2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
Antes de proceder a la consideración del dispositivo turbocompresor en sí, debe saber que la potencia de un motor de combustión interna depende completamente de la cantidad de aire y combustible que ingresa. Por lo tanto, si aumenta estos indicadores, también aumentará la potencia del motor de combustión interna.
Descripción de la turbina
El dispositivo turbocompresor y su apariencia es el resultado de una carrera constante de personas para aumentar la potencia del motor. Es importante agregar aquí que dicha turbina se ha convertido en una solución efectiva no solo para motores de gasolina, sino también para modelos diesel. En la mayoría de los casos, dichos dispositivos se instalan en aquellos motores que tienen una pequeña cantidad de aire suministrado. Aquí es importante comprender lo siguiente: cuanto más grande es el motor, más aire y combustible consume y más potencia tiene. Para lograr la misma potencia con un motor más pequeño, es necesario aumentar la cantidad de aire que cabe en los cilindros.
El turbocompresor es un dispositivo diseñado parapara forzar una gran cantidad de aire en el motor utilizando los gases de escape. Un turbocompresor tiene dos elementos principales: una turbina y una bomba centrífuga. Entre sí, estas dos partes están conectadas por un eje rígido. Los elementos giran a velocidades de hasta 100.000 revoluciones por minuto y también accionan el compresor.
Piezas de turbina
El dispositivo turbocompresor incluye 8 partes. Hay una rueda de turbina que gira en una carcasa con una forma especial. El objetivo principal es transferir la energía de los gases de escape al compresor. El material de partida para el montaje de estos elementos son materiales resistentes al calor, como la cerámica.
El dispositivo turbocargador también incluye una rueda compresora que aspira aire. También se ocupa de su compresión e inyección en los cilindros del motor. La rueda está ubicada en una carcasa especial, como una turbina. Ambas ruedas están montadas en el eje del rotor, cuya rotación se realiza sobre cojinetes lisos.
El diseño y funcionamiento de un turbocompresor, especialmente en motores de gasolina, requiere refrigeración adicional. Por lo general, este es un sistema de refrigeración líquida. Además de enfriar el sistema en sí, también se enfría el aire comprimido. Para ello, la turbina dispone de un intercooler de tipo aire o líquido. Enfriar el aire es esencial ya que aumenta su densidad y por lo tanto la presión.
Este sistema está controlado por un regulador de presión. Esta válvula de derivación es capaz derestringir el flujo de gases de escape. De esta forma, algunos pasarán por la rueda de la turbina.
La esencia de la obra
El dispositivo del turbocompresor y el principio de su funcionamiento se basan en el uso de gases de escape. La energía de estos gases impulsará la rueda de la turbina. Para transferir esta energía, la rueda de la turbina se une al eje del rotor, haciéndolo girar. De esta manera, la energía se transfiere a la rueda del compresor. Este elemento se dedica a forzar el aire en el sistema, así como a comprimirlo. El aire comprimido pasa a través del intercooler, que lo enfría. Después de eso, la sustancia entra directamente en los cilindros del motor.
Más información
El dispositivo turbocompresor y el principio de funcionamiento son de alguna manera independientes, por un lado, del motor de combustión interna, ya que no existe una conexión rígida con el eje del motor. Por otro lado, la velocidad de rotación todavía afecta de alguna manera la eficiencia de la turbina. Se conecta de la siguiente manera. Cuantas más revoluciones haga el motor, más potente será el flujo de gases de escape. Debido a esto, la velocidad de rotación del eje de la turbina aumentará, lo que significa que aumentará la cantidad de aire que ingresará a los cilindros.
El diseño y el funcionamiento del turbocompresor tienen varios aspectos negativos. Uno de los inconvenientes se llama "turbo lag". Con una fuerte presión sobre el pedal del acelerador, el rápido aumento de potencia se retrasará un poco. Después de pasar por el "turbojam" hay un s alto brusco en la presión,que se llama el "ascensor turbo".
Solución de deficiencias
La aparición del primer inconveniente se debe a que el sistema es inercial. Debido a este fenómeno, existe una discrepancia entre el rendimiento de la turbina y la potencia que se requiere del motor. Hay tres formas de resolver este problema. Dado que el dispositivo de un turbocompresor diesel es similar al de gasolina, también son adecuados para él. Esto es lo que puede hacer:
- Usar turbina de geometría variable.
- Utilice dos compresores en paralelo o dos en serie.
- Utilice un sistema de refuerzo combinado.
En cuanto a la turbina de geometría variable, es bastante capaz de resolver el problema cambiando el área de la válvula de entrada. Este sistema se usa muy a menudo en motores diesel.
Descripción de los diferentes sistemas
Propósito, el dispositivo del turbocompresor es el mismo que el de una turbina convencional. La principal diferencia es que el instrumento tiene solo 5 partes principales, no 8.
Se utiliza un sistema de turbinas conectadas en paralelo. Tal sistema es el más adecuado para motores en V suficientemente potentes. En este caso, se instala un pequeño turbocompresor para cada fila de cilindros. La ventaja es que la inercia de varios dispositivos pequeños es menor que la de una gran turbina.
El dispositivo y el principio de funcionamiento del compresor no difieren segúnsin embargo, por su volumen, esto juega un papel importante, por ejemplo, cuando se utiliza una conexión en serie de dos turbinas. En este caso, cada dispositivo se activará a una determinada velocidad.
También se utiliza un sistema de refuerzo, que utiliza tanto una mecánica como un turbocompresor. Si la velocidad del motor es baja, se enciende el dispositivo mecánico para bombear aire. Si se supera un cierto umbral, el dispositivo mecánico se apagará y el turbocargador comenzará a funcionar.
Cuáles son los beneficios de una turbina
Se destacan los siguientes beneficios al usar un compresor:
- El uso generalizado de este dispositivo ha sido posible gracias a la simplicidad y confiabilidad de su diseño. Además, la introducción de este dispositivo en el sistema del motor de combustión interna aumenta la potencia del motor entre un 20 y un 35%.
- El compresor por sí mismo no puede provocar una avería, ya que su rendimiento depende directamente de otros sistemas, por ejemplo, la distribución de gas.
- Es posible ahorrar del 5 al 20% de combustible. Si instala una turbina en un motor pequeño, el proceso de combustión del combustible será más eficiente, lo que significa que la eficiencia aumentará.
- Una buena ventaja de tales motores se observa en caminos que pasan, por ejemplo, en las montañas. Esto es especialmente notable cuando se compara con sus contrapartes atmosféricas.
- El diseño y el principio de funcionamiento del turbocompresor le permiten funcionar como un silenciador adicional en el sistema de escape.
Características de la aplicación
A pesar de que el compresor en sí prácticamente no falla, ocasionalmente surgen situaciones en las que se detiene su funcionamiento.
Hoy en día, la causa más común de apagado del turbocargador es que el cartucho central de la turbina está obstruido con aceite. En la mayoría de los casos, este problema ocurre debido al hecho de que después de cargas prolongadas y graves en el turbocompresor, su trabajo se detiene abruptamente. Para deshacerse de este problema, es necesario instalar un sistema de refrigeración por agua. Las líneas de este sistema crearán un efecto de absorción de calor, lo que reducirá la temperatura en el cartucho central. Vale la pena señalar que este efecto ocurrirá durante algún tiempo después de que el motor se haya detenido por completo, así como después del cese completo de la circulación de refrigerante.
Variedades de turbinas
En cuanto a los tipos de turbocompresor, hay tipo manguito y tipo cojinete de bolas.
Si hablamos de turbocompresores tipo casquillo, se han utilizado durante bastante tiempo. Sin embargo, tenían una serie de deficiencias asociadas con sus características de diseño. Esto no permitió utilizar el potencial de dicho sistema al 100%. Las unidades de cojinetes de bolas son más nuevas, han tenido en cuenta las deficiencias y, por lo tanto, están reemplazando gradualmente a los compresores de buje.
Al comparar estos dos tipos de turbinas, la de rodamiento de bolas se considera más económica, ya que consume significativamentemenos aceite que el tipo de manga. Además, los compresores tienen un indicador que es responsable de la respuesta de la turbina al presionar el pedal del acelerador. Para los tipos de turbinas con cojinetes de bolas, este indicador es mejor, lo que permite una mejora en la respuesta de aproximadamente un 15 % en comparación con las de manguito.
Mal funcionamiento del dispositivo
Aquí hay que decir que el turbocompresor es el único accesorio del motor, que está estrechamente conectado durante el funcionamiento con casi todos los demás sistemas del vehículo. En base a esto, se vuelve bastante obvio que las desviaciones mínimas en la operación de cualquier sistema conducirán al hecho de que el desgaste del compresor aumentará significativamente. A la fecha, existen varios motivos que en la mayoría de los casos se convierten en un obstáculo en el funcionamiento de la turbina:
- Es posible que entren objetos extraños en el mecanismo. Debido a la enorme velocidad de rotación del motor, esto puede provocar daños, por ejemplo, en los impulsores.
- F alta de lubricantes. Cuanto mayores sean las cargas dinámicas, mayor será la posibilidad de que se produzca la destrucción de la "película" de aceite. Esto, a su vez, conducirá a una fricción "seca", que afecta al sistema de la manera más negativa. La causa de este mal funcionamiento puede ser cualquier motivo por el cual el aceite no llegue por completo. Por ejemplo, cilindros de aceite obstruidos, filtros, desgaste de la bomba de aceite, etc.
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