Pourquoi un turbocompresseur ne produit-il un boost que lorsque le moteur est en charge?

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Pourquoi une voiture turbocompressée ne produit-elle une impulsion significative que lorsque le moteur est en charge? Est-ce que cela a quelque chose à voir avec la quantité de gaz d'échappement produite ou existe-t-il une sorte de mécanisme de soupape qui contrôle cela?

c'est-à-dire que le fonctionnement du moteur à 3000 tr / min au point mort ne produirait pas autant de boost que le moteur tournant à 3000 tr / min tout en tirant la voiture en montée.

exception générale
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Réponses:

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Permettez-moi de commencer par un excellent livre sur le sujet: Maximum Boost de Corky Bell . Il existe un bon traitement des bases du fonctionnement du turbocompresseur en plus de certaines applications datées et ésotériques qui sont toujours intéressantes. Par exemple, je trouve que la discussion sur la turbocompression de différents types de carburateurs présente un intérêt intellectuel sinon pratique.

Pour résumer les points soulevés dans votre question, voici quelques-uns des principaux aspects du moteur turbocompressé qui sont intéressants:

  1. Le flux d'air : rappelez-vous qu'un moteur à combustion interne est effectivement une pompe à air. Si nous parlons d'un moteur qui fonctionne "sous charge", nous pouvons supposer que vous avez ouvert l'accélérateur. Par exemple, lorsque vous descendez une pente, vous n'avez pas besoin d'appuyer sur l'accélérateur, de sorte que l'ensemble du chemin d'admission à l'échappement pompe une plus petite masse d'air. Cependant, en montée, vous devrez ouvrir l'accélérateur (lui donner du gaz), en ajoutant de l'air à l'admission. Cela provoque l'ordinateur du moteur à ajouter du carburant au mélange. Le mélange carburant-air est brûlé pour produire de l'énergie. L'échappement de cette combustion passe ensuite à ...

  2. La turbine : c'est une partie qui ressemble à l'avant d'un turboréacteur assis sur le chemin des gaz d'échappement. La turbine se trouve à une extrémité d'un arbre en rotation. De l'autre côté se trouve le compresseur. C'est la partie qui fait réellement le coup de pouce du côté admission du moteur. Plus les gaz d'échappement dépassent la turbine, plus elle veut tourner et faire un boost côté compresseur. Mais il y a aussi ...

  3. La soupape de décharge : c'est une soupape qui se trouve également dans le chemin des gaz d'échappement. Il fournit un raccourci pour l'échappement si le moteur n'a pas vraiment besoin de boost à ce moment. Cela peut être utilisé pour le contrôle du pic de boost (trop de boost peut détruire physiquement votre moteur). Il peut s'agir d'une soupape à ressort purement mécanique qui reste fermée jusqu'à une certaine pression positive dans le chemin d'admission, puis s'ouvre progressivement à mesure que la suralimentation augmente. Il pourrait également être sous le contrôle direct de l'ordinateur du moteur. Par exemple, ma voiture (en stock) était très ennuyeuse dans son refus de rester au top boost en troisième vitesse. Il refuserait également de dépasser un certain point avec un étranglement partiel. L'ordinateur du moteur disait effectivement "non, c'est assez amusant pour l'instant".

Par exemple, si je roule en descente avec le pied coupé, le papillon des gaz est fermé. Il n'y a pas assez de masse d'air passant par l'admission pour s'échapper pour faire tourner le turbo, ou non.

Cependant, la scène change au bas de la colline alors que nous montons la prochaine montée. Je dois ouvrir la manette des gaz pour monter la colline. Si je suis à bas régime, les régimes seront plus élevés, l'énergie des gaz d'échappement sera plus élevée et la turbine tournera complètement. Cependant, comme j'aurais besoin d'accélérateur partiel à un rapport inférieur pour la même accélération, mon ordinateur moteur pourrait opposer son veto à un dépassement d'un certain point, ouvrant la porte de décharge.

Si je suis à la vitesse supérieure, les régimes seront plus bas et je devrai ouvrir la manette des gaz grande ouverte pour monter la côte. Cependant, le volume et la vitesse des gaz d'échappement seront faibles et il est possible que je n'aie pas assez d'énergie pour que le turbo fasse une pression positive significative (par exemple, environ 40 mph en cinquième dans ma voiture). Même si j'aimerais vraiment donner un coup de pouce à cette situation, je ne pourrai pas.

