Historia del par motor

El vehículo automóvil evolucionó de los carruajes tirados por animales de arrastre.

La estructura de los primeros vehículos auto propulsados se basa en la de los carruajes, para irse adaptando paulatinamente a las mayores prestaciones que implican tecnologías adecuadas.

En los carruajes el arrastre produce un trabajo, cuando el vehículo es auto propulsado hace falta par para hacer girar las ruedas motrices.

En los inicios hubo un debate entre utilizar motor eléctrico con baterías o térmico de gasolina, se optó al final por este último, aunque el par motor que ofrece el eléctrico es mayor y está disponible desde el inicio de la marcha, es más o menos lo que sucede actualmente.

Pero hay otros aspectos a tener en cuenta, y actualmente el coche eléctrico (con baterías) no puede suplir al vehículo térmico en todas sus facetas de utilización.

Como el par motor en el motor térmico va subiendo desde ralentí, por las variaciones en las ondas de presión en los colectores (resonancia), se necesitan sistemas de multiplicación, es la caja de cambios, con el embrague y demás elementos de transmisión.

En función del uso del vehículo hará falta más o menos par, y potencia, lo que supone adaptaciones tecnológicas que priman un tipo de uso con respecto a otro.

En los camiones y autobuses las RPM alcanzadas por el motor son muy bajas, lo que no afecta en exceso a la tecnología empleada, se basa en más cilindrada para contar con mayor par motor.

Pero en los automóviles con margen de RPM bastante más amplio se necesitan complementos técnicos que mejoren la respuesta desde bajas RPM, estos son los utilizados; distribución de fase variable (imprescindible en motores multiválvulas), colectores de geometría variable (no se incluye en este artículo, pero si en otro indicado al final), sobrealimentación por compresor volumétrico y turbocompresor.

En este artículo se desarrollan tecnologías para reducir el tiempo de respuesta al acelerar; turbocompresor de menor tamaño y más RPM de giro, más de un turbocompresor en el motor, compresor volumétrico y turbocompresor en el mismo motor, turbocompresor de doble entrada y de geometría variable.

Otro sistema, compatible con los anteriores, es el “turbo boost”; consiste en que, circulando en determinadas condiciones de RPM y relación de cambio, al acelerar fuerte aumenta la presión de sobrealimentación unos instantes aportando más par motor, no se explica en este artículo.

Trabajo en vehículos con tracción animal y auto – móvil; par de giros

Se ven en las imágenes dos carruajes en movimiento, uno para transporte de mercancías, como un camión, y otro para pasajeros, como un coche de turismo:

    • El trabajo realizado en cada caso se obtiene multiplicando la fuerza desarrollada por la distancia recorrida; Trabajo = Fuerza x distancia
  • En el vehículo de transporte se aprecia que avanza menos y la fuerza es mayor por el peso
  • La potencia que desarrollan estos dos vehículos se calcula dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido, Potencia = Distancia / Tiempo
  • La potencia es “velocidad”
  • Desaparecen los animales de arrastre, para que el vehículo se mueva por sí mismo las ruedas motrices han de recibir fuerza para girar
  • En estos dos vehículos van a ser motrices las ruedas traseras
  • La fuerza de giro llega al eje de la rueda motriz y se trasmite desde el centro a la circunferencia de la rueda, lo que implica su giro
  • Distancia (del centro de la rueda a su circunferencia, radio) x Fuerza = Trabajo desarrollado
  • El resultado del trabajo es un giro y se denomina par o momento de giro, pues se puede aplicar una fuerza solamente o dos en puntos diametrales de la mitad de valor (par de fuerzas), y cada instante se ha de aplicar la fuerza o fuerzas en puntos tangentes de la circunferencia según va girando la rueda, momento de fuerza
  • Para que las ruedas motrices reciban par hace falta un motor que lo genere, se representan dos motores; eléctrico y térmico
  • Uno utiliza electricidad que mediante fuerzas electromagnéticas genera el par de giro, y el otro la energía de la explosión o combustión de aire y combustible sobre el pistón, que lo transmite por la biela al cigüeñal transformándolo en giro
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Estas dos opciones de energía para el automóvil supusieron un compromiso al iniciarse su desarrollo y, como veremos este se mantiene.

La contaminación que produce el motor térmico es determinante para buscar su sustitución, pero ¿es realmente la solución definitiva para todo uso la propulsión eléctrica con baterías?

Aunque no es tema central de este artículo tiene relación, por lo que es un complemento que se lee en segundo plano y consideramos de interés.

Motor eléctrico con baterías o térmico de gasolina ¿por qué se eligió este?

Se representa el mismo carruaje de pasajeros tirado por caballos desplazándose, en dos imágenes:

  • Desaparecen los caballos por lo que estos carruajes se van a transformar en automóviles.

Hay dos tecnologías para mover las ruedas motrices:

  • Propulsión eléctrica con baterías, que requiere de estos elementos y mandos:
    • Mando o volante de dirección para seleccionar el rumbo
    • Baterías de propulsión; son almacenes o acumuladores de electricidad con determinada capacidad
    • Motor eléctrico; con la electricidad de las baterías mueve las ruedas motrices, traseras en este caso
    • Pedal de acelerador; para adaptar la cantidad de electricidad que recibe el motor y así ajustar la velocidad de marcha
    • Palanca de sentido de marcha; hacia adelante o atrás, cambia el sentido de giro del motor eléctrico
    • Pedal de freno
  • Propulsión térmica de gasolina, con estos elementos y mandos
    • Mando o volante de dirección
    • Motor de gasolina; obtiene la energía de la explosión de la mezcla de aire y gasolina
    • Depósito de combustible; con determinada cantidad de gasolina
    • Pedal de acelerador; varía la cantidad de aire y gasolina que entra al motor para adaptar la velocidad de marcha
    • Embrague con pedal; para que esté en marcha el motor con el automóvil parado, iniciar la marcha e insertar las relaciones de caja de cambios
    • Caja de cambios con palanca; para multiplicar el par motor y poder iniciar la marcha, subir cuestas y llevar peso. Cuenta con varias relaciones más marcha atrás
    • Transmisión; para llevar el movimiento desde la caja de cambios a las ruedas motrices
    • Pedal de freno
    • Se ven dos diagramas para representar las curvas de par (verde) y potencia (rojo) de ambos motores. La curva de potencia se obtiene multiplicando el par en cada uno de los puntos de su curva por las RPM
    • El par que aporta el motor eléctrico es proporcional a la aceleración, pues se puede disponer de la electricidad de las baterías a voluntad. Se ve que el par llega enseguida al valor máximo y se mantiene. La potencia es función del para y las RPM y se ve su curva
    • En el motor térmico el par es escaso a ralentí y va aumentando progresivamente al acelerar, proporcionalmente a la mejora del llenado de los cilindros del motor. Para compensar la falta de par a bajas RPM se utiliza la caja de cambios. Se ve que la curva de potencia sube también de forma proporcional a la de par

Se aprecia como el automóvil con motor térmico puede hacer mayor recorrido que el eléctrico con baterías.

Al agotarse la electricidad de las baterías y la gasolina se ha de repostar:

  • El tiempo que requiere el automóvil térmico para llenar su depósito de gasolina del surtidor es de unos pocos minutos
  • El automóvil con baterías se ha de enchufar a la red eléctrica y el tiempo de repostaje es de varias horas

Comparación de las aportaciones de los dos sistemas de propulsión:

  • Propulsión eléctrica con baterías:
    • Aceleración rápida al iniciar la marcha
    • No contamina al circular
    • Sin ruido ni vibraciones
    • Menos autonomía y muy sensible a la velocidad
    • Mucho tiempo de recarga. Esto se mantiene actualmente, se puede disponer de cargadores rápidos pero aumentan el desgaste de las baterías si se utilizan frecuentemente
  • Propulsión térmica de gasolina:
    • Aceleración lenta al iniciar la marcha, el conductor ha de accionar el acelerador, embrague y palanca de cambios
    • Contamina al circular
    • Produce ruido y vibraciones
    • Tiene bastante más autonomía
    • Rápido llenado del depósito
  • Valorando los resultados en los inicios el automóvil se elige el motor térmico de gasolina
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Ha habido varios intentos de recuperar la electricidad con baterías para el automóvil, al producirse sucesivas crisis del petróleo, pero una vez solucionadas se dejan de lado.

