¿Qué es un turbocompresor de motor?

Hasta hace unas décadas, los motores turbo se percibían como un elemento de los coches fantásticos del futuro o los hermosos juegos de ordenador. E incluso después de la implementación de la ingeniosa idea de una forma sencilla de aumentar la potencia del motor, esta oportunidad ha sido durante mucho tiempo prerrogativa de los dispositivos de gasolina. Ahora casi todos los automóviles que salen de la línea de montaje están equipados con un sistema turbo, independientemente del combustible con el que funcionen.

A altas velocidades o subidas empinadas, el motor normal del automóvil está seriamente sobrecargado. Para facilitar su trabajo, se inventó un sistema que podía incrementar la potencia del motor sin interferir con la estructura interna.

Además de influir en el potencial del motor, el principio de "turbo" contribuye a una purificación significativa de los gases de escape, a través de su reutilización y reciclaje. Y esto es importante para mejorar la ecología, que cumple con los requisitos de muchas organizaciones internacionales que luchan por preservar el medio ambiente.

La turboalimentación tiene algunas desventajas asociadas con la ignición prematura de la mezcla combustible. Pero este efecto secundario, la razón del rápido desgaste de los pistones en los cilindros, se maneja con éxito mediante el aceite correctamente seleccionado, que es necesario para lubricar las piezas cuando el motor turbo está en funcionamiento.  

¿Qué es una turbina o turbocompresor en un automóvil?

La eficiencia de un automóvil equipado con un "turbo" aumenta entre un 30 y un 50%, o incluso un 100%, de sus capacidades estándar. Y esto a pesar del hecho de que el dispositivo en sí es relativamente económico, tiene un peso y volumen insignificantes y funciona de manera confiable de acuerdo con un principio ingeniosamente simple.

El dispositivo crea una mayor presión en el motor de combustión interna debido a la inyección artificial de una dosis adicional de aire, que forma un mayor volumen de la mezcla de combustible y gas, y cuando se quema, la potencia del motor aumenta en un 40-60%.

Un mecanismo turbo equipado se vuelve mucho más eficiente sin cambiar su diseño. Después de instalar un dispositivo sin pretensiones, un motor de 4 cilindros de baja potencia puede ofrecer el potencial de operación de 8 cilindros.

Para decirlo más fácilmente, una turbina es una parte discreta pero altamente eficiente del motor de un automóvil que ayuda a aumentar el rendimiento del "corazón" del automóvil sin un consumo de combustible innecesario al reciclar la energía de los gases de escape.

¿En qué motores están instalados los turbocompresores?

El equipamiento actual de las máquinas con mecanismos de turbina es mucho más rápido que su introducción inicial en los motores de gasolina. Para determinar el modo de operación óptimo, los dispositivos se usaron inicialmente en autos de carreras, gracias a lo cual comenzaron a aplicarse:

· Control electrónico;

· Refrigeración líquida de las paredes del dispositivo;

· Tipos de aceite más avanzados;

· Materiales resistentes al calor para el cuerpo.

Desarrollos más sofisticados han hecho posible utilizar el sistema "turbo" en casi cualquier motor, ya sea de gasolina, gasolina o diesel. Además, el ciclo de trabajo del cigüeñal (en dos o cuatro tiempos) y el método de enfriamiento: usando aire o líquido, no juegan un papel.

Además de camiones y automóviles con potencia de motor superior a 80 kW, el sistema ha encontrado aplicación en locomotoras diésel, equipos de construcción de carreteras y motores marinos con un volumen de trabajo aumentado de 150 kW.

El principio de funcionamiento de una turbina de automóvil.

La esencia de un turbocompresor es aumentar el rendimiento de un motor de baja potencia con un número mínimo de cilindros y una pequeña cantidad de combustible reciclando los gases de escape. Los resultados pueden ser asombrosos: por ejemplo, el motor de tres cilindros de un litro es capaz de entregar 90 caballos de fuerza sin combustible adicional y con un indicador de alto respeto al medio ambiente.

El sistema funciona de manera muy simple: el combustible gastado, los gases, no se escapa inmediatamente a la atmósfera, sino que ingresa al rotor de la turbina adjunta al tubo de escape, que, a su vez, está en el mismo eje con el soplador de aire. El gas caliente hace girar las palas del sistema turbo y ponen en movimiento el eje, lo que contribuye al flujo de aire hacia la voluta fría. El aire comprimido por la rueda, que ingresa a la unidad, actúa sobre el par motor y bajo presión, aumentando el volumen de gas-combustible líquido, contribuye a un aumento de la potencia de la unidad.

