nella presa d'aria del cilindro. L'ossigeno extra aiuta a bruciare il carburante nel cilindro a una velocità maggiore.
  6. Poiché il cilindro brucia più carburante, produce energia più rapidamente e può inviare più potenza alle ruote tramite pistone, alberi e ingranaggi.
  7. I gas di scarico della bombola escono attraverso l'uscita di scarico.
  8. I gas di scarico caldi che soffiano oltre la ventola della turbina la fanno ruotare ad alta velocità.
  9. La turbina rotante è montata sullo stesso albero del compressore. Quindi, mentre la turbina gira, gira anche il compressore.
  10. I gas di scarico escono dall'auto, sprecando meno energia di quanto sarebbe altrimenti.

Parti di un turbocompressore

1. La Turbina

La turbina del turbocompressore, che consiste in una girante e un alloggiamento della turbina, converte i gas di scarico del motore in energia meccanica per azionare il compressore. Questa caduta di pressione viene convertita in energia cinetica dalla turbina per azionare la ruota della turbina. Esistono due tipi principali di turbine:a flusso assiale e radiale.

2. Cuscinetti.

Il sistema di cuscinetti del turbocompressore sembra semplice, ma svolge un ruolo chiave in una serie di funzioni critiche. Alcuni dei più importanti sono il controllo del movimento radiale e assiale dell'albero e delle ruote e la riduzione al minimo delle perdite per attrito nel sistema di cuscinetti.

3. Il compressore

Le ruote del compressore sono una delle parti più discusse di un turbocompressore. La sezione del compressore, come la turbina, è composta da due componenti principali:la girante del compressore e il coperchio del compressore. Il compito del compressore è quello di comprimere letteralmente l'aria fresca e di dirigerla verso il corpo farfallato.

4. Alloggiamento centrale/gruppo rotante (CHRA)

Il CHRA potrebbe non rimanere senza inchiostro, ma è una delle parti più critiche di qualsiasi gruppo turbocompressore. In pratica, il CHRA funge da punto di montaggio per entrambi gli alloggiamenti e deve essere realizzato con un materiale essenziale per gestire il calore e le sollecitazioni sulla turbina.

5. Intercooler

Capire che un turbocompressore comprime l'aria rende facile capire perché un intercooler è importante. Senza fare troppi calcoli (stiamo parlando ancora della legge dei gas ideali), diciamo solo che all'aumentare della pressione si genera calore entro un determinato volume.

6. Wastegate

Un wastegate è semplicemente un dispositivo che scarica il gas di scarico prima che raggiunga l'ingresso dell'alloggiamento della turbina.

7. Valvole di sfiato

Una valvola di sfogo è essenzialmente una valvola di sfogo della pressione montata sul lato del compressore di un sistema turbo. Il suo compito è letteralmente quello di rilasciare la pressione di sovralimentazione in eccesso intrappolata nel sistema quando la lama dell'acceleratore si chiude.

8. Tubazioni e Collettori

Le tubazioni sono forse l'ultima cosa che la maggior parte dei fan considera quando costruisce un sistema turbo. Tuttavia, una corretta applicazione e dimensionamento sono essenziali per garantire prestazioni ottimali. In un tipico sistema di turbocompressore, le tubazioni possono essere suddivise in tre sezioni distinte:i collettori, il lato caldo e il lato freddo.

I collettori turbo, che gestiscono sbalzi di temperatura estremi, incredibile contropressione e carichi elevati, rendono queste aree una delle aree più probabili in un sistema turbo per riscontrare problemi. Per capire gli estremi che una varietà deve sopportare giorno dopo giorno, è meglio sviluppare una varietà basata su longevità e forza, anche se ciò significa rinunciare a un po' di prestazioni.

9. Tubazioni lato caldo

Qualsiasi tubazione correlata al movimento del gas di scarico effettivo, da o verso il turbocompressore, viene generalmente definita tubazione lato caldo. A causa del calore estremo generato quando i gas di scarico vengono trasferiti all'involucro della turbina, è importante utilizzare un materiale resistente e l'acciaio inossidabile è il materiale preferito da molti produttori.

10. Tubazioni lato freddo

Il "lato freddo" di un kit turbo si riferisce a qualsiasi tubazione relativa allo spostamento dell'aria compressa dal turbocompressore al corpo farfallato. Se stai installando un intercooler, anche questo fa parte del lato freddo e dovrà essere collegato correttamente per far funzionare tutto.

