O principio de funcionamento do turbocompresor e o seu deseño

Un turbocompresor (turbina) é un mecanismo empregado nos automóbiles para forzar o aire aos cilindros dun motor de combustión interna. Neste caso, a turbina é impulsada unicamente polo fluxo de gases de escape. O uso dun turbocompresor permite aumentar a potencia do motor ata un 40% mantendo o seu tamaño compacto e un baixo consumo de combustible.

Como está disposta a turbina, o principio do seu funcionamento

O turbocompresor estándar consta de:

1. Vivenda. Fabricado en aceiro resistente á calor. Ten forma helicoidal con dous tubos de dirección diferente provistos de bridas para a súa instalación nun sistema de presurización.
2. Roda de turbina. Converte a enerxía do escape en rotación do eixe no que está ríxidamente fixado. Feito con materiais resistentes á calor.
3. Roda do compresor. Recibe rotación da roda da turbina e bombea aire aos cilindros do motor. O impulsor do compresor adoita estar feito de aluminio, o que reduce as perdas de enerxía. O réxime de temperatura nesta zona é próximo ao normal e non é necesario o uso de materiais resistentes á calor.
4. Eixo da turbina. Conecta as rodas da turbina (compresor e turbina).
5. Rodamentos lisos ou rodamentos de bolas. Necesario para conectar o eixe na carcasa. O deseño pode estar equipado con un ou dous soportes (rodamentos). Estes últimos son lubricados polo sistema xeral de lubricación do motor.
6. válvula de derivación. PDeseñado para regular o fluxo de gases de escape que actúan sobre a roda da turbina. Isto permítelle controlar a potencia de aumento. Válvula con actuador neumático. A súa posición está controlada pola ECU do motor, que recibe un sinal do sensor de velocidade.

O principio básico de funcionamento da turbina en motores de gasolina e diésel é o seguinte:

• Os gases de escape son dirixidos á carcasa do turbocompresor onde actúan sobre as palas da turbina.
• A roda da turbina comeza a xirar e acelerar. A velocidade de rotación da turbina a altas velocidades pode alcanzar as 250 rpm.
• Despois de pasar pola roda da turbina, os gases de escape descárganse ao sistema de escape.
• O impulsor do compresor xira sincronizado (porque está no mesmo eixe que a turbina) e dirixe o fluxo de aire comprimido ao intercooler e despois ao colector de admisión do motor.

Características das turbinas

En comparación cun compresor mecánico accionado por un cigüeñal, a vantaxe dunha turbina é que non extrae enerxía do motor, senón que utiliza a enerxía dos seus subprodutos. É máis barato de fabricar e máis barato de usar.

Aínda que tecnicamente a turbina para un motor diésel é esencialmente a mesma que para un motor de gasolina, é máis común nun motor diésel. A principal característica son os modos de funcionamento. Polo tanto, pódense usar materiais menos resistentes á calor para un motor diésel, xa que a temperatura media dos gases de escape é de 700 °C nos motores diésel e de 1000 °C nos motores de gasolina. Isto significa que non é posible instalar unha turbina diésel nun motor de gasolina.

Por outra banda, estes sistemas tamén teñen diferentes niveis de presión de sobrealimentación. Neste caso, débese ter en conta que a eficiencia da turbina depende das súas dimensións xeométricas. A presión do aire insuflado nos cilindros é a suma de dúas partes: 1 presión atmosférica máis o exceso de presión creado polo turbocompresor. Pode ser de 0,4 a 2,2 atmosferas ou máis. Dado que o principio de funcionamento da turbina nun motor diésel permite absorber máis gases de escape, o deseño dun motor de gasolina non se pode instalar nin sequera en motores diésel.

Tipos e vida útil dos turbocompresores

A principal desvantaxe da turbina é o efecto "turbo lag" que se produce a baixas velocidades do motor. Representa un atraso de tempo en resposta a un cambio na velocidade do motor. Para superar esta deficiencia, desenvolvéronse varios tipos de turbocompresores:

• Sistema twin-scroll. O deseño prevé dúas canles que separan a cámara da turbina e, como resultado, o fluxo de gases de escape. Isto proporciona tempos de resposta máis rápidos, máxima eficiencia da turbina e evita a obstrución dos portos de escape.
• Turbina con xeometría variable (boquilla con xeometría variable). Este deseño úsase máis habitualmente en motores diésel. Proporciona un cambio na sección transversal da entrada da turbina debido á mobilidade das súas palas. Cambiar o ángulo de rotación permítelle axustar o fluxo dos gases de escape, axustando así a velocidade dos gases de escape e a velocidade do motor. Nos motores de gasolina, as turbinas de xeometría variable adoitan atoparse nos coches deportivos.

A desvantaxe dos turbocompresores é a fraxilidade da turbina. Para os motores de gasolina, esta é unha media de 150 quilómetros. Por outra banda, a vida útil dunha turbina dun motor diésel é lixeiramente máis longa e ten unha media de 000 quilómetros. Con condución prolongada a alta velocidade, así como cunha elección incorrecta de aceite, a vida útil pódese reducir dúas ou ata tres veces.

Dependendo de como funcione a turbina nun motor de gasolina ou diésel, pódese avaliar o rendemento. O sinal a comprobar é a aparición de fume azul ou negro, unha diminución da potencia do motor, así como a aparición dun asubío e un choqueteo. Para evitar avarías, é necesario cambiar o aceite, os filtros de aire e realizar un mantemento regular a tempo.