Resulta que para el funcionamiento efectivo del motor, no necesita más gasolina, sino una cantidad suficiente de aire compactado (que es completamente gratis), que, cuando se mezcla con combustible, aumenta su eficiencia (eficiencia).

Diseño de turbocompresor

El convertidor de energía es un mecanismo que consta de dos componentes: una turbina y un compresor, que juegan un papel igualmente importante en el aumento de la potencia del motor de cualquier máquina. Ambos dispositivos están ubicados en un eje rígido (eje), que junto con las palas (ruedas) forma dos rotores idénticos: una turbina y un compresor, colocados en carcasas similares a caracoles.

Estructura esquemática:

· Voluta de turbina caliente (cuerpo). Se hace cargo de los gases de escape que impulsan el rotor. Para la fabricación se utiliza hierro fundido esferoidal, que resiste un fuerte calentamiento.

· Impulsor (rueda) de la turbina, rígidamente fijado sobre un eje común. Generalmente nivelado para evitar la corrosión.

· Alojamiento de cartucho central con cojinetes entre las ruedas del rotor.

· Voluta de compresor frío (cuerpo). Después de desenrollar el eje, el combustible gastado (gases) aspira un volumen adicional de aire. A menudo está hecho de aluminio.

· Un impulsor de compresor (rueda) que comprime el aire y lo suministra al sistema de admisión a alta presión.

· Canales de suministro y drenaje de aceite para enfriamiento parcial de piezas, prevención de LSPI (pre-encendido a baja velocidad), reducción del consumo de combustible.

El diseño ayuda a utilizar la energía cinética de los gases de escape para aumentar la potencia del motor sin un consumo adicional de combustible.

Funciones de turbina (turbocompresor)

El sistema turbo se basa en un aumento del par, lo que ayuda a aumentar la eficiencia del motor de la máquina. Además, el uso del dispositivo no se limita solo a vehículos de pasajeros y de carga. Actualmente, los turbocompresores con tamaños de rueda que van desde 220 mm a 500 mm se utilizan en muchas máquinas industriales, barcos y locomotoras diesel. Esto se debe a algunos de los beneficios que obtiene la técnica:

· Turbo-dispositivo, sujeto a un funcionamiento correcto, ayudará a maximizar el uso de la potencia del motor en un modo estable;

· El trabajo productivo del motor se amortizará en seis meses;

· La instalación de una unidad especial ahorrará dinero en la compra de un motor dimensional que "consume" más combustible;

· El consumo de combustible se vuelve más racional con un volumen constante del motor;

· La eficiencia del motor casi se duplica.

 Y lo que es importante: los gases de escape después del uso secundario se vuelven mucho más limpios, lo que significa que no tienen un efecto tan perjudicial para el medio ambiente.

Tipos y características del turbocompresor.

La unidad instalada en estructuras de gasolina, separada, está equipada con dos caracoles, lo que ayuda a preservar la energía cinética de los gases de escape y evita que vuelvan a ingresar al motor. El diseño de gasolina requiere una cámara de enfriamiento que baje la temperatura de la mezcla inyectada (alcanzando hasta 1050 grados) para evitar una ignición prematura repentina.

Para los motores diésel, generalmente no se requiere enfriamiento, el control de la temperatura y la presión del aire se proporciona mediante dispositivos de boquilla que cambian la geometría debido a palas móviles que pueden cambiar el ángulo de inclinación. La válvula de bypass con accionamiento neumático o eléctrico en motores diésel de potencia media (50-130 CV) ajusta los ajustes del turbocompresor. Y los mecanismos más potentes (de 130 a 350 hp) están equipados con un dispositivo que regula la inyección de combustible suave (en dos etapas) en estricta conformidad con el volumen de aire que ingresa a los cilindros.

Todos los turbocompresores se clasifican de acuerdo con muchas características básicas:

· Por el valor de aumentar la eficiencia;

· Temperatura máxima de trabajo de los gases de escape;

· Par del rotor de la turbina;

· La diferencia de presión del aire forzado en la entrada y salida del sistema;

· Según el principio del dispositivo interno (cambio en la geometría de la boquilla o diseño doble);

· Por tipo de trabajo: axial (avance a lo largo del eje hacia el centro y salida desde la periferia) o radial (acción en orden inverso);

· Por grupos, divididos en motores diesel, gas, gasolina, así como la potencia de las unidades;

· En un sistema de presurización de una o dos etapas.

Dependiendo de las calidades enumeradas, los turbocompresores pueden tener una diferencia significativa en tamaño, equipo adicional e instalarse de diferentes maneras.

