Motoare Diesel Turbosuflante

Introducere

Turbina auto are o istorie aproape la fel de veche ca și cea a motorului cu combustie internă. Între anii 1885-1886 Gottlieb Daimler și Rudolf Diesel, părinții motorului cu combustie internă, au investigat posibilitățile de creștere a puterii și de reducere a consumului de combustibil al motoarelor, prin precompresia aerului in camera de ardere.

În anul 1905 inginerul elvețian Dr Alfred J.Buchi a patentat sistemul de supraalimentare a motoarelor diesel, iar în 1915 a propus primul prototip de motor diesel cu turbosuflantă. Această invenție nu a avut însă succesul așteptat, fiind respinsă, ca toate ideile sale referitoare la supraalimentare.

General Electric a preluat ideea sa, iar la sfârșitul anului 1910 a început să creeze turbosuflante pentru supraalimentarea motoarelor. În anul 1920, un bi-planor a fost echipat cu motor Libertz și cu turbosuflanta General Electric, stabilind un nou record de altitudine: 33,113 picioare (aproxiativ 10.092 m).

Inginerul Alfred Buchi a avut primul mare success în domeniu în anul 1925, când a inventat primul motor supra-alimentat cu turbosuflantă antrenată de gazele de eșapare și a realizat astfel o creștere a puterii motorului cu peste 40%. Acest eveniment a reprezentat începutul introducerii turbosuflantei în industria constructoare de mașini.

În anul 1938 a fost construit primul motor cu turbosuflantă de către Swiss Machine Works Saurer. Primele aplicații ale turbosuflantei au fost limitate la motoare foarte mari, de exemplu pentru motoarele navale.

Turbosuflantele au fost utilizate într-o măsură mică pe avioanele din Primul Război Mondial, dezvoltarea luând amploare în anii 1930 -1940, mai intâi în Europa iar apoi în Statele Unite. În USA firma General Electric a fabricat turbosuflante pentru avioane militare, iar în timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial a furnizat mii de turbosuflante pentru avioane de luptă și bombardiere precum B17.

Din domeniul automobilelor, Chevrolet Corvet Monza și Oldsmobile Jetfire au fost primele autoturisme turbo care și-au făcut debutul pe piața Americană în anii 1962-1963. După prima criză a petrolului din 1973, turbosuflanta a devenit foarte utilă și în aplicațiile pentru motoare comerciale. Tot în anii 1970, odată cu intrarea turbosuflantei în industria motoarelor sport, în special la cursele de Formula 1, motoarele supraalimentate pentru autoturisme au devenit foarte populare.

Anii 1978-1981 au însemnat un progres spectaculos în domeniul autoturismelor cu motoare diesel supraalimentate, începand cu Mercedes Benz 300D, urmat de VW Golf turbodiesel. Astăzi motoarele turbo pe benzină nu mai sunt de actualitate datorită consumului ridicat de combustibil, a poluării și datorită faptului că motoarele diesel au ajuns prin supraalimentare la performante similare sau chiar mai bune.

Fig.1 Primul motor diesel

Capitolul 1

Modul de funtionare

Comprimarea unui gaz conduce la creșterea temperaturii sale, aceasta fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel. Aerul este aspirat în cilindri și este comprimat de către piston până la un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu aprindere prin scânteie. Spre sfârșitul cursei de comprimare motorina (combustibilul) este pulverizată în camera de ardere cu ajutorul unui injector. Motorina se aprinde la contactul cu aerul deja încălzit prin comprimare până la o temperatura de circa 700-900 °C. Arderea combustibilului duce la creșterea temperaturii și presiunii, care acționează pistonul. În continuare, ca la motoarele obișnuite, biela transmite forța pistonului către arborele cotit, transformând mișcarea liniară în mișcare de rotație. Aspirarea aerului în cilindri se face prin intermediul supapelor, dispuse la capul cilindrilor. Pentru mărirea puterii, majoritatea motoarelor diesel moderne sunt supraalimentate cu scopul de a mări cantitatea de aer introdusă în cilindri. Folosirea unui răcitor intermediar pentru aerul introdus în cilindri crește densitatea aerului și conduce la un randament mai bun.