Turbos e Inyección

El motor alimentado por inyección de combustible, turbocompresor con intercooler y distribución multiválvulas, representa uno de los logros más refinados y tecnológicamente mas avanzados de la industria del automovil de nuestra época.

El sistema de inyección, de control totalmente electrónico, optimiza el rendimiento del motor en todas las condiciones de empleo, asegurando la facilidad del arranque a traves de un microprocesador que, entre otras variables, mide la presión ó depresión del aire de admisión y efectúa el control del tiempo de inyección, avance del encendido y detonación y optimiza la relación de cantidad entre la nafta y el aire para evitar la contaminación ambiental.

El turbocompresor tiene la función de incrementar el llenado de los cilindros con mas cantidad de mezcla a presión aire/nafta de la que éstos pueden recibir por su propia succión, aumentando en forma directa la potencia del motor.

El aire aspirado a temperatura ambiente se calienta por la acción de la compresión a la que es sometido en el turbocompresor (todos los gases cuando son comprimidos se calientan), y además por el simple hecho de que están en contacto cercano con la turbina del escape, que posee gran cantidad de calor. De esta forma aumenta su volumen, reduciendo en parte las ventajas de la sobrealimentación, ya que a igualdad de volumen de aire, si este está dilatado, tiene menos oxígeno disponible para hacer la combustión.
El sistema de alimentación con turbo deberia ser equipado entonces con un intercambiador de calor (intercooler) aire-aire ó aire-agua, que reduce notablemente la temperatura del aire ya comprimido, mejorando el llenado de los cilindros de manera muy notable y reduciendo la temperatura del motor al reducir la de los gases de entrada.

TURBOCOMPRESOR

La técnica de la sobrealimentación de un motor mediante turbocompresor que aprovecha los gases de descarga, en principio había sido adoptada por la industria aeronáutica para lograr mayor rendimiento en las alturas en donde el aire tiene menos oxígeno, pasando sucesivamente a la industria del automóvil.

La sobrealimentación de un motor consiste en introducir en los cilindros a través de un compresor accionado, en este caso, por una turbina que aprovecha los gases descargados por el motor, una cantidad de aire superior a la que el cilindro mismo puede "aspirar". En la práctica, es como si el motor dispusiera de una cilindrada real superior respecto al aspirado del mismo tamaño. El compresor permite aumentar el coeficiente de llenado de los cilindros que, con el turbo, aumenta en relación a la presión de sobrealimentación adoptada, mientras que en un motor aspirado el llenado es variable con respecto a las rpm y a la abertura de la pantalla de admision, pero siempre será inferior a la cilindrada del motor.
Contrariamente a otros tipos de compresores, el turbocompresor para su funcionamiento aprovecha la energía residual (cinética) contenida en los gases de escape, una energía que se perdería.

La utilización, de la sobrealimentación mediante turbocompresor ha requerido la solución de unos problemas técnicos como son la fiabilidad, duración, seguridad, costos de fabricación y consumos de combustible que han limitado su aplicación casi con exclusividad a vehículos de caracteríticas típicamente deportivas ó diésel.

Ahora, estos problemas han sido resueltos completamente, con fiabilidad, duración, fácil condución y seguridad.

Para resolver los problemas de fiabilidad relacionados con las elevadas temperaturas de funcionamiento y los altísimos régimenes de rotación y presiones internas, el turbocompresor debe ser equipado con un sistema de enfriamiento con agua ó con el mismo aceite que lo lubrica, conectado con el cicuito de enfriamiento del motor. Esta medida le permite al turbocompresor mantener su propia temperatura alrededor de valores de absoluta seguridad gracias a la resistencia de sus materiales.

Otro elemento que ha contribuido de forma determinante a aumentar la fiabilidad del turbocompresor está constituido por la eficacidad de la lubricación, cuya doble finalidad es evitar el contacto directo entre las partes en movimiento y contribuir al enfriamiento.

El circuito de lubricación debe está equipado con un especial radiador de aceite que enfría el lubricante mejorando sus capacidades de lubricación y la eliminación del calor. El aceite utilizado, que es el mismo circuito que el del motor, debe ser ápto para soportar las altísimas temperaturas del eje del turbo sin carbonizarse ni espumar.

En todo tipo de motor, lo que mayormente limita la potencia máxima, además del llenado de los cilindros, son las temperaturas elevadísimas que se vuelven rápidamente incompatibles con la resistencia de los materiales empleados.

Con el turbo se evita la limitación de la presión atmosférica (1 bar) como agente impulsor del llenado de los cilindros, puesto que, dentro de ciertos límites, y en función de la presión de sobrealimentación podemos lograr llenados mayores a la propia cilidrada del motor para lograr mayor potencia y par.

El aumento de presión del aire conlleva un considerable aumento de su temperatura en relación directa, cuya consecuencia es la disminución de la densidad del aire aspirado que nos obliga a enfriarlo para recomponer ese defecto También es necesario que la relación de compresión geométrica de un motor turbo sea menor que la de uno aspirado, porque al meter mas aire en un mismo cilindro forzadamente ya estamos aumentando de por sí la compresión final.

Para eliminar estos efectos se debe integrar al sistema un cambiador de calor (inter - cooler) que al ser montado después del compresor, logra reducir la temperatura del aire de alimentación comprimido, aumentando su densidad, eliminando los riesgos de preencendido, reduciendo las solicitaciones térmicas y mejorando las prestaciones del motor al disponer de mayor cantidad de oxígeno.

En suma, el intercooler aplicado al motor "Turbo" aumenta sus prestaciones, reduce las temperaturas máximas y por consiguiente las solicitaciones térmicas, permite aumentar la relación de compresión, casi hasta alcanzar la de los motores aspirados, mejorando el rendimiento termodinámico.

Los motores equipados con inyección electrónica multipoint y encendido electrónico digital nos permiten que en toda condición de funcionamiento del motor, tengamos una justa cantidad de carburante y el grado de anticipo óptimo del encendido para evitar los fenómenos del pre-encendido y contaminación.

El encendido electrónico digital está integrado por un sensor de detonación que indica la manifestación del fenómeno de detonación, reduciendo en caso de necesidad el ángulo de anticipo del encendido hasta lograr las condiciones correctas, además del control modulado (basado sobre un control a través de micromapa) de la sobrealimentación.