ADAPTACIÓN DE UN TURBOCOMPRESOR EN UN MOTOR A GASOLINA. Cristian Asto, 1596, Facultad de Mecánica, Escuela de Ing. Automotriz, Automotriz, ESPC! ccrraagg"#otmail.com $%&'1&$'16
RESUMEN: Este Este docu docume ment nto o e()l e()lic ica a la ada) ada)ta taci ci*n *n de un tur+ocom)resor en en un e#-culo ols/agen gol0 gol0 a gasoli gasolina, na, aco)la aco)lando ndo de una manera manera adecua adecuada da cada cada elem element ento o ue ue a2ud a2uda a a me3o me3ora rarr de esta esta manera los !P en el motor de com+usti*n interna alternatio.
ABSTRACT: OBJETIVO GENERAL: 4
Aumentar la )otencia en el motor a gasolina mediante el tur+ocom)resor. tur+ocom)resor.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: -
-
A)render a seleccionar el ti)o de tur+oc tur+ocom) om)res resor or adecua adecuado do acorde acorde a las cara caract cter er-s -sti tica cas s tcn tcnic icas as del del moto motorr a gasolina. A)licar el conocimiento te*rico en el monta3e del tur+ocom)resor. tur+ocom)resor. Modi Modi0i 0ica carr di0e di0errente entes s elem elemen ento tos s ue ue a2ude a2uden n al cuida cuidado do del moto motorr de sta sta modi0icaci*n de )otencia.
MARCO TEÓRICO: El tur+ tur+oc ocom om)r )res esor or )odr )odr-a -a de0i de0ini nirs rse e como como un com)resor de aire moido )or una tur+ina, dic#a tur+ina está unido mediante un e3e al com)resor. El com)re com)resor sor está está coloca colocado do en la entrad entrada a del colector de admisi*n, con el moimiento giratorio ue le transmite la tur+ina a tras del e3e comn, el com)resor elea la )resi*n del aire ue entra )or el 0iltro 2 consigue ue me3ore la alimentaci*n de aire al motor como lo muestr muestra a en la 0igura 0igura siguiente7
8as tem)eraturas a las ue se somete el tur+o en su contacto con los gases de esca)e an a ser mu2 eleadas alrededor de :5' ;C<. El uso del tur+oc tur+ocom) om)res resor or en los motores motores de gasoli gasolina na tiene tiene el incon inconeni enient ente e de ue a +a3as +a3as r.).m .).m.. a)en a)enas as a)or a)orta ta so+r so+rea eali lime ment ntac aci* i*n. n. Se necesita de un sistema ue sira tanto )ara +a3as como como )ara )ara altas altas r.).m r.).m.. El uso de unidad unidades es de tur+ocom)resor con geometr-a aria+le =>?<, no sir sire e )ara )ara moto motore res s de gaso gasoli lina na,, 2a ue ue la tem) tem)er erat atur ura a de los los gase gases s de esca esca)e )e de los los motores motores de gasolina gasolina es tan alta ue deteriora deteriora los mate materi rial ales es ue ue 0or 0orman man el meca mecani nism smo o de la geometr-a aria+le. As- ue el uso de este ti)o de tur+ocom)resor está descartado. 8a otra soluci*n era utiliz utilizar ar una unidad unidad de tur+oco tur+ocom)r m)reso esorr de tama@o reducido, con este se consigue ue se em)iece la so+realimentaci*n desde +a3as r.).m. del motor. Pero tiene el inconeniente de ue altas r.).m. r.).m. no so+realimenta lo su0iciente. 8a ada)taci*n de un tur+o a un motor determina determinado, do, +uscando +uscando una soluci*n, soluci*n, tiene dos cami camino nos s7 el aum aumento ento de la )oten otenci cia a 2 la disminuci*n del consumo. Se trata de considerar la ada)taci*n, de un tur+o a un motor motor determ determina inado, do, ue ser-a ser-a so+re so+re todo todo +uscar una soluci*n a un )ro+lema )articular, con un o+3e o+3eti tio o mu2 mu2 )rec )recis iso. o. El )ro+ )ro+le lema ma de los los constr construct uctore ores s de motore motores, s, no es sin dudas dudas el mismo ue el de un usuario, u suario, es decir de auel ue lo usa, usa, 2 ue ue )or )or l*gi l*gica ca no )ued )uede e )erc )erci+ i+ir ir ni ealuar todos los )ro+lemas a corto o mediano )lazo, una ez montado el tur+o.