¿Qué es turbo lag (turbo pit)?

La operación efectiva del turbocompresor comienza a una velocidad promedio del vehículo, ya que a bajas velocidades la unidad no recibe suficiente gas de escape para proporcionar un alto par motor.

Cuando el automóvil arranca abruptamente desde parado, se observa exactamente el mismo fenómeno: el automóvil no puede tomar una aceleración instantánea, ya que el motor inicialmente carece de la presión de aire necesaria. Debe tomar algún tiempo crear rpm medio-altas, generalmente unos segundos. Es en este momento cuando se produce el retraso de arranque, el llamado turbo pit o turbo lag.

Para resolver este problema, los modelos de vehículos modernos están equipados no con una, sino con dos o tres turbinas que operan en diferentes modos. Los pozos turbo también se tratan con éxito mediante palas móviles que cambian la geometría de la boquilla. El ajuste del ángulo de inclinación de las palas de las ruedas puede crear la presión requerida en el motor.

¿Cuál es la diferencia entre un turbocompresor y un turbocompresor (turbocompresor)?

La función de la turbina es generar el par del rotor, que tiene un eje común con la rueda del compresor. Y este último, a su vez, crea una mayor presión de aire necesaria para la combustión productiva de la mezcla de combustible. A pesar de la similitud de diseños, ambos mecanismos tienen algunas diferencias significativas:

· La instalación de un turbocompresor requiere condiciones y habilidades especiales, por lo que se instala en la fábrica o en un servicio especializado. Cualquier conductor puede instalar el compresor por sí mismo.

· El costo del sistema turbo es mucho mayor.

· El mantenimiento del compresor es más fácil y económico.

· Las turbinas se utilizan a menudo en motores más potentes, mientras que un compresor con una pequeña cilindrada es suficiente.

· El sistema turbo requiere constantemente aceite para enfriar las piezas sobrecalentadas. El compresor no necesita aceite.

· El turbocompresor contribuye a un consumo económico de combustible, mientras que el compresor, por el contrario, aumenta su consumo.

· El turbo funciona con pura mecánica, mientras que el compresor necesita potencia.

· Cuando el compresor está funcionando, no hay ningún fenómeno de "retraso del turbo", el retraso en la operación del accionamiento (unidad) se observa solo en el turbo.

· La turboalimentación es activada por los gases de escape y el compresor es activado por la rotación del cigüeñal.

Es imposible decir qué sistema es mejor o peor, depende del tipo de conducción a la que esté acostumbrado el conductor: para una agresiva, servirá un dispositivo más potente; para uno silencioso, un compresor convencional es suficiente, aunque ahora prácticamente no se producen de forma separada.

Vida útil del turbocompresor

Los primeros dispositivos de aumento de potencia se destacaron por sus frecuentes averías y no tenían la reputación más confiable. Ahora la situación ha mejorado mucho, gracias a los desarrollos de diseño moderno e innovador, el uso de materiales resistentes al calor para el cuerpo, la aparición de nuevos tipos de aceite, que requiere una selección particularmente cuidadosa.

En la actualidad, la vida operativa de una unidad adicional puede continuar hasta que el motor haya agotado sus recursos. Lo principal es pasar las inspecciones técnicas a tiempo, lo que ayudará a identificar las fallas más leves en la etapa inicial. Esto ahorrará mucho tiempo para la resolución de problemas menores y dinero para reparaciones.

Un cambio oportuno y sistemático del filtro de aire y el aceite del motor afecta positivamente el buen funcionamiento del sistema y la extensión de su vida útil.

Operación y mantenimiento de turbinas automotrices

La unidad de refuerzo de potencia en sí no necesita un mantenimiento por separado, pero su capacidad de servicio depende directamente del estado actual del motor. La aparición de los primeros problemas está indicada por:

· La aparición de ruidos extraños;

· Consumo notable de aceite de motor;

• humo azulado o incluso negro que sale de la boquilla;

· Una fuerte disminución de la potencia del motor.

A menudo, los efectos secundarios están directamente relacionados con el uso de aceite de baja calidad o su falta constante. Para no preocuparse por la falla prematura del "órgano principal" y su "estimulador", debe seguir los consejos del experto:

· Limpiar el silenciador, el filtro y comprobar el estado del catalizador a tiempo;

· Mantener constantemente el nivel de aceite requerido;

· Compruebe periódicamente el estado de las conexiones selladas;

· Caliente el motor antes de ponerlo en funcionamiento;

· Después de una conducción agresiva durante 3-4 minutos, utilice la velocidad de ralentí para enfriar la turbina;

· Cumplir con las recomendaciones del fabricante para el uso de un filtro y grado de aceite adecuados;

· Realice mantenimiento y controle periódicamente el estado del sistema de combustible.

