Supraalimentare

O turbosuflantă pentru un motor de automobil

O suflantă mecanică montată deasupra unui motor de automobil

Supraalimentarea motoarelor cu ardere internă se face prin comprimarea aerului introdus în faza de admisiune în cilindrii motoarelor pentru a suplimenta masa de aer intrată în cilindru în vederea creșterii puterii motorului. Supraalimentarea se face cu una sau mai multe turbosuflante sau suflante cu antrenare mecanică pentru a crește densitatea aerului în galeria de admisiune. Motoarele fără supraalimentare sunt clasificate drept motoare aspirate^⁠(d).

Supraalimentarea se practică atât la motoarele cu aprindere prin scânteie (m.a.s.), cât și ce cele diesel, atât la cele în patru timpi, cât și la cele în doi timpi. De asemenea, se face la motoarele de aeronave pentru a reface puterea motoarelor la altitudini mari.

Principiu de lucru

Descriere

Supraalimentarea este adesea utilizată pentru a crește puterea unui motor. Aceasta se realizează prin comprimarea aerului de admisie, pentru a crește masa amestecului aer-combustibil din camera de ardere. Un motor aspirat este limitat la o presiune maximă a aerului de admisie egală cu presiunea atmosferică înconjurătoare, însă un motor supraalimentat este „pompat”, fiind alimentat cu aer la o presiune mai mare decât cea atmosferică. Deoarece densitatea aerului crește odată cu presiunea, acest lucru face ca o masă mai mare de aer să intre în cilindru.

Teoretic, analiza unui ciclu motor cu vapori conform celui de al doilea principiu al termodinamicii ar sugera că creșterea presiunii medii efective din camera de ardere ar crește și randamentul termic a motorului. Însă anumite considerații (cum ar fi răcirea camerei de ardere, prevenirea detonației și limitarea emisiilor de NOx) pot determina faptul că motoarele supraalimentate nu sunt întotdeauna mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil, în special în cazul motoarelor de înaltă performanță.

Motoarele diesel

Motoarele diesel în patru timpi sunt potrivite pentru supraalimentare deoarece lipsa combustibilului în aerul de admisie înseamnă că se pot utiliza rapoarte de comprimare mai mari fără riscul de preaprindere. Prin urmare, utilizarea turbosuflantelor la motoarele diesel este relativ obișnuită.

Motoarele diesel în doi timpi au un principiu de funcționare diferit de motoarele pe benzină în doi timpi și necesită o formă de supraalimentare pentru a funcționa.

Folosirea la altitudini mari

O densitate redusă a aerului de admisie este cauzată de scăderea densității atmosferice observată la altitudini mari. Prin urmare, o utilizare timpurie a supraalimentării a fost la motoarele aeronavelor. La o altitudine de 5500 m, presiunea aerului este la jumătate din cea de la nivelul mării, ceea ce înseamnă că un motor fără supraalimentare ar produce la această altitudine mai puțin de jumătate din puterea sa. Aici supraalimentarea este utilizată pentru a mări cantitatea de aer admis, în scopul reducerii pierderilor de putere la altitudini mai mari.

Sistemele care utilizează o turbosuflantă pentru a menține puterea motorului egală cu cea de la nivelul mării încearcă să mențină o presiune în galeria de admisiune de 7005100000000000000♠100 kPa.

Tipuri de suflante folosite

Cele mai utilizate suflante pentru supraalimentare sunt turbosuflantele și cele cu antrenare mecanică. O turbosuflantă este acționată de o turbină alimentată de gazele de eșapament, iar o suflantă antrenată mecanic este acționată de obicei de arborele cotit al motorului, printr-o curea de transmisie.

Tehnologii asociate

Răcirea intermediară este adesea folosită pentru a reduce temperatura aerului de admisie după ce acesta este comprimat. O altă metodă, mai puțin utilizată, este injecția cu apă sau cu metanol.

Exemple

De această formă combinată de admisie a aerului, s-au folosit la autoturismele de raliu Lancia Delta S4 în ani 1980 la ≈ 200 exemplare.

• în 2005 VW Golf V GT1,4 (170 CP), la m.a.s..
• în 2006 Audi RS4 B7, 4,2-l-V8 «420 CP la 7800 rot/min.
• în 2006 VW Touran, 1,4 (170 CP), la m.a.s.
• în 2007 VW Tiguan, la m.a.s.
• în 2008 VW Golf VI, VW Scirocco III la m.a.s.
• Prima producție în serie de autoturisme acționate de motoare diesel turbosupraalimentate a fost modelul Mercedes-Benz OM617, în 1978.
• Prima producție în serie de autocamioane acționate de motoare diesel turbosupraalimentate a fost MAN, în 1951.

Bibliografie

• Berthold Grünwald, Teoria, calculul și construcția motoarelor pentru autovehicule rutiere, București: Editura Didactică și Pedagogică, 1980

Vezi și

• Raport de comprimare