Al res)ecto, e(isten dos caminos diametralmente o)uestos, ue ser-an los siguientes
1.4 8a +sueda del aumento de la )otencia. Fue la so+realimentaci*n concretada )or medio del com)resor olumtrico lo ue inici* este camino. En los casos de los constructores o 0a+ricantes de motores trmicos, en donde se cuenta con un motor 2a e(istente, en donde el monta3e de un tur+ocom)resor )ermite o+tener una )otencia euialente, a la de un motor de cilindrada mu2 su)erior. Para lograr ma2ores )otencias es)ec-0icas, cuenta con lo siguiente el motor atmos0rico o as)iraci*n natural, tomado como +ase, com)resor olumtrico 2 tur+oso+realimentador.
se de el el
!emos isto #asta #ace )ocos a@os, motores no solo de)ortios, sino tam+in de 0a+ricaci*n en gran serie utilizando las dos tecnolog-as com)resor olumtrico 2 tur+o<, incluso usando el en0riamiento del aire )resurizado, )or medio del intercam+iador de calor o intercooler. En un 0uturo )r*(imo a corto )lazo, tendremos un ma2or desarrollo de los com)onentes electr*nicos de gesti*n del motor, 2 del tur+o sensores 2 actuadores<, ue +rindarán un ma2or rendimiento mecánico, termodinámico 2 olumtrico al con3unto.
2 el aire 0resco as)irado )or los cilindros no será )recom)rimido )or la tur+ina del com)resor, sim)le as)iraci*n del motor.
Funcionai!n"o a ca#'a (a#cia$ !*ia: Cuando la )resi*n en el colector de as)iraci*n entre el tur+o 2 los cilindros< se acerca la atmos0rica, se im)ulsa la rueda de la tur+ina a un rgimen de reoluciones mas eleado 2 el aire 0resco as)irado )or el rodete del com)resor es )recom)rimido 2 conducido #acia los cilindros +a3o )resi*n atmos0rica o ligeramente su)erior, actuando 2a el tur+o en su 0unci*n de so+realimentaci*n del motor.
Funcionai!n"o a ca#'a (a#cia$ +u(!#io# & ($!na ca#'a: En esta 0ase continua aumentando la energ-a de los gases de esca)e so+re la tur+ina del tur+o 2 se alcanzara el alor má(imo de )resi*n en el colector de admisi*n ue de+e ser limitada )or un sistema de control álula de descarga<. En esta 0ase el aire 0resco as)irado )or el rodete del com)resor es com)rimido a la má(ima )resi*n ue no de+e so+re)asar los ',9 +ar en los tur+os normales 2 1,$ en los tur+os de geometr-a aria+le.
Lu,#icacin !+(!c%)ica *!$ "u#,o.
En cuanto a la elecci*n del tur+o, se de+e considerar ue en 0unci*n de la cilindrada del motor a so+realimentar, se de+erá elegir dentro de la gama de tur+ocom)resores )ro)uestos )or los 0a+ricantes, 2 donde las caracter-sticas son los más a)tas. Esta ada)taci*n, ue e(iste entre el com)resor 2 la tur+ina, se remonta al niel del con3unto Bmotor4tur+ocom)resor.
CICLOS DE FUNCIONAMIENTO TURBOCOMPRESOR
DEL
Funcionai!n"o a #a$!n"% & ca#'a (a#cia$ in)!#io# 7 En estas condiciones el rodete de la tur+ina de los gases de esca)e es im)ulsada )or medio de la +a3a energ-a de los gases de esca)e,
Entre otros com)onentes tcnicos, están los siguientes Intercam+iador de calor o Binter4 cooler. Me3ora de la lu+ricaci*n 2 del en0riamiento del motor circuito de aceite 2 de agua<. Medici*n 2 control o monitoreo de los )arámetros del motor, en di0erentes eta)as Presi*n 2 tem)eratura de los gases de admisi*n, detecci*n 2 control de la detonaci*n, etc.<, con la )osi+ilidad de seguimiento con dis)ositios electr*nicos sensores, actuadores, 2 calculador de a +ordo<.
R!)#i'!#acin *!$ "u#,o co(#!+o#. Dormalmente el tur+ocom)resor suele estar re0rigerado con aceite ue circula mientras el motor está en marc#a. Si se a)aga +ruscamente el motor des)us de un uso intensio 2 el tur+ocom)resor está mu2 caliente, el aceite ue re0rigera los co3inetes del tur+ocom)resor se
ueda estancado 2 su tem)eratura aumenta, con lo ue se )uede em)ezar a car+onizar, disminu2endo su ca)acidad lu+ricante 2 acortando la ida til del tur+ocom)resor.
como en >orue )ar< lo cual a su ez causa esas llamatias llamaradas 2 e()losiones de los mismos e#-culos as- como su tono caracter-stico de motor.
El tur+o timer es un sistema ue mantiene circulando el aceite en el tur+ocom)resor durante un la)so de tiem)o des)us del a)agado del motor. Algunos modelos 0uncionan con sensores ue detectan la intensidad en el uso del tur+ocom)resor )ara )ermitir la lu+ricaci*n 0orzada del mismo )or un tiem)o )rudencial des)us del a)agado del motor.
Su 0uncionamiento se )erci+e con un sil+ido agudo ue indica ue la misma )arte )rinci)al está girando de acuerdo a la elocidad de los gases de esca)e, a su ez en algunos motores al de3ar de acelerar se )uede distinguir un siseo similar al de los 0renos de aire de un cami*n, indicaci*n de ue el tur+o uele a un giro lento acorde al ralent- del motor.
FUNCIONAMIENTO DEL TURBO COMPRESON EN UN MOTOR A GASOLINA
Entre las )rimeras marcas ue im)lementaron tur+ocom)resores en motores de reducida cilindrada de manera más 0recuente al )rinci)io del siglo I 0ueron las )ertenecientes al ?ru)o =ols/agen )osteriormente desarrollaron sistemas ue im)lementar-an la com+inaci*n de la carga estrati0icada de com+usti+le 2 a su ez una com+inaci*n de tur+ocom)resor 2 su)ercargador ue )ermite o+tener una )otencia relatiamente alta sin sacri0icar el consumo de com+usti+le, )ues el segundo )uede 0uncionar al )rinci)io 2a ue se im)ulsa )or el mismo motor.
En )ocas recientes la so+realimentaci*n en motores a gasolina se #a isto más di0undida como una tcnica )ara sacar )roec#o de los motores de +a3a cilindrada. Esto con el 0in de no mermar el desem)e@o a ra-z de las e(igencias de consumos más reducidos. Casi siem)re es similar el 0uncionamiento ue en los motores disel, sin em+argo au- la so+realimentaci*n 3uega un )a)el mu2 im)ortante de+ido a ue de+e ser realizada de manera )recisa con cantidades e(actas con márgenes de error de &4 '.5' cm& , en este caso al #a+er una mari)osa en el mlti)le de admisi*n de aire, se de+e regular la )ro)orci*n de aire 2 com+usti+le en el sistema de in2ecci*n, as- como calcular el alor de la relaci*n de com)resi*n con el 0in de ma(imizar el desem)e@o 2 me3orar el consumo. Indirectamente estos motores )ueden 0uncionar a ma2or altitud sin tener una merma signi0icatia de )otencia. Asimismo se reuiere cali+rar el momento de la actuaci*n del tur+ocom)resor de+ido al retardo de este mismo tur+o4lag<. ?eneralmente esto se da )orue la actuaci*n del mismo de)ende de la elocidad a la ue se e()ulsan los gases de esca)e, los cuales a su ez de)enden de las GPM del mismo motor, casi siem)re el mismo tendrá un desem)e@o *)timo en reg-menes de rango medio de ''' a 55'' r)m<, a su ez tam+in esto de)ende de la )resi*n de so)lado del mismo, ue en autom*iles comunes casi siem)re es cali+rada en unos )ocos +ares o )si, mientras ue en e#-culos de com)etencia siem)re de)enderán de más PSI o Hares de+ido a las e(igencias ma2ores las cuales )ueden ariar. 8os e#-culos de Gall2 )or e3em)lo en ocasiones de+en de)ender de )lacas restrictoras en el mismo tur+o )ara mantener una ci0ra de )otencia )are3a, además de mecanismos es)eciales ue mantengan el mismo girando a to)e sin im)ortar el ralent- o la carrera del acelerador, con el 0in de ue se tenga la )otencia necesaria tanto en !P,
Posteriormente, más marcas automotrices se sumaron al conce)to, entre ellas Ford, uienes desarrollaron )ara la ma2or-a de sus motores tanto grandes como )eue@os 2 en casi todos sus modelos los llamados Motores Eco+oost esto con el mismo 0in de o+tener mas )otencia sin gastar mas com+usti+le del necesario a la ez ue se reducen las emisiones.
FUNCIONAMIENTO DEL INTERCOOLER El aire, al ser com)rimido, se calienta 2 )ierde densidad es decir, en un mismo olumen tenemos menos masa de aire, )or lo ue es ca)az de uemar menos com+usti+le 2, en consecuencia, se genera menos )otencia. Además, al aumentar la tem)eratura de admisi*n aumenta el )eligro de detonaci*n, )icado, o autoencendido 2 se reduce la ida til de muc#os com)onentes )or e(ceso de tem)eratura, 2 so+rees0uerzos del gru)o trmico.
Para disminuir esta )ro+lemática se inter)one entre el tur+ocom)resor 2 la admisi*n un Jintercam+iador de calorJ o JintercoolerJ. Este sistema reduce la tem)eratura del aire, con lo ue se aumenta la densidad de ste, ue se introduce en la cámara de com+usti*n. En el lado negatio, los intercam+iadores de calor )roocan una ca-da de )resi*n, )or lo ue se disminu2e la densidad del aire, aunue en muc#os casos es necesario instalar uno )ara eitar la detonaci*n o auto ignici*n. E(isten tres ti)os de intercoolers7 1.
Ai#!ai#!: en estos el aire com)rimido
. C#io'/nico+: se en0r-a la mezcla mediante la ea)oraci*n de un gas so+re un intercam+iador aire&aire.
0ERRAMIENTAS 1 E2UIPOS DE TRABAJO:
PROCEDIMIENTO DE PR3CTICA. VE0ÍCULO: VOLS45AGEN GOLF 6.7 o*!$o 8999
intercam+ia su calor con aire e(terno. $.
Ai#!a'ua: el aire com)rimido intercam+ia su calor con un l-uido ue )uede ser re0rigerado )or un radiador o, en algunas a)licaciones, con #ielo en un de)*sito u+icado en el interior del coc#e.
CONCLUSIONES: RECOMENDACIONES: REFERENCIAS:
