Curva de torque em modernos motores a gasolina com turbo

Como os modernos motores a gasolina com turbo têm platôs de torque constantes em uma ampla faixa de rpm. A relação matemática entre torque e potência ainda se mantém aqui? Isso parece totalmente diferente de um motor normalmente aspirado, onde o torque e a potência aumentam gradualmente.

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O torque do motor produzido é uma função da quantidade de ar ingerido e da razão ar / combustível queimada no (s) cilindro (s), combinada com variáveis ​​'estáticas', como taxa de compressão, furo / curso, projeto do eixo de manivela, comprimento da entrada, perfil da came , dimensionamento de admissão e escape, etc.

Com todos os outros parâmetros agora estáticos (não variáveis), uma vez que o motor é montado e montado, e com a ECU controlando a quantidade de combustível adicionada à mistura (razão ar / combustível), nos motores a gasolina, o torque produzido nesse motor é agora quase inteiramente uma função do fluxo de ar. Mais ar nos cilindros = mais torque, menos ar nos cilindros = menos torque (falando de massa aqui, não de volume).

Aspiração Natural (não variável)

Por esse motivo, em um motor de combustão interna de admissão não variável de came não variável e naturalmente variável, haverá uma (e apenas uma) RPM na qual o fluxo atingirá o pico, com base no perfil do came e no comprimento de entrada (uma hump na gráfico). Você pode ajustar onde esse pico ocorre com vários excêntricos, cabeças e tamanhos de válvulas, mas existe apenas um. (nota: isso exclui comprimento variável de admissão e sistemas de came variáveis, veja abaixo)

Aspiração Natural (came variável e / ou ingestão)

Com perfis de came variáveis, pode haver dois ou mais picos (ou mesmo uma configuração continuamente variável na teoria) em que cada perfil de came ou comprimento de entrada distinto experimenta fluxo de pico (maior carga de massa nos cilindros). Isso pode variar a elevação, a duração ou as duas válvulas. Exemplos disso são o VTEC da Honda , o VVT-i da Toyota , conhecido genericamente como Variable Valve Timing .

O comprimento da entrada também pode variar em adição ou ao invés do perfil do came, para máximos locais adicionais (embora geralmente menores) ao longo do gráfico (subpicos). Exemplos disso são o VRIS da Mazda , o coletor de admissão variável da VW no VR6 , o YCC-I da Yamaha

Indução Forçada (regulada)

Agora, vamos considerar a indução forçada. Com um compressor capaz (sobrealimentador ou turbocompressor), ele será capaz de uma carga de massa variável na faixa de RPM. Por várias razões, válvulas de desvio / descarga, válvulas de escape, embreagens e dispositivos similares limitam a quantidade a um valor conhecido, geralmente com base na pressão (por exemplo, 21 psi). A essa pressão, se pudermos assumir uma temperatura constante (o que não podemos na prática), isso produziria uma massa de ar teoricamente constante entrando nos cilindros com impulso suficiente. Com uma massa de ar definida e uma ECU injetando uma quantidade correspondente de combustível, o motor produzirá uma quantidade constante de torque .

Cada evento de detonação experimenta a pressão de expansão dessa quantidade definida de massa de ar e combustível, e sua linha de torque fica plana à medida que 21 psi de ar são forçados através da entrada pressurizada de maneira constante (ao contrário do consumo variável de aspiração natural). Isso deixará de ser "plano" quando o compressor não puder produzir mais pressão do que a quantidade regulada, o que acontecerá quando o compressor não estiver girando rápido o suficiente (RPM muito baixo) e quando a quantidade de ar fluir no motor requer em RPM é maior do que o compressor pode fornecer (RPM muito alto).

Indução Forçada (não regulamentada)

Agora, em teoria, se os componentes do seu motor fossem sobrecarregados para lidar com muito mais torque do que precisariam, você poderia remover o sistema de wastegate / embreagem e desregular a pressão de pico, permitindo essencialmente que as características de fluxo do compressor definissem o pico de pressão. pode produzir, até o compressor ficar tão fora de sua eficiência, que está aquecendo a carga de ar (e, portanto, expandindo-a) tanto que está causando pré-condicionamento, fazendo com que os componentes falhem ou reduzindo a massa de ar efetiva mesmo com pressão mais alta ou alguma combinação dos mesmos.

Indução Forçada - Teoria vs Prática

Observe também que há uma grande diferença entre um gráfico de dinamômetro 'teórico', com linhas perfeitamente planas / suaves, e um gráfico de dinamômetro 'verdadeiro', como na prática. Mesmo com um sistema de indução forçada perfeitamente regulada a uma pressão definida (21 psi no exemplo acima, 7,5psi no gráfico abaixo), haverá pequenas variações devido às características de temperatura e fluxo do sistema de admissão e came em várias RPMs, o que pode levar a declives e pequenos picos / vales na região de 'flat-ish'.

Por que torque plano?

Seria possível, em teoria, introduzir restrições artificiais de variáveis ​​em um mecanismo naturalmente aspirado para produzir os mesmos resultados, mas seria apenas um desperdício. Como alternativa, se você pudesse projetar um sistema de came e admissão continuamente variável perfeito, talvez esse sistema pudesse (em teoria) atingir uma massa de ar constante e, portanto, uma curva plana.

A razão pela qual a regulação da pressão é feita com indução forçada normalmente tem a ver com restrições de projeto, como o preço para sobrecarregar os componentes para lidar com o curto pico de torque, incluindo possivelmente tudo, desde o dimensionamento do injetor de combustível até a metalurgia do pistão e haste, e o correspondente impacto isso será considerado confiável para ganhos muito pequenos.

cavalos-força = (torque * RPM) / 5252 sempre.

Normalmente, os motores precisam sugar seu ar e combustível, para que possam sugar apenas uma quantidade ideal em um determinado intervalo. Com um turbo, você está forçando o ar a entrar, para que o motor possa gerar mais torque em uma faixa mais ampla. Se houver um torque máximo que o fabricante deseja definir (para o limite de torque no sistema de transmissão / transmissão), eles podem definir um limite de aumento para que haja uma linha de torque plana. Shelby fez isso com o GLHS, eles fizeram o torque máximo em uma faixa de 2000 RPM.

Esse não é um gráfico realista de torque plano. Deve parecer mais com o seguinte no mundo real:

Embora você ache que o torque em cavalos-vapor v é verdadeiro se você aplicar o cálculo em qualquer ponto da faixa de RPM.