En la industria, nos gusta decir "¡Los turbos hacen que los motores pequeños piensen que son grandes!" Independientemente del tamaño del motor y si es de gasolina o diésel, por cada 14,68 psi de presión de sobrealimentación, el motor cree que duplicó su tamaño.
Esto tiene su origen en el hecho de que la presión atmosférica se considera nominalmente 14,68 psi. Entonces, si el motor ve el mismo valor en la presión de sobrealimentación, entonces tiene el potencial de producir la potencia de uno dos veces su desplazamiento.
Aunque la mayoría de los fabricantes monitorean o clasifican el impulso del turbocompresor en psi, algunos usarán la abreviatura atm, que significa atmósfera. El equivalente métrico de esta medida es bar. Para convertir atm a psi, multiplicar por 14,68.
Por ejemplo, si la hoja de especificaciones del motor establece que la presión de sobrealimentación máxima es 2.1 atm, sería 14,68 veces 2,1, lo que equivale a 30,83 psi. Una barra es igual a 0.9869 atm, o 14,5 psi. Por lo tanto, una presión de 3 bar equivaldría a 43,5 psi.
Para un cálculo rápido, la mayoría de la gente usa 15 psi como lectura atmosférica nominal.
Con esto establecido, El impulso del turbocompresor como se lee en el colector de admisión es la presión por encima de la atmosférica. En un motor de aspiración normal con el acelerador completamente abierto, la presión en el sistema de inducción se considera atmosférica. Es un poco menos que eso debido a las pérdidas de flujo. A diferencia de, el vacío es cualquier presión menor que la atmosférica.
Un turbocompresor tiene dos componentes principales:una turbina y un compresor. Coloquialmente estos son los lados fríos y calientes, respectivamente. La turbina está conectada al escape del motor y está conectada al compresor a través de un eje.
Las aletas de este eje tienen un ángulo opuesto. Cuando el gas de escape caliente sale de la culata, expande y hace girar la rueda de la turbina de la misma manera que un río hace funcionar una rueda hidráulica. Dado que el compresor está en el mismo eje, a medida que gira la turbina, también lo hace la rueda del compresor. La turbina es el miembro impulsor, mientras que el compresor es el miembro accionado.
La acción del compresor envía aire a la ruta de inducción del motor, que tiene dos efectos importantes. Aumenta la presión que ingresa al cilindro por encima de la presión atmosférica, y aumenta el volumen de flujo de aire en el motor medido en cfm (pies cúbicos por minuto).
El efecto acumulativo del aumento de presión y la masa del aire entrante dan como resultado la presión de sobrealimentación. La velocidad de la turbina y, Sucesivamente, la presión de sobrealimentación está controlada por el flujo y la temperatura de los gases de escape. Se requiere la necesidad de regular la presión y se logra en la mayoría de las aplicaciones con una válvula de descarga.
El Wastegate
Si no hubiera medios para controlar la presión de sobrealimentación, Es posible a través de una serie de eventos que la presión del cilindro exceda los límites seguros para el diseño del motor.
La válvula de descarga se emplea para controlar la presión de sobrealimentación evitando que una cantidad controlada de gas de escape interactúe con la rueda de la turbina. Consiste en nada más que un disco que se cierra contra un pasaje que redirige una parte del flujo de escape.
Cuando el pasaje está abierto, la presión de sobrealimentación es limitada. Cuando está cerrado, se puede aprovechar todo el potencial del turbocompresor.
Debe reconocerse que cada turbocompresor es una pieza de ingeniería sofisticada, ya que existe una ciencia dedicada a la forma y el tamaño de las ruedas de la turbina y del compresor. El flujo de aire y el potencial de presión son creados por el diseño de las dos ruedas y, como con todos los aspectos de la ingeniería, hay compromisos.
Prevenir el overboosting
La válvula de descarga permite al ingeniero crear un turbocompresor que puede ofrecer el rendimiento deseado a velocidades de motor de rango bajo a medio sin aumentar demasiado a plena carga del motor. También puede permitir que la rueda de la turbina se acelere más rápido a bajas temperaturas y flujo de escape, aportando presión de sobrealimentación antes y haciendo que el motor sea más manejable cuando se carga.
Un beneficio adicional de la turboalimentación más allá de la potencia del motor es una reducción general de las emisiones del motor y una mayor eficiencia.
El aumento de la presión y el flujo de aire en el cilindro crea más turbulencia en el orificio y, Sucesivamente, mejora la velocidad de la llama y mezcla el combustible y el aire más a fondo. La válvula de descarga permite que un ingeniero utilice el movimiento de la mezcla para reducir las emisiones y al mismo tiempo mantener bajo control la presión de combustión. Todavía, el Wastegate no puede lograr todo esto por sí solo.
Un turbocompresor cuando está equipado con una válvula de descarga, también utiliza un actuador. El actuador se asemeja a un bote con una varilla y está unido al turbocompresor.
Esta unidad se conecta a la válvula de descarga con una varilla y es responsable de alejar el disco del pasaje para controlar el flujo de escape. Dentro del bote, hay un fuelle y un resorte junto con un puerto que conecta una manguera de goma para detectar el impulso. El resorte interno posiciona la varilla para mantener cerrado el puerto de la válvula de descarga. Ahora todo el escape irá a la rueda de la turbina.
En el otro lado del colector de fuelles (impulso), la presión actúa en oposición al resorte, queriendo mover la varilla y abrir la compuerta de desagüe. Dependiendo de la tensión del resorte a la presión de sobrealimentación deseada, los fuelles se harán cargo y abrirán el paso de derivación, por lo tanto, limitar la velocidad y la presión de la turbina en el cilindro.
La mayoría de los motores con controles electrónicos también emplean un solenoide para enviar una señal a los fuelles del actuador. Esto permite una puesta en marcha más rápida del turbo a bajas velocidades al tiempo que agrega un control más finito al impulso máximo. Algunos motores diésel más antiguos no utilizan una válvula de descarga. En esas aplicaciones, el turbo está diseñado para producir el impulso máximo deseado, por lo que no se emplea seguridad. Un turbo sin válvula de descarga no es tan eficiente ya que no compensa las condiciones climáticas y de combustión. También es perezoso enrollar haciendo que el motor responda menos.
Problemas potenciales
Aunque el sistema de válvula de descarga es muy confiable, las siguientes son condiciones comunes y fáciles de corregir.
- Bajo impulso. La causa del problema en este caso es que el disco en la carcasa de la válvula de descarga no está sellando debido al carbón y al escape de derivación. El resorte del actuador está débil o falló.
- Overboost. La causa aquí es una goma agrietada línea de detección de impulso fallida, fuelles averiados o fuelles con fugas internas. Si está equipado, otra causa es que el solenoide de refuerzo ha fallado o ha perdido su señal eléctrica.
- Impulso de aleteo. El resorte del actuador está débil.
Para cualquiera de estos problemas, el turbocompresor no necesita ser reemplazado o reconstruido. Todas estas son piezas externas y, a menudo, se pueden reparar con la unidad en el motor. Si la varilla de la válvula de descarga está roscada con una contratuerca, cuando acorta la varilla, la presión de sobrealimentación aumentará antes de que se desvíe el escape. Si alargas la vara, el impulso será menor.