Bob Cross
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D'accord, le contrôle de la soupape de décharge est électronique. Et dans une voiture avec une soupape de décharge contrôlée par la pression du vide. Comment la voiture sait-elle que le moteur est en charge ou non en charge pour ouvrir ou fermer la soupape de décharge ??
exception générale
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@generalexception, vous venez de répondre à votre propre question: si le moteur est sous vide, il a peu de charge. L'accélérateur doit être presque fermé, ce qui réduit la masse d'air totale à travers le système. Lorsque l'accélérateur s'ouvre, le turbo tourne à mesure que l'énergie d'échappement augmente. Dans un système purement mécanique, la soupape de décharge ne commencera alors à s'ouvrir que lorsque le boost dépassera le seuil du ressort de la soupape de décharge. Dans ce cas, la soupape de décharge agit uniquement comme une commande de plafond boost. Notez les modifications du commentaire original: trop d'hypothèses mènent à quelque chose qui se lit comme étant factuellement faux.
Bob Cross
Hmmm, ce n'est pas comme ça que le mien fonctionne ... La soupape de décharge de ma voiture a un ressort de 8,5 psi. Il est normalement fermé et ne s'ouvre que lorsque la pression sur la ligne de commande l'ouvre. En amont de cela se trouve un inverseur de contrôleur de suralimentation qui purge la pression, de sorte que l'ECU peut autoriser des pressions de suralimentation plus élevées (mais jamais plus basses) en diminuant la pression vue par la soupape de décharge. La seule raison pour laquelle la suralimentation est inférieure est due au manque de masse d'air suffisante pour mettre le turbo dans la plage d'efficacité et l'amener à pressuriser l'admission. En descendant, la plaque des gaz est fermée, forçant le vide, pas de masse = pas de boost.
Brian Knoblauch
@BrianKnoblauch, je suis en train de relire ce que j'ai écrit et je suis d'accord que j'ai confondu suffisamment de points pour que cela prenne à confusion pour un lecteur novice. Par exemple, j'examine des aspects de ma voiture (en stock) sans être explicite sur le fait que c'est plus compliqué que de simplement augmenter le <-> vide. Je vais réécrire la réponse.
Bob Cross
@BrianKnoblauch, j'ai réécrit la réponse et le commentaire. Merci d'avoir souligné que j'avais fait un âne complet de moi-même!
Bob Cross
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Vous l'avez deviné, et si vous n'avez pas wikipedia, c'est votre ami .

En résumé, le turbocompresseur fonctionne en ayant deux turbines connectées au même axe rotatif. Une turbine est entraînée par les gaz d'échappement, ce qui fait tourner l'autre turbine. Le second est ce qui force l'air à entrer dans le moteur.

Au ralenti, il n'y a pratiquement aucun échappement pour produire un boost. Accélérateur ouvert => plus d'air circule dans le moteur => plus d'échappement => plus de boost.

DXM
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Question modifiée car vous l'avez peut-être mal comprise.
exception générale
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@generalexception: lisez votre amendement et oui j'ai répondu à la question. Tout dépend de la quantité d'air que vous déplacez dans le moteur. Si votre voiture est immobile, il faut TRÈS PEU de gaz pour faire tourner le moteur à 3 000 tr / min. D'un autre côté, mettre la voiture sous n'importe quel type de charge (c'est-à-dire se déplacer en montée ou en accélération ...) nécessitera des gaz beaucoup plus ouverts et atteindra le même régime. Plus de puissance ouverte X rpm ==> plus de boost.
DXM
Lecture simple, facile et correcte!
Nick G
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Pas exactement ... Rappelez-vous, tous les moteurs turbocompressés n'utilisent pas de soupape de décharge.

Ce qui se passe, c'est que votre moteur tourne à 2000 tr / min sans charge, maintenant vous mettez une charge, la baisse du régime et pour la ramener à 2000 tr / min, vous devez ajouter un accélérateur qui vide le carburant dans le moteur. Au fur et à mesure que vous videz le carburant, votre augmentation de la pression de combustion et, finalement, les pressions d'échappement plus élevées vont faire tourner la turbine rapidement et produire plus de boost, ce qui augmentera encore plus la pression de combustion (plus d'O2 maintenant disponible). Voyez, sur un moteur sans charge, même sans hayon, le turbo ne fait pas grand-chose.

et pour rendre les choses un peu plus compliquées ici, sur un moteur diesel, cela fonctionne de manière similaire mais différente. Il n'y a pas de régulation d'air d'admission sur un diesel, l'admission est toujours sans restriction et le débit est déterminé par la quantité de carburant injectée. C'est pourquoi, lorsque le moteur diesel tourne, ils dégagent beaucoup de fumée jusqu'à ce que le moteur rattrape. Les moteurs diesel à turbocompresseur dépendent du turbocompresseur lui-même comme une forme de régulation de l'air d'admission.

FJSchrankJr
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et comme DXM l'a souligné, il a raison. Accélérateur ouvert => plus d'air circule dans le moteur => plus d'échappement => plus de boost.
FJSchrankJr
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Pour être techniquement correct, l'ouverture des gaz dans un moteur à essence standard permet plus d' air dans le système. L'ECU voit cela et ajoute plus de carburant pour correspondre. Ensuite, cette combinaison se traduit par plus de puissance, ce qui signifie plus de débit, etc ... Mais correct, en ce sens que sans la plus grande masse d'air qu'un moteur sans soupape de décharge ne verra aucun boost (exemple d'un moteur turbo non équipé de soupape de décharge est utilisé dans le Piper Turbo Arrow. La manette des gaz est poussée un peu à la fois et la pression du collecteur doit être surveillée. La manette des gaz doit être réglée jusqu'à ce que la pression globale correcte soit atteinte avant le décollage).
Brian Knoblauch
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Le moteur de votre voiture utilise plus de carburant pour faire tourner le moteur à 3000 tr / min lorsqu'il est sous charge plutôt que d'être accéléré au point mort. Voilà la réponse courte.

Plus de carburant signifie plus de gaz d'échappement, ce qui signifie plus de boost. Inversement, lorsque vous montez en régime neutre, beaucoup moins de carburant est utilisé, et donc beaucoup moins de gaz d'échappement pour faire tourner le turbo. C'est aussi pourquoi votre voiture est plus lourde sur les montées de gaz qu'en descente.

De plus, le système de gestion de votre voiture désengagerait probablement votre soupape de décharge / soufflage lorsque votre accélérateur est désengagé. C'est une caractéristique de sécurité.

Capitaine Kenpachi
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