TURBOCOMPRESOR.

INTRODUCCIÓN• La necesidad de usar un turbocompresor fue

motivada por la emisión de gases los cuales comenzaban a causar problemas ambientales esto solo para motores diesel los cuales tenían una expulsión de gases mas toxica.

¿QUE ES UN TURBOCOMPRESOR? • Un turbocompresor es un sistema de

sobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diesel.

Gracias al turbo pueden dar potencias específicas imposibles de imaginar hasta hace bien pocos años en modelos de entrada a la gama con motores de gasolina, por encima de los 100 CV por litro.

Además el uso de turbocompresores aumenta la cantidad de par disponible y lo ofrece en un rango más amplio del régimen, por lo que esta relación entre los motores de gasolina y los turbos también es cómoda de conducir en cruceros a medias vueltas y encima consumiendo poco.

OBJETIVO DE TURBOCOMPRESOR .

• Comprimir aire frio en la cámara del pistón para que este haga la combustión más eficiente utilizando todo el oxigeno y en la emisión de gases realiza el trabajo de expulsar estos a mayor velocidad.

• Reducir el consumo de combustible al igual que el de emisión de gases tóxicos

MOTORES A DIESEL.

• Los vehículos diesel hoy día no se conciben sin un turbocompresor. Gracias al aumento imparable del par motor a través de estas últimas décadas, un motor diesel de inyección directa de 1.5 L. de cilindrada rinde a las mismas revoluciones (4000) más potencia (102CV, Motor Hyundai-Kia 1.5 Crdi 16v) que un diesel atmosférico de hace 30 años del doble de cilindrada con precámara (80CV, motor Mercedes-Benz OM617 de 5 cilindros, 3.0 L de Mercedes-Benz de los años 70).

MOTOR A GASOLINA.

• Si un motor a gasolina no tiene problemas en la combustión entonces colocar un turbocompresor solo daría beneficios para que el motor diera potencia aditiva y menos contaminación, pero esto no implica el solo instalarlo sino realizar pequeñas modificaciones en los pistones, el sistema de escape y el de inyección de combustible.

FUNCIONAMIENTO.• Consiste en una turbina accionada por los gases

de escape del motor de explosión, en cuyo eje se fija solidariamente un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica.

ETAPAS DE TRABAJO DEL TURBO

• Funcionamiento a ralentí y carga parcial inferior del motor.

• Funcionamiento a carga parcial media

• Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga.

• Funcionamiento en sobrecarga y sobre revoluciones del turbo

 VENTAJAS DE LOS

TURBOCOMPRESORES

• Permite aumentar la potencia de un motor existente, sin necesidad de hacer mayores cambios y/o rediseñar un motor existente.

• Utiliza como medio propulsor los gases de escape del motor, lo cual contribuye a rescatar esta energía, y hacer más eficiente el motor en general.

• Agrega poco peso y bulto a un motor, lo cual usualmente permite encajarlo en un vehículo sin modificaciones externas.

• A diferencia de un supercargador, no le resta potencia al motor directamente, lo que lo hace más eficiente.

• Debido a que depende la diferencia de presión entre los gases de escape y el medio ambiente, se auto-ajusta a cualquier altitud sobre el nivel el mar.  Esto los hace muy prácticos para utilizar en motores de avión.  Un supercargador debe ser regulado manualmente para lograr este mismo efecto.

DESVENTAJAS DE LOS TURBOCOMPRESORES

• En los turbocompresores, siempre existe un efecto de retraso o "lag", que se manifiesta por una respuesta lenta para que el turbo comience a funcionar. 

• Velocidad mínima del motor.  Para que un turbo entre en acción, el motor debe llegar a una velocidad mínima específica, que depende del tamaño y forma de la turbina utilizada. 

• El costo de instalar un sistema turbo es elevado, ya que usualmente requiere mano de obra especializada, y cambio de partes.

• Los motores turbocargados generalmente utilizan más combustible que un motor normalmente aspirado, reduciendo la eficiencia del combustible.