Al ser imprescindible reducir la contaminación, y sobre todo la emisión de CO2 que no es contaminante directo, pero afecta mucho al calentamiento global, se hace acuciante encontrar alternativas para sustituir a los combustibles derivados del petróleo.

Al desarrollar este artículo vemos que la aportación de par del motor eléctrico es excelente, por lo que parece que ha de ser la forma de mover el automóvil, pero hay que lograr que la “fabricación” de electricidad sea limpia y permita la utilización del automóvil tanto para recorridos cortos como largos.

El motor térmico puede utilizar además de gasolina otros combustibles; gasóleo, gas, biocombustibles, e incluso hidrógeno, pero con este es mucho mejor opción la pila de combustible.

El vehículo automóvil se mueve por el par motor y la potencia aporta velocidad

Potencia = Par x RPM

La potencia se representa en la imagen con flecha roja y el par verde.

Se ven tres vehículos diferentes; camión, coche de turismo y prestacional o deportivo:

  • La potencia depende del par y las RPM; Potencia = Par x RPM

Camión:

  • Puede llevar mucha carga, por lo que precisa elevados valores de par
  • La velocidad no es importante, pero dispone de bastante potencia al tener mucho par
  • El par lo aporta el motor a bajas RPM
  • La potencia está también a bajas RPM, algo superiores al par

Coche de turismo:

  • Se representa con capacidad para cinco plazas y equipaje en el maletero
  • Equilibrio entre par y potencia para conjugar buena respuesta al acelerar y suficiente capacidad de aceleración y velocidad
  • Par suficiente para la ocupación de pasajeros prevista y su equipaje
  • Potencia acorde a las prestaciones esperadas
  • Par a medias RPM, las más utilizadas
  • Potencia a algo más RPM, entre la zona media y alta según el tipo de automóvil

Coche prestacional o deportivo:

  • Solamente tiene dos plazas y el maletero es acorde a esta ocupación
  • Elevada potencia para velocidad y aceleración
  • El par no es lo más importante
  • El par está en la zona próxima a altas RPM
  • La potencia a altas RPM
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Con la llegada de la sobrealimentación se aumenta sensiblemente el par y potencia, sumamente útil el turbocompresor para vehículos pesados, pues funcionan a muy bajas RPM.

En los automóviles, hubo un tiempo en que por su forma de dar el par la sobrealimentación con turbocompresor era adecuada para coches deportivos o de competición exclusivamente, con la evolución técnica se ha logrado que sea aplicable a todo tipo de motores de automóviles con excelentes resultados de respuesta en amplios márgenes de RPM, es lo que vamos a ver a continuación.

Relación entre la resonancia y el par motor máximo

El motor de la imagen tiene cuatro cilindros en línea y distribución OHC (árbol de levas en cabeza o culata), se ven los colectores de admisión y escape con el filtro de aire y silenciador respectivamente.

Se pone en funcionamiento:

  • Los gases de admisión y escape se desplazan a vertiginosas velocidades en sus colectores, proporcionales a las RPM
  • Al cerrar y abrir las válvulas se frenan y rebotan los gases con estas y con los que van en sentidos opuesto, se generan unas fuertes ondas de presión que cambian de sentido constantemente, este efecto es la resonancia
  • La resonancia en los colectores mejora el llenado y vaciado del motor sí coinciden los sentidos de las ondas de presión de los gases de admisión y de escape con la apertura de sus válvulas
  • … se ve en el detalle de un colector de admisión y otro de escape con sus válvulas; si la válvula de admisión abre cuando por los efectos de la resonancia la masa de admisión vuelve hacia el cilindro entrará más cantidad
  • Si cuando abre la válvula de escape coincide con el rebote de los gases de la válvula hacia el exterior tirará del flujo de gases, que salen del cilindro más rápidamente agilizando el vaciado de gases de escape al exterior
  • En cada motor se ha de elegir a cuantas RPM se hacen coincidir los efectos de la resonancia en el llenado y vaciador del motor
  • Se lleva a cabo por la posición angular del o los árboles de levas con sus respectivos piñones de arrastre
  • La coincidencia de la resonancia se obtiene a unas RPM determinadas en cada motor por diseño, por encima y por debajo de este régimen se pierden sus efectos no aportando mejoras en llenado y vaciado
  • Se ha de elegir las RPM de coincidencia de la resonancia, que será el par motor máximo, pues es cuando se logra el mejor llenado en admisión y vaciado en escape
  • A bajas RPM; el par motor máximo está a muy bajas RPM y la potencia máxima a algo más:
    • Mejor respuesta del motor al acelerar desde bajas RPM
    • A más RPM menos rendimiento del motor
    • Más duración del motor
    • Esta opción es adecuada para vehículos de carga, camiones y autobuses
  • A medias RPM; el par motor máximo se sitúa en el entorno de las RPM medias de funcionamiento del motor, y la potencia máxima en las proximidades de la zona alta de RPM:
    • Buena respuesta desde medias RPM
    • A más o menos RPM menos rendimiento
    • Duración media del motor
    • Es una solución de compromiso adecuada para automóviles de turismo
  • A altas RPM; el par motor máximo está a elevadas RPM, donde la resonancia es extremadamente fuerte propiciando importantes mejoras de llenado y vaciado de gases. La potencia está a más RPM por lo que es elevada, hay bastante par y RPM, los factores de los que depende:
    • Buena respuesta desde medias/altas RPM
    • A menos RPM bajo rendimiento
    • Menor duración del motor
    • Es la opción utilizada en automóviles deportivos o de competición
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Si estos motores funcionan a RPM diferentes a las que corresponden sus valores de par y potencia, su rendimiento disminuye sensiblemente.

El motor del camión y del coche deportivo tienen claramente marcados sus objetivos, en el del turismo hay que satisfacer compromisos para ofrecer suficiente capacidad de respuesta desde medias RPM con las prestaciones adecuadas al tipo de automóvil, número de plazas y maletero.

Adaptación de las secuencias de las válvulas a la resonancia a diferentes RPM; distribución de fase variable

Se ve de frente un motor con el pistón, colectores de admisión y escape con sus respectivas válvulas y los árboles de levas accionándolas, uno para las válvulas de admisión y otro para las de escape, DOHC.

Se ve también un cuenta RPM y se pone en marcha el motor:

  • El cuenta RPM sube hasta medias RPM y se aprecia como los sentidos de los flujos de gases de admisión y escape coinciden con las aperturas de las válvulas; se ajustan el/los árbol/es de levas para hacer coincidir las RPM medias y la resonancia
  • A menos RPM (por debajo de medio régimen); se observa cómo se atrasa la posición angular de los árboles de levas sobre las válvulas, que abrirán más tarde.
  • Esta actuación de las válvulas permite que coincidan los sentidos de los flujos de admisión y escape con las aperturas de sus válvulas, mejorando la “respiración” del motor a estas RPM
  • A más RPM (por encima de medio régimen); se adelanta la posición angular de los árboles de levas con relación a sus válvulas, que abrirán antes.
  • En esta posición la resonancia coincide a más RPM, mejorando el llenado del motor

Al haber seleccionado en un motor una de estas tres opciones de diseño su comportamiento queda determinado; mejor respuesta y rendimiento a bajas, medias o altas RPM.

Si fuese posible modificar con el motor en marcha la posición angular de los árboles de levas, se contaría con la ayuda de la resonancia para mejorar la “respiración” del motor en un amplio margen de RPM, repetimos lo que se quiere lograr.

A bajas RPM:

  • La posición de las levas se retrasa con relación a las válvulas, lo que hace que estas abran con cierta demora respecto a la posición original
  • Al funcionar el motor a bajas RPM la frecuencia de retorno de la resonancia es menor y coincide con las aperturas de las válvulas, lo que permite más llenado y vaciado
  • A bajas RPM se deberían retrasar las aperturas de las válvulas

A altas RPM:

  • Se adelanta la posición de las levas respecto a las válvulas, haciendo que estas abran antes
  • Cuando gira el motor a altas RPM la inercia de los gases propicia elevadas frecuencias de resonancia coincidiendo con las aperturas y cierre de válvulas lo que mejora apreciablemente el llenado y vaciado del motor
  • Se deberían anticipar las aperturas de las válvulas

¿Cómo se puede lograr variar la posición de las levas sobre las válvulas con el motor en marcha?