Tipi di turbocompressore

Esistono diversi tipi di turbocompressori utilizzati nell'industria automobilistica:

  • Singolo Turbo
  • Twin-Turbo
  • Twin-Scroll Turbo
  • Turbo a geometria variabile
  • Twin Scroll Turbo variabile
  • Turbo elettrico

1. Turbo singolo

I turbocompressori singoli sono ciò che la maggior parte delle persone considera turbo. A causa delle diverse dimensioni degli elementi nel turbo, è possibile ottenere proprietà di coppia completamente diverse. I turbo di grandi dimensioni forniscono un livello più elevato di potenza di fascia alta, mentre i turbo più piccoli possono accelerare più velocemente e fornire una potenza di fascia bassa migliore.

Sono un modo economico per aumentare la potenza e l'efficienza del motore e, di conseguenza, stanno diventando sempre più popolari. Consentono ai motori più piccoli di aumentare l'efficienza producendo la stessa potenza dei motori più grandi ad aspirazione naturale con un peso inferiore.

Tuttavia, in genere funzionano meglio in un intervallo di RPM ristretto e i conducenti spesso sperimentano un "ritardo del turbo" fino a quando il turbo non inizia a funzionare entro il suo intervallo di RPM di picco.

2. Twin-Turbo

Come suggerisce il nome, i twin turbo significano aggiungere un secondo turbocompressore a un motore. Per i motori V6 o V8, questo può essere fatto assegnando un singolo turbo a ciascuna bancata.

In alternativa, un turbo più piccolo potrebbe essere utilizzato a basse velocità con un turbo più grande per velocità più elevate. Questa seconda configurazione (nota come doppia turbocompressione sequenziale) consente una gamma di velocità più ampia e fornisce una coppia migliore alle basse velocità (riducendo il ritardo del turbo), ma fornisce anche potenza alle alte velocità. Non sorprende che avere due turbo aggiunga una notevole complessità e costi associati.

3. Twin-Scroll Turbo

I turbocompressori a doppia spirale richiedono un alloggiamento della turbina con un ingresso diviso e un collettore di scarico che accoppiano i cilindri del motore corretti a ciascuna spirale. indipendentemente. Ad esempio, in un motore a quattro cilindri (con un ordine di accensione 1-3-4-2) i cilindri 1 e 4 possono essere alimentati a una spirale del turbo, mentre i cilindri 2 e 3 sono alimentati a una spirale separata.

Questa disposizione consente all'energia di scarico di essere fornita al turbo in modo più efficiente e si traduce in un'aria più densa e pulita in ciascun cilindro. Più energia viene inviata alla turbina di scarico, il che significa più potenza. Ancora una volta, c'è una penalizzazione dei costi per affrontare la complessità di un sistema che richiede intricati alloggiamenti delle turbine, collettori di scarico e turbo.

4. Turbocompressore a geometria variabile (VGT)

Tipicamente, i VGT contengono un anello di palette di forma aerodinamica nell'alloggiamento della turbina all'ingresso della turbina. Nei turbo per autovetture e veicoli commerciali leggeri, queste palette ruotano per variare l'angolo di turbolenza del gas e l'area della sezione trasversale.

Queste palette interne modificano il rapporto tra area turbo e raggio (A/R) per adattarsi alla velocità del motore, fornendo prestazioni al top. A bassi regimi, un basso rapporto A/R consente al turbo di accelerare rapidamente aumentando la velocità di scarico. A velocità più elevate, il rapporto A/R aumenta, consentendo un maggiore flusso d'aria. Ciò si traduce in una soglia di carica bassa che riduce il ritardo del turbo e fornisce una banda di coppia ampia e uniforme.

Mentre i VGT sono generalmente utilizzati nei motori diesel in cui i gas di scarico sono a una temperatura più bassa, fino ad ora i VGT sono stati limitati nelle applicazioni dei motori a benzina a causa del loro costo e della necessità che i componenti siano realizzati con materiali esotici.

L'elevata temperatura dei gas di scarico significa che le palette devono essere realizzate con materiali esotici resistenti al calore per evitare danni. Ciò ha limitato il loro utilizzo ad applicazioni di motori di lusso ad alte prestazioni.

5. Turbocompressore Twin-Scroll variabile (VTS)

Come suggerisce il nome, un turbocompressore VTS combina i vantaggi di un turbo twin scroll e di un turbo a geometria variabile. Questo viene fatto utilizzando una valvola che può deviare il flusso dell'aria di scarico su una sola spirale, oppure variando la quantità di apertura della valvola, i gas di scarico possono essere suddivisi in entrambe le spirali.

Il design del turbocompressore VTS offre un'alternativa più economica e robusta ai turbo VGT, il che significa che è un'opzione praticabile per le applicazioni con motori a benzina.

6. Turbocompressori elettrici

Un turbocompressore elettrico viene utilizzato per eliminare il turbo lag e per assistere un normale turbocompressore a regimi del motore inferiori dove un turbocompressore tradizionale non è più efficiente. Ciò si ottiene aggiungendo un motore elettrico che fa ruotare il compressore del turbo dall'inizio e attraverso le velocità più basse fino a quando la potenza del volume di scarico non è sufficientemente alta per far funzionare il turbo.

Questo approccio rende il ritardo del turbo un ricordo del passato e aumenta significativamente la gamma di velocità in cui il turbo funziona in modo efficiente. Fin qui tutto bene. Sembra che i turbo elettronici siano la risposta a tutte le caratteristiche negative dei turbocompressori tradizionali, ma ci sono alcuni inconvenienti.

La maggior parte riguarda costi e complessità, poiché il motore elettrico deve essere sistemato e alimentato, oltre a essere raffreddato per evitare problemi di affidabilità.

Domande frequenti.

Cos'è un turbocompressore?

Un turbocompressore (tecnicamente un turbocompressore), colloquialmente noto come turbo, è un dispositivo a induzione forzata azionato da una turbina che aumenta la potenza di un motore a combustione interna forzando aria compressa extra nella camera di combustione.

Come funzionano i turbocompressori?

Il turbocompressore di un'auto applica un principio molto simile a un motore a pistoni. Utilizza i gas di scarico per azionare una turbina. Questo fa girare un compressore d'aria che spinge aria extra (e ossigeno) nei cilindri, consentendo loro di bruciare più carburante ogni secondo.

Quali sono i tipi di turbocompressori?

Diversi tipi di turbocompressore:

  • Singolo Turbo
  • Twin-Turbo
  • Twin-Scroll Turbo
  • Turbo a geometria variabile
  • Twin Scroll Turbo variabile
  • Turbo elettrico

Quanti HP aggiunge un turbo?

Un turbocompressore funziona con il sistema di scarico e può potenzialmente darti guadagni di 70-150 cavalli. Un compressore è collegato direttamente all'aspirazione del motore e potrebbe fornire 50-100 cavalli in più.

Qual ​​è il problema con il turbocompressore?

La maggior parte dei guasti sono causati dai tre "turbo killer" di fame di petrolio, contaminazione da olio e danni da corpi estranei. Più del 90% dei guasti del turbocompressore sono causati dall'olio o dalla fame o dalla contaminazione dell'olio. Tubi ostruiti o che perdono o la mancanza di adescamento sul raccordo di solito causano carenza di olio.

Qual ​​è la differenza tra un compressore e un turbocompressore?

Un compressore è azionato dall'albero motore del motore da una cinghia, un albero o una catena, mentre i turbocompressori ottengono la loro potenza da una turbina che raccoglie energia dai gas di scarico del motore. In parole povere, un turbo è una pompa dell'aria che consente di pompare più aria nel motore a una pressione più elevata.

Cosa significa turbocompressore su un'auto?

Un motore turbo è un motore che utilizza il metodo di induzione forzata a turbina per alimentare il veicolo. Questo metodo forza lo scarico dell'auto riciclato nella camera di combustione del motore. Un motore turbo può avere fino al 50% in più di aria che scorre attraverso di esso rispetto a un motore tradizionale.

Come posso aggiungere 100 cavalli alla mia auto?

Ecco i modi più efficaci che abbiamo trovato per aumentare la potenza del tuo camion.

  • Casa pulita per aumentare la potenza.
  • Esegui una messa a punto del motore.
  • Installa un kit turbo o un compressore.
  • Installa una presa d'aria fredda.
  • Installa un sistema di scarico aftermarket.
  • Acquista un sintonizzatore motore.

Qual ​​è il modo più economico per aumentare la potenza?

5 modi per aumentare la potenza a meno di $ 500

  • Migliora la presa d'aria. La maggior parte dei motori in erba inizia qui.
  • Migliora lo scarico. Più aria entra nel motore significa che più aria deve uscire dal motore.
  • Installa un sintonizzatore delle prestazioni.
  • Installa un controller boost.
  • Passa ai lubrificanti sintetici.

Quanto costa sostituire un turbo?

Il costo medio per la sostituzione del gruppo turbocompressore è compreso tra $ 1.857 e $ 2.150. I costi di manodopera sono stimati tra $ 469 e $ 591, mentre le parti hanno un prezzo compreso tra $ 1.388 e $ 1.559. Questo intervallo non include tasse e commissioni e non tiene conto del tuo veicolo specifico o della tua posizione unica.

È possibile riparare il turbocompressore?

Sì! In the right hands, almost all problems of turbochargers can be repaired. What is more important is to identify the problem with the turbocharger and how to repair it. To understand how to diagnose turbocharger repairs, here are a couple of significant repair tips to remember.

What are the symptoms of turbocharger failure?

Turbo Failure Symptoms:

  • Power loss. If you notice that your car isn’t accelerating as powerfully as it used to, or is slow to react to your input, this might be a sign that your turbo is failing.
  • Whining engine.
  • Exhaust smoke.
  • Check engine light.
  • Oil/lubrication.
  • Damaged seals.
  • Foreign objects/deposits.
  • Wear &tear.

Can you turbo any car?

Using the science of compressor maps and some idea of the size and rpm range of your engine, you can add virtually any turbo to any engine. The trick is the availability of the maps and the A/R ratios of the turbine housing and the sizes of the turbine wheels.

Is a turbo engine better?

The most obvious advantage of having a turbo engine is that it gives you more power output due to its intake of air, meaning that you’re going to have a much faster and more powerful ride. An engine fitted with a turbo is much smaller and lighter compared to an engine producing the same power without a turbocharger.

Is turbo the same as turbocharged?

A turbocharger (technically a turbosupercharger), colloquially known as turbo, is a turbine-driven, forced induction device that increases an internal combustion engine’s power output by forcing extra compressed air into the combustion chamber.

Does a turbo make a car faster?

A small turbocharger will provide a boost more quickly and at lower engine speeds, but may not be able to provide much boost at higher engine speeds when a really large volume of air is going into the engine.

What is the disadvantage of turbo engine?

Well, more power means more energy output per second. This means that you have to put more energy when you use it. So, you must burn more fuel. In theory, that means an engine with a turbocharger is no more fuel-efficient than one without.

Is a 4-cylinder turbo faster than a V6?

Modern turbocharged four-cylinder engines, when engineered properly, will either beat or match a naturally aspirated V6 in almost every category. Turbo-fours are lighter, more efficient, and can be more powerful than a naturally aspirated V6. The only thing that a V6 will always do better is towing capacity.

Do spark plugs increase horsepower?

In short, yes, in some situations spark plugs can increase horsepower.

How much HP gain from cold air intake?

So, if you can get cooler air into your engine, your car will be able to mix more fuel with that air, making more power. Combine that with more air through the larger and less restrictive filter and intake tube and you can see up to a 10-15 horsepower increase.

Do turbos need maintenance?

A turbocharger is essentially an additional component that forces more air into the combustion chamber. It makes the car produce more power as the result yet maintains fuel economy. Maintenance-wise, unlike the concerns that some car owners may have, a turbo car requires the same care as a regular car.

How do you test if your turbo is working?

Can you drive with a failed turbo?

The vehicle can run without an efficiently functioning turbocharger, but it will perform poorly, and your decision could possibly have dramatic repercussions. If the issue is an oil supply or internal component-related problem, complete failure is imminent.

When should I replace my turbo?

Can a turbo engine run without the turbo?

If you don’t have a turbo, your engine will start and run without one, but make sure the oil line is not connected to the engine.

Can a bad turbo cause engine damage?

The good news is that engine damage seldom occurs due to a turbo failing. If the impeller chips off, they usually end up in the intercooler and catalytic converter.

What are the benefits of a turbo engine?

The two major advantages of a turbocharged engine are greater power density and increased fuel efficiency. Because a turbocharger enables a small engine to produce more power, manufacturers can downsize their engine displacement.