• Pueden reducir la vida útil de un motor, ya que efectivamente se está "forzando" al motor a funcionar a límites más altos de lo normal.  Esto no aplica en turbocompresores instalados por los fabricantes de vehículos, ya que en estos casos, los motores fueron diseñados con límites más elevados.

TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO

LUBRICACIÓN DEL TURBO• Como es comprensible, un componente que gira

hasta a 280.000 rpm necesita lubricación.

• El eje del turbo suele ser de materiales muy resistentes, pero no son indestructibles por lo que necesitan ser lubricados y también refrigerados.

REFRIGERACIÓN POR ACEITE

• Por tal motivo tenemos que darle un cuidado especial al conducir estos vehículos.

Ojo: dejar el motor en marcha entre 2 y 5 minutos

REFRIGERACIÓN POR AGUA

Con agua que circula en el sistema de enfriamiento del motor, a través de conductos en la estructura del turbo.

INTERCOOLER

• El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador de un motor de combustión interna.

• El intercooler rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 °C, con lo que la ganancia de potencia gracias al intercooler está en torno al 10-15%, respecto a un motor solamente sobrealimentado (sin intercooler).

TIPOS DE INTERCOOLERS.• Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia

su calor con aire externo.

• Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede ser refrigerado por un radiador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un depósito ubicado en el interior del coche.

• Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un intercambiador aire/aire.

LA REGULACION DEL TURBO: LA WASTEGATE (WGT)

• El compresor se regula mediante una válvula de derivación en la Turbina que impide que aumenten demasiado las revoluciones y por tanto la presión en el compresor

• Si no fuera así la presión en el compresor subiría indefinidamente con riesgo mecánico grave para el motor

FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA DE SOBREPRESIÓN (WASTEGATE)

La presión en el compresor(1)se lleva directamente por una tubería (3) a una membrana que tira de la válvula de descarga (wastegate)(4) con lo que parte de los gases de escape NO pasan por la turbina (2)

EL TURBO DE GEOMETRÍA VARIABLE

El VGT es la solución a la cuestión de instalar un turbo grande o pequeño.La turbina grande es ideal para conseguir grandes cantidades de par, pero tiene el problema de un tiempo de respuesta muy grande. Esta característica se ve mejorada en la turbina pequeña, capaz de acelerar más rápidamente al ser menos pesada.

EL CONTROL VGT

• El turbocompresor de geometría variable (VGT) regula la incidencia de los gases de escape sobre la turbina, optimizando en cada momento la velocidad de entrada.

• Este componente es gobernado por la ECM a través de Duty que controla una electroválvula de vacío.

EL TURBO DE GEOMETRÍA VARIABLE (VGT)

• WGT :Control puramente mecánico desviando gases del escape una vez entran a la turbina : válvula de trampilla que trabaja según aumenta la presión que se toma desde el compresor

• VGT : Control electro-vacío por álabes de ENTRADA a la turbina,

EL TURBO DE GEOMETRIA VARIABLE( VGT )-MANDO DE LAS

ALETAS• Las aletas de entrada dependen de un disco

rotatorio controlado por VACIO mediante una señal de duty proveniente de la ECM

POSICIÓN DE LAS ALETAS SEGÚN CARGA

Alta presión de escape(cargas altas)

Baja presión de escape (cargas bajas)Baja carga

aletas cerradasAlta carga de motoraletas abiertas

Aleta

SITUACIÓN DEL SENSOR DE PRESIÓN EN EL MOTOR

• El control se hace mediante un sensor de presión

en el colector (MAP)

Sensor de Sobrepresión (BPS) Actuador de turbo VGT

CONCLUSIONES • Los turbo compresores o turbo cargadores son

sistemas diseñados para sobrealimentar un motor, aumentando su potencia y rendimiento, pues aprovecha en gran manera la fuerza de los gases de escape para producir en incremento de presión en la admisión. Por tal motivo no es una carga al motor y sus beneficios se pueden aprovechar sin sacrificar el trabajo del motor.

• Son sistemas que si bien carecen de muchos componentes necesitan un mantenimiento riguroso y delicado

• Las especificaciones del fabricante son muy importantes para cualquier reparación en este sistema