Perché un turbocompressore produce spinta solo quando il motore è sotto carico?

Lasciatemi iniziare con un libro eccellente sull'argomento: Corky Bell’s Maximum Boost . C'è un buon trattamento delle basi del funzionamento del turbocompressore oltre ad alcune applicazioni datate ed esoteriche che sono ancora interessanti. Per esempio, trovo che la discussione sulla sovralimentazione di diversi tipi di carburatori sia di interesse intellettuale se non pratico.

Per riassumere i punti richiamati nella tua domanda, ecco alcuni dei principali aspetti del motore turbo che sono di interesse:

1. Il flusso d'aria : ricordate che un motore a combustione interna è effettivamente una pompa d'aria. Se stiamo parlando di un motore che funziona “sotto carico”, possiamo supporre che avete aperto l'acceleratore. Per esempio, quando si rotola in discesa, non c'è bisogno di premere l'acceleratore, quindi l'intero percorso dall'aspirazione allo scarico sta pompando una massa d'aria più piccola. Tuttavia, guidando in salita sarà necessario aprire l'acceleratore (dare gas), aggiungendo aria all'aspirazione. Questo fa sì che il computer del motore aggiunga carburante alla miscela. La miscela carburante-aria viene bruciata per produrre energia. Lo scarico di questa combustione procede poi a …

2. La turbina : è una parte che assomiglia alla parte anteriore di un motore a reazione che si trova nel percorso dei gas di scarico. La turbina si trova su un'estremità di un albero che gira. Dall'altro lato c'è il compressore. Questa è la parte che effettivamente produce la spinta sul lato di aspirazione del motore. Più il gas di scarico spinge oltre la turbina, più questa vuole girare e fare la spinta sul lato del compressore. Tuttavia, c'è anche …

3. Il wastegate : è una valvola che si trova anch'essa nel percorso dei gas di scarico. Fornisce una scorciatoia per lo scarico se il motore non ha veramente bisogno di spinta in questo momento. Questo può essere usato per il controllo del picco di spinta (troppa spinta può fisicamente distruggere il tuo motore). Questa può essere una valvola a molla puramente meccanica che rimane chiusa fino a una certa pressione positiva nel percorso di aspirazione e poi si apre progressivamente quando la spinta aumenta. Potrebbe anche essere sotto il controllo diretto del computer del motore. Per esempio, la mia macchina (con la messa a punto stock) era molto fastidiosa nel suo rifiuto di rimanere al picco di spinta in terza marcia. Si rifiutava anche di spingere oltre un certo punto con l'acceleratore parziale. Il computer del motore stava effettivamente dicendo “no, è abbastanza divertente per ora”.

Per esempio, se sto rotolando in discesa in marcia con il piede fuori dal gas, l'acceleratore è chiuso. Non c'è abbastanza massa d'aria che passa attraverso il percorso dall'aspirazione allo scarico per far girare il turbo, wastegate o no.

Tuttavia, la scena cambia in fondo alla collina mentre saliamo la prossima salita. Devo aprire l'acceleratore per salire la collina. Se ho la marcia bassa, i giri saranno più alti, l'energia dei gas di scarico sarà più alta e la turbina girerà a destra. Tuttavia, poiché per la stessa accelerazione avrei bisogno di un'accelerazione parziale con una marcia più bassa, il mio computer del motore potrebbe porre il veto alla spinta oltre un certo punto, aprendo la wastegate.

Se ho una marcia alta, i giri saranno più bassi e dovrò spalancare l'acceleratore per salire la collina. Tuttavia, il volume e la velocità dei gas di scarico saranno bassi ed è possibile che io non abbia abbastanza energia per il turbo per fare qualsiasi pressione positiva significativa (ad esempio, circa 40 mph in quinta nella mia auto). Anche se mi piacerebbe molto fare pressione in questa situazione, non sarò in grado di farlo.

Più o meno l'hai indovinato, e se non l'hai indovinato wikipedia è tua amica .

In sintesi, il turbocompressore funziona avendo due turbine collegate allo stesso asse di rotazione. Una turbina è fatta girare dai gas di scarico, che fanno girare l'altra turbina. La seconda è quella che spinge l'aria nella presa del motore.

Al minimo dei giri, non c'è quasi nessuno scarico per produrre spinta. Aprire l'acceleratore = ● più aria spostata attraverso il motore = ● più gas di scarico = ● più spinta.

Non esattamente… Ricorda, non tutti i motori turbo usano le wastegate.

Quello che succede è dire che il tuo motore sta girando a 2000 RPM senza carico, ora metti un carico, gli RPM scendono e per riportarlo a 2000 RPM devi aggiungere l'acceleratore che sta scaricando il carburante nel motore. Quando si scarica il carburante, si aumenta la pressione di combustione, e alla fine la pressione di scarico più alta farà girare la turbina velocemente, e produrrà più spinta che aumenterà la pressione di combustione ancora di più (più O2 ora disponibile). Vedete, su un motore senza carico, anche senza una wastegate il turbo non sta facendo molto.

e per rendere le cose un po’ più complicate qui, su un motore diesel funziona in modo simile ma diverso. Non c'è regolazione dell'aria di aspirazione su un diesel, l'aspirazione è sempre senza restrizioni e la potenza è determinata dalla quantità di carburante iniettato. Questo è il motivo per cui quando i diesel salgono di giri emettono molto fumo fino a quando il motore non si riprende. I diesel con turbocompressore si affidano al turbocompressore stesso come forma di regolazione dell'aria in entrata.

Il motore della vostra auto usa più carburante per far girare il motore a 3000RPM quando è sotto carico, invece di essere fatto girare in folle. Questa è la risposta breve.

Più carburante significa più gas di scarico, che significa più spinta. Al contrario, quando si gira in folle, si usa molto meno carburante, e quindi molto meno gas di scarico per far girare il turbo. Questo è anche il motivo per cui l'auto è più pesante in salita che in discesa.

Inoltre, il sistema di gestione della tua auto probabilmente disinserisce la tua valvola wastegate/blow-ff quando l'acceleratore è disinserito. È una caratteristica di sicurezza.