Turbocompresor de geometría fija y variable: ¿cuál es la diferencia?

A menudo, cuando se describen motores, se utiliza el término "geometría variable del turbocompresor". ¿En qué se diferencia de una constante y cuáles son sus ventajas y desventajas?

Un turbocompresor es un dispositivo que ha sido muy utilizado en los motores diésel desde los años 80, aumentando el par y la potencia y repercutiendo positivamente en el consumo de combustible. Fue gracias al turbocompresor que los diésel ya no se percibían como máquinas para el trabajo sucio. En los motores de gasolina comenzaron a tener la misma función y aparecieron con más frecuencia en los años 90, con el tiempo ganaron popularidad y después de 2010 se volvieron tan comunes en los motores de gasolina como lo fueron en los años 80 y 90 en los diésel.

¿Cómo funciona un turbocompresor?

Un turbocompresor consta de una turbina y un compresor. montado sobre un eje común y en una carcasa dividida en dos caras casi dobles. La turbina es impulsada por los gases de escape del colector de escape, y el compresor, que gira en el mismo rotor con la turbina y es impulsado por ella, crea presión de aire, la llamada. reposición. Luego ingresa al múltiple de admisión y a las cámaras de combustión. Cuanto mayor sea la presión de los gases de escape (mayor velocidad del motor), mayor será la presión de compresión.  

El principal problema de los turbocompresores radica precisamente en este hecho, ya que sin una adecuada velocidad de los gases de escape, no habrá una presión adecuada para comprimir el aire que ingresa al motor. La sobrealimentación requiere una cierta cantidad de gases de escape de un motor a una determinada velocidad: sin la carga de escape adecuada, no hay un impulso adecuado, por lo que los motores sobrealimentados a bajas revoluciones son extremadamente débiles.

Para minimizar este fenómeno indeseable, debe usarse un turbocargador con las dimensiones correctas para el motor dado. El más pequeño (rotor de menor diámetro) "gira" más rápido porque crea menos resistencia (menos inercia), pero da menos aire y, por lo tanto, no generará mucho impulso, es decir, fuerza. Cuanto más grande es la turbina, más eficiente es, pero requiere más carga de gases de escape y más tiempo para "girar". Este tiempo se llama turbo lag o lag. Por lo tanto, tiene sentido utilizar un turbocompresor pequeño para un motor pequeño (hasta unos 2 litros) y uno grande para un motor más grande. Sin embargo, los más grandes todavía tienen un problema de "retraso", por lo que Los motores grandes suelen utilizar sistemas biturbo y biturbo.

Gasolina con inyección directa - ¿por qué turbo?

Geometría variable: la solución al problema del retraso del turbo

La forma más eficaz de reducir el retraso del turbo es utilizar una turbina de geometría variable. Los álabes móviles, denominados álabes, cambian de posición (ángulo de inclinación) y, por lo tanto, dan una forma variable al flujo de gases de escape que inciden en los álabes invariables de la turbina. Dependiendo de la presión de los gases de escape, las palas se ajustan a un ángulo mayor o menor, lo que acelera la rotación del rotor incluso a una presión de gas de escape más baja, y a una presión de gas de escape más alta, el turbocompresor funciona como uno convencional sin variable. geometría. Los timones están montados con accionamiento neumático o electrónico. La geometría de turbina variable se utilizó inicialmente casi exclusivamente en motores diésel., pero ahora también lo utiliza cada vez más la gasolina.

El efecto de la geometría variable es más aceleración suave desde bajas revoluciones y la ausencia de un momento notable de "encender el turbo". Por regla general, los motores diésel con una geometría de turbina constante aceleran a unas 2000 rpm mucho más rápido. Si el turbo tiene una geometría variable, pueden acelerar suave y claramente desde unas 1700-1800 rpm.

La geometría variable del turbocompresor parece tener algunas ventajas, pero no siempre es así. Sobre todo la vida útil de tales turbinas es menor. Los depósitos de carbón en los volantes pueden bloquearlos para que el motor en el rango alto o bajo no tenga su potencia. Peor aún, los turbocargadores de geometría variable son más difíciles de regenerar, lo cual es más costoso. A veces ni siquiera es posible una regeneración completa.