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Un turbo para el turbo
Con la carga regulada en dos etapas, se puede aumentar el rendimiento de un motor de combustión interna con un menor consumo y menores emisiones. Walter Müllberger, de Turbo Twins, explica la compleja tecnología mediante el nuevo BORGWARNER CHARGING PROCESS.
Un turbo para el turbo
Los límites de emisiones cada vez más bajos y la creciente competencia de sistemas de propulsión alternativos alientan a los desarrolladores de motores de combustión a alcanzar el máximo rendimiento. Con el turbocompresor tienes a mano una receta comprobada para obtener más caballos de fuerza con menos consumo de combustible y menos contaminantes de los motores de gasolina o diésel. "El diseño de un sistema de carga de este tipo genera conflictos de objetivos durante el desarrollo", explica Walter Müllberger, que dirige junto con su hermano Manfred la empresa Turbo Twins en Viena-Simmering, que desde 1993 se especializa en la comercialización y reparación de turbocompresores de todas las marcas. "Para la potencia nominal se necesita un turbocompresor de gases de escape relativamente grande", afirma Müllberger. Sin embargo, el deseo de una presión de sobrealimentación muy alta incluso a bajas revoluciones del motor implica que la turbina y el compresor deben ser considerablemente más pequeños. "Lo ideal sería una combinación de ambos", explica el experto en turbos.
"La carga regulada en dos etapas permite un ajuste continuo en el lado de la turbina y del compresor a las necesidades del funcionamiento del motor".WALTER MÜLLBERGER, TURBO GEMELOS
EL DISEÑO TURBO IDEAL
Para resolver este conflicto de objetivos, BorgWarner Turbo Systems ha desarrollado el turbocompresor regulado de dos etapas “R2S”. Esto combina ambos requisitos mencionados y, por lo tanto, corresponde a la estructura ideal de un turbocompresor. El sistema proporciona un ajuste continuamente variable de los lados de la turbina y del compresor para cada punto de funcionamiento del motor. Conclusión: Con este nuevo proceso de carga se pueden desarrollar nuevas generaciones de motores de combustión que cumplan los requisitos más estrictos en términos de entrega de potencