¿SABES CUÁNTOS TIPOS DE TURBOS EXISTEN?
¿Sabes cuántos tipos de turbos existen? El mundo de la turboalimentación tiene tanta variedad como los diseños de motores. ¿Y sabes cuáles son sus ventajas y desventajas? En turbo3 te lo explicamos.
Hay 6 tipos diferentes de Turbocompresores:
- Turbo simple
- Twin-Turbo
- Turbo de doble desplazamiento
- Turbo de geometría variable
- Variable Twin Scroll Turbo
- Turbo eléctrico
1. Turbo simple
Los turbocompresores individuales por sí solos tienen una variabilidad ilimitada. Diferenciar el tamaño de la rueda del compresor y la turbina dará lugar a características de par completamente diferentes. Los turbos grandes traerán potencia de alta gama, pero los turbos más pequeños proporcionarán un mejor gruñido de gama baja a medida que se enrollan más rápido. También hay turbos individuales con cojinetes de bolas y cojinetes de muñón. Los rodamientos de bolas proporcionan menos fricción para que el compresor y la turbina giren, por lo que son más rápidos de enrollar (a la vez que aumentan los costos).
Ventajas
- Manera rentable de aumentar la potencia y la eficiencia de un motor.
- Simple, generalmente la más fácil de instalar de las opciones de turbocompresor.
- Permite el uso de motores más pequeños para producir la misma potencia que los motores de aspiración natural más grandes, que a menudo pueden reducir el peso.
Desventajas
- Los turbos individuales tienden a tener un rango de RPM efectivo bastante estrecho. Esto hace que el tamaño sea un problema, ya que tendrá que elegir entre un buen par de torsión de gama baja o una mejor potencia de gama alta.
- La respuesta turbo puede no ser tan rápida como las configuraciones turbo alternativas.
2. Twin-Turbo
Al igual que ocurre con los turbocompresores individuales, hay muchas opciones cuando se utilizan dos turbocompresores. Podría tener un solo turbocompresor para cada banco de cilindros (V6, V8, etc.). Alternativamente, se podría usar un solo turbocompresor para bajas RPM y derivar a un turbocompresor más grande para altas RPM (I4, I6, etc.). Incluso podría tener dos turbos de tamaño similar donde uno se usa a bajas RPM y ambos se usan a mayores RPM. En el BMW X5 M y X6 M, se utilizan turbos de doble desplazamiento, uno a cada lado del V8.
Ventajas
- Para los turbos gemelos paralelos en los motores en forma de ‘V’, los beneficios (e inconvenientes) son muy similares a las configuraciones de un solo turbo.
- Para turbos secuenciales o usar un turbo a bajas RPM y ambos a altas RPM, esto permite una curva de torque mucho más amplia y plana. Mejor par motor a bajas revoluciones, pero la potencia no disminuirá a altas RPM como con un pequeño turbo.
Desventajas
- Costo y complejidad, ya que casi duplica los componentes del turbo.
- Hay formas más ligeras y eficientes de lograr resultados similares (como se explica a continuación).
3. Turbo de doble desplazamiento
Los turbocompresores de doble desplazamiento son mejores en casi todos los aspectos que los turbos de desplazamiento único. Mediante el uso de dos pergaminos, los pulsos de escape se dividen. Por ejemplo, en motores de cuatro cilindros (orden de encendido 1-3-4-2), los cilindros 1 y 4 pueden alimentarse a una espiral del turbo, mientras que los cilindros 2 y 3 se alimentan a una espiral separada. ¿Por qué es esto beneficioso? Digamos que el cilindro 1 está terminando su carrera de potencia cuando el pistón se acerca al punto muerto inferior y la válvula de escape comienza a abrirse. Mientras esto sucede, el cilindro 2 finaliza la carrera de escape, cierra la válvula de escape y abre la válvula de admisión, pero hay cierta superposición. En un colector turbo tradicional de un solo desplazamiento, la presión de escape del cilindro 1 interferirá con el cilindro 2 que aspira aire fresco, ya que ambas válvulas de escape están abiertas temporalmente.reduciendo cuánta presión llega al turbo e interfiriendo con la cantidad de aire que tira el cilindro 2. Al dividir las volutas, este problema se elimina.
Ventajas
- Se envía más energía a la turbina de escape, lo que significa más potencia.
- Es posible un rango de RPM más amplio de impulso efectivo basado en los diferentes diseños de desplazamiento.
- Es posible una mayor superposición de válvulas sin obstaculizar la limpieza del escape, lo que significa una mayor flexibilidad de ajuste.
Desventajas
- Requiere una distribución de motor y un diseño de escape específicos (por ejemplo: I4 y V8 donde se pueden alimentar 2 cilindros a cada desplazamiento del turbo, a intervalos uniformes).
- Costo y complejidad frente a los tradicionales turbos individuales.
4. Turbocompresor de geometría variable (VGT
Quizás una de las formas más excepcionales de turbocompresor, los VGT tienen una producción limitada (aunque bastante común en los motores diésel) como resultado del costo y los requisitos de materiales exóticos. Las paletas internas dentro del turbocompresor alteran la relación área-radio (A / R) para igualar las RPM. A bajas revoluciones por minuto, se utiliza una relación A / R baja para aumentar la velocidad de los gases de escape y acelerar rápidamente el turbocompresor. A medida que aumentan las revoluciones, la relación A / R aumenta para permitir un mayor flujo de aire. El resultado es un retraso del turbo bajo, un umbral de impulso bajo y una banda de par amplia y suave.
Ventajas
- Curva de par ancha y plana. El turbocompresor es eficaz en un rango de RPM muy amplio.
- Requiere un solo turbo, lo que simplifica una configuración turbo secuencial en algo más compacto.
Desventajas
- Por lo general, solo se usa en aplicaciones diésel donde los gases de escape son más bajos para que las paletas no se dañen con el calor.
- Para las aplicaciones de gasolina, el costo generalmente las mantiene fuera, ya que se deben usar metales exóticos para mantener la confiabilidad. La tecnología se ha utilizado en el Porsche 997, aunque existen muy pocos motores de gasolina VGT como resultado del costo asociado.
5. Turbocompresor variable de doble desplazamiento
¿Podría ser esta la solución que estábamos esperando? Mientras asistía a SEMA 2015, me detuve en el stand de BorgWarner para ver lo último en turbocompresores, entre los conceptos se encuentra el turbo variable de doble desplazamiento como se describe en el video de arriba.
Ventajas
- Significativamente más barato (en teoría) que los VGT, por lo que es un caso aceptable para la turboalimentación de gasolina.
- Permite una curva de par amplia y plana.
- Más robusto en diseño que un VGT, según la selección del material.
Desventajas
- Costo y complejidad en comparación con el uso de un solo turbo o de doble desplazamiento tradicional.
- Se ha jugado con la tecnología antes (por ejemplo: válvula de carrete rápido) pero no parece tener éxito en el mundo de la producción. Es probable que haya desafíos adicionales con la tecnología.
6. Turbocompresores eléctricos
La tecnología patentada de turbocompresor totalmente eléctrico de Aeristech es una nueva tecnología habilitadora que ayudará a los fabricantes de vehículos a cumplir con la futura legislación sobre emisiones más estricta, al tiempo que proporciona una respuesta excelente en todo el rango de funcionamiento del motor, incluso a bajas revoluciones del motor y velocidad del vehículo. FETT es la solución definitiva para una reducción extrema del motor y una eficiencia mejorada del motor utilizando un turbocompresor de una sola etapa.
Lanzar un potente motor eléctrico en la mezcla elimina casi todos los inconvenientes de un turbocompresor. ¿Retraso del turbo? Ido. ¿No hay suficientes gases de escape? No hay problema. ¿Turbo no puede producir un par motor de gama baja? ¡Ahora puede! Quizás la siguiente fase de la turboalimentación moderna, sin duda, también hay inconvenientes en la ruta eléctrica.
Ventajas
- Al conectar directamente un motor eléctrico a la rueda del compresor, el retraso del turbo y los gases de escape insuficientes se pueden eliminar virtualmente haciendo girar el compresor con energía eléctrica cuando sea necesario.
- Al conectar un motor eléctrico a la turbina de escape, se puede recuperar la energía desperdiciada (como se hace en la Fórmula 1).
- Un rango de RPM efectivo muy amplio con par uniforme en todas partes.
Desventajas
- Costo y complejidad, ya que ahora debe tener en cuenta el motor eléctrico y asegurarse de que permanezca frío para evitar problemas de confiabilidad. Eso también se aplica a los controladores adicionales.
- El embalaje y el peso se convierten en un problema, especialmente con la adición de una batería a bordo, que será necesaria para suministrar suficiente energía al turbo cuando sea necesario.
- Los VGT o los rollos gemelos pueden ofrecer beneficios muy similares (aunque no al mismo nivel) por un costo significativamente menor.