  • Lo vemos primero en el árbol de levas de admisión; el piñón que le mueve tiene cierto ángulo de variación de arrastre del árbol de levas, representado por un vástago que se puede mover entre dos topes angulares en el interior del piñón
  • Según sea la posición del vástago del árbol de levas en el recorrido angular entre los topes así será el momento en que abra la válvula
  • Se ve el motor en marcha y como la posición de arrastre angular del árbol de levas de admisión va variando
  • A continuación se ve este sistema en el escape

La tecnología que permite modificar la posición angular del árbol de levas con relación a su piñón de arrastre es la distribución de fase variable DFV:

    • Se representa un diagrama sobre el que aparecen las curvas de par motor y potencia de un motor sin DFV
    • Se van dibujando las curvas de par motor y potencia
    • La curva de par motor es bastante más plana por el contar con más llenado a bajas y altas RPM, y el par motor a medias RPM es algo superior, la gran ventaja es la mejora de par motor a bajas RPM que favorece la respuesta al acelerar
  • La potencia es mayor, depende del par motor y las RPM, y más utilizable al ser mejor desde medio régimen
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Para variar la posición de los árboles de levas con relación a sus piñones se puede utilizar presión de aceite y hacerse en fases predeterminadas, o en continuo con control electrónico sobre la presión de aceite.

También se puede hacer con motores eléctricos y control electrónico.

La distribución de fase variable se aplicó primero en dos o más fases determinadas y después en continuo, antes en admisión y más tarde también en escape.

Al aparecer los motores multiválvulas se constató que su falta de par motor a bajas RPM y el fuerte incremento desde medio régimen afectada a la respuesta al acelerador, insuficiente para uso normal de un automóvil de turismo.

Este fue el desencadenante de la aplicación de la tecnología de distribución de fase variable masivamente en los motores de gasolina.

Llenado del motor a presión; sobrealimentación

En las imágenes de inicio se ven dos motores de cuatro cilindros en línea con distribución OHC.

Hay dos sistemas genéricos para sobrealimentar el motor, es decir introducir a presión más aire en los cilindros; compresor volumétrico CV y turbocompresor TC.

Compresor volumétrico CV:

  • En la entrada del colector de admisión se coloca una bomba de aire, es el compresor volumétrico CV, en cuyo interior hay unos álabes contrarrotantes
  • Uno de los álabes gira arrastrado por el motor, en este caso es el árbol de levas, el otro lo hace en sentido opuesto
  • Al girar los álabes del CV se succiona aire del exterior y se comprime antes de entrar al motor, aumentando su presión proporcionalmente a la velocidad de giro del CV lo que incrementa el llenado de los cilindros
  • Se ven las curvas de par motor y potencia comparadas con la del motor no sobrealimentado por CV; aumenta sensiblemente el par motor por el mejor llenado, lo que implica que se incremente también la potencia.
  • Ambos, par motor y potencia desde más bajas RPM

Turbocompresor TC:

  • Es un conjunto de dos turbinas, una que se denomina así, turbina, está justo en la salida de los gases de escape que la hacen girar, mediante un eje la turbina arrastra a otra, el compresor, situada en la entrada del colector de admisión y que al girar aumenta la presión del aire que entra al motor
  • El conjunto es el turbocompresor
  • Para evitar exceso de RPM del TC y de presión se incluye en la salida del escape puenteando la turbina la válvula de descarga, si está abierta parte de los gases de escape no inciden sobre la turbina
  • Su funcionamiento está controlado por la presión de sobrealimentación
  • Se representan las curvas de par y potencia con TC comparadas con las correspondiente a un motor sin sobrealimentación; hay más par y potencia por el sobrellenado, pero se aprecia un cierto tiempo de respuesta hasta más o menos medio régimen, es debido a la inercia del TC a subir de RPM, lo que implica algo de retraso al acelerar
  • Este comportamiento limitó las aplicaciones del TC a automóviles deportivos o de competición, hasta que la evolución técnica solucionó esta particularidad como iremos viendo

Si la sobrealimentación es elevada implica mucho aumento de presión, y de temperatura del aire de admisión lo que reduce su densidad y rendimiento:

  • Se evita con la incorporación del intercooler entre el compresor y la entrada al motor, cuya función es enfriar el aire comprimido
  • Se puede hacer mediante el aire exterior, intercambiador aire – aire, o utilizando el sistema de refrigeración del motor, intercambiador aire – agua
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El CV se utiliza en motores de gasolina desde hace muchos años:

  • El incremento de llenado a bajas RPM depende de los objetivos, en competición se busca más potencia a altas RPM, y en turismo que sea efectivo desde bajo régimen.
  • El hecho de que la energía de giro salga del motor supone cierta merma en su rendimiento.
  • Si la sobrepresión es elevada puede ser necesario un embrague o sistema de desconexión para que al arrancar el motor no suponga demasiado esfuerzo para la batería.
  • También este sistema de conexión puede permitir utilizar el CV cuando el conductor quiera.
  • La aplicación del CV se utiliza en motores de gasolina.

El turbocompresor basa su funcionamiento en la energía de empuje de los gases de escape, por lo que no hay pérdidas con relación a lo que aporta:

  • Parece una buena solución, de hecho, ha sido una idea desde hace tiempo, que se ha demorado por las elevadas exigencias mecánicas, térmicas, de materiales y control
  • Con su tecnología muy evolucionada y las más exigentes normas anticontaminación es una buena opción para los motores térmicos
  • Su aplicación es ideal para los motores diésel al funcionar con exceso de aire y no necesitar mariposa de gases que limite la entrada de aire en admisión, lo que supone disponer de gran cantidad de gases de escape
  • También es idóneo para motores de gasolina
  • Su integración en el motor de automóvil requiere solucionar el retraso en el tiempo de respuesta, y será una forma de compensar las mermas de prestaciones por los sistemas anticontaminación

Soluciones para reducir el tiempo de respuesta del turbocompresor

Se va a ver con estos tres motores; cuatro cilindros en línea visto de lado, ocho cilindros en V a 90º de frente y cuatro en línea visto en planta.

Motor en planta de cuatro cilindros en línea; turbocompresor TC de menor tamaño que puede girar a más RPM:

  • Se sustituye el TC por otro más pequeño
  • Menor inercia lo que permite que suba de RPM más rápidamente
  • Menos tiempo de respuesta, más par motor
  • Al poder girar a más RPM aporta más caudal, potencia
  • Par motor y potencia disponibles desde bajas RPM

Motor de ocho cilindros en V de frente; más de un turbocompresor TC:

  • En este motor son dos TC de igual tamaño, uno para cada bancada de cuatro cilindros
  • Los TC son de menor tamaño que si se utilizase uno:
    • Dos turbos más pequeños, si fuese uno solo sería más grande, ¿el doble?
    • Menos inercia lo que permite a los TC subir más rápidamente de RPM
    • Menos tiempo de respuesta
    • Par motor y potencia desde bajas RPM
    • En este motor cada TC tiene su entrada de admisión exterior y filtro de aire, el intercooler es común pues recibe el aire a presión de los dos TC
    • Los TC podrían ser de diferente tamaño, uno pequeño para bajas RPM y otro más grande para intervenir desde medias
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Motor de cuatro cilindros en línea visto en planta; compresor volumétrico CV y turbocompresor TC en el mismo motor:

  • Se ve el CV tras la mariposa de gases y el TC después, y hay una válvula de paso que dirige el paso del aire de admisión hacia el CV o TC
  • Con CV mejor respuesta a bajas RPM
  • El TC influye más desde medias RPM
  • Par motor y potencia desde bajas RPM
  • La válvula de paso determina el caudal de aire que va hacia el CV o TC según el funcionamiento del motor
  • Además de la válvula de descarga en el TC se ve otra de deceleración, es para que en retenciones no se reduzca bruscamente la velocidad del TC, al recircular el aire comprimido sin que sea frenado al llegar a la mariposa de gases cerrada por la retención del motor

Curvas de par y potencia resultantes con estas tres soluciones:

  • Se aprecia que se ha eliminado el tiempo de respuesta, logrando que las curvas de par motor y potencia sean más uniformes y eficientes desde bajas RPM, manteniendo o mejorando sus comportamientos a más RPM

De estas soluciones son idóneas para el motor de gasolina las tres, para el diésel el CV no se utiliza pues las ventajas serian mínimas al disponer de muchos gases de escape incluso a bajas RPM para mover el turbocompresor.

Si se lograse aumentar la velocidad de salida de los gases de escape en estas condiciones, bajas RPM, mejoraría el tiempo de respuesta, a continuación vemos cómo se hace.

Más soluciones para reducir el tiempo de respuesta del turbocompresor

Se van a ver dos soluciones más, una sobre cada motor.

Turbocompresor de doble entrada, doble caracola o “twin schroll”.

En este motor de cuatro cilindros el orden de encendido es 1 – 3 – 4 – 2:

  • Se observa como los colectores de escape están divididos, uno para los cilindros 1 y 4 y otro para los 2 y 3, según el orden de encendido sus secuencias no son consecutivas
  • Se acopla el turbocompresor que dispone también de dos entradas independientes para cada uno de los colectores de escape
  • Los colectores de escape de los cilindros con orden de encendido no consecutivo (1 – 4 y 2 – 3) y se unen para que las ondas de presión en el escape no afecten al empuje sobre la turbina, pues la resonancia implica efectos de rebote de gases al incidir en la turbina, como se han separado los flujos consecutivos se evita que los efectos de los flujos de cada colector influyan sobre los del otro en el empuje sobre la turbina, mejorando la respuesta a bajas RPM
  • Este sistema es adecuado para motores de gasolina, se ve aparecer la mariposa de gases
Historia del par motor (8/8)

 

Turbocompresor de geometría variable:

  • Se acopla el TC en el motor, apreciándose que alrededor de la turbina hay un conjunto de álabes móviles
  • A bajas RPM los álabes están muy próximos y reducen el paso de los gases de escape que aumentan de velocidad
  • Al subir de RPM los álabes se van separando incrementando el paso de los gases de escape, pues hay más caudal y salen con más presión y velocidad
  • Mejor respuesta desde bajas RPM
  • Ideal para diésel al tener más flujo de gases desde bajas RPM
  • La aplicación en gasolina depende del tipo de inyección y temperatura de gases de escape.
  • Al tener mariposa de gases puede restar ventajas, aunque con inyección directa y mezcla pobre puede ser una opción a tener en cuenta, se explica en otro artículo del blog indicado al final

Curvas de par motor y potencia resultantes con TC de doble entrada o geometría variable:

  • Al comparar las curvas de los motores sin y con estas soluciones se aprecia como el tiempo de retardo se ha evitado, disponiendo de respuesta desde bajas RPM, incluso con algo más de par motor y potencia

Las implantaciones del turbocompresor en el motor del automóvil cuentan con las soluciones que permiten disponer de respuesta al acelerar desde bajas RPM más adecuadas a cada aplicación.

Se combina la sobrealimentación con la distribución de fase variable, colector de admisión de geometría variable y otras más, entre estas el alzado variable de las válvulas.

Se ha visto que el motor del automóvil necesita par, la electricidad lo aporta incluso desde el inicio de la marcha, pero con baterías exclusivamente no puede sustituir al coche con motor térmico en todas sus posibles utilizaciones, al menos de momento.

Una excelente opción que ya es operativa técnicamente es la pila de combustible de hidrógeno, genera electricidad para mover el motor eléctrico y el tiempo de repostaje de hidrógeno es como el de un térmico.

Muy probablemente es la tecnología del futuro, y que podría ser del presente.

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Un comentario

  1. Aceite de motor

    Cómo me gustan los motores con un par de aúpa… de esos que te empujan desde abajo como animales… ¡Un saludo!

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