Sin embargo, si surge la cuestión de reparaciones serias, debe llevarse a cabo solo en un taller especializado. El servicio debe tener las condiciones ideales para mantener la limpieza, ya que la entrada de polvo en el sistema es inaceptable. Además, se requiere equipo específico para la reparación.

¿Cómo alargar la vida de un turbocompresor?

Tres puntos principales garantizan un funcionamiento preciso y duradero de la turbina:

1. Reemplazo oportuno del filtro de aire y mantenimiento de la cantidad requerida de aceite en el motor. Además, debe utilizar solo los materiales recomendados por el fabricante. Puede comprar productos originales de distribuidores / representantes autorizados de la empresa, para evitar comprar falsificaciones.

2. Una parada brusca después de un accionamiento a alta velocidad obliga al sistema a funcionar sin lubricación, ya que la rueda de la turbina sigue girando por inercia y el aceite del motor apagado ya no fluye. Esto no dura mucho, aproximadamente medio minuto, pero esta práctica constante conduce a un rápido desgaste del complejo de rodamientos de bolas. Por lo tanto, debe reducir gradualmente la velocidad o dejar que el motor funcione un poco al ralentí.

3. No ejerza presión sobre el gas de forma repentina. Es mejor ganar velocidad gradualmente para que el aceite del motor tenga tiempo de lubricar adecuadamente el mecanismo de rotación.

Las reglas son muy simples, pero seguirlas junto con las recomendaciones del fabricante extenderá significativamente la vida útil del automóvil. Como muestran las estadísticas, solo alrededor del 30% de los conductores se adhieren a los consejos útiles, por lo que hay bastantes quejas sobre la ineficiencia del dispositivo.

¿Qué puede averiarse en el turbocompresor de un automóvil?

Las averías más comunes están asociadas con aceite de motor de mala calidad y un filtro de aire obstruido.

En el primer caso, se recomienda reemplazar oportunamente la parte contaminada y no limpiarla. Estos "ahorros" pueden hacer que entren residuos en el medio del sistema, lo que afectará negativamente la calidad de la lubricación de los rodamientos.

El aceite de dudosa producción tiene el mismo efecto. Una mala lubricación conduce a un rápido desgaste de las partes internas, y no solo la unidad adicional, sino también todo el motor puede sufrir.

Si se detectan los primeros signos de un mal funcionamiento: la aparición de una fuga de lubricante, vibraciones no deseadas, sonidos sospechosamente fuertes, debe comunicarse de inmediato con el servicio para un diagnóstico completo del motor.

¿Es posible reparar una turbina en un automóvil?

La compra de cada cosa nueva, y más aún relacionada con los mecanismos, va acompañada de la emisión de una tarjeta de garantía, en la que el fabricante declara un cierto período de servicio sin problemas del dispositivo. Pero los conductores en las revisiones a menudo comparten sus decepciones relacionadas con la discrepancia entre el período de garantía declarado. Lo más probable es que la culpa no sea del fabricante, sino del propio propietario, que simplemente no cumplió con las reglas de operación recomendadas.

Si antes la avería de la turbina supuso el coste de un nuevo dispositivo, por el momento la unidad está sujeta a restauración parcial. Lo principal es acudir a los profesionales a tiempo con el equipo adecuado y componentes originales certificados. En ningún caso debes repararlo tú mismo, de lo contrario no tendrás que cambiar un par de piezas, sino todo el motor, y esto ya costará mucho más.

Preguntas y respuestas

¿Cuál es la diferencia entre una turbina y un turbocompresor? Estos mecanismos tienen un tipo diferente de impulso. La turbina se hace girar por el flujo de gases de escape. El compresor está conectado directamente al eje del motor.

¿Cómo funciona un turbocompresor? La transmisión del turbocompresor se activa inmediatamente cuando se arranca el motor, por lo que la fuerza de impulso depende directamente de la velocidad del motor. El impulsor es capaz de superar una alta resistencia.

¿Cuál es la diferencia entre un turbocompresor y un turbocompresor? La turboalimentación no es más que una turbina convencional impulsada por la fuerza de la corriente de escape. Un turbocompresor es un turbocompresor. Si bien es más fácil de instalar, es más caro.

¿Para qué sirve un turbocompresor? Este mecanismo, como una turbina clásica, utiliza la energía del motor en sí (solo en este caso, la energía cinética del eje, y no los gases de escape) para mejorar el flujo de aire fresco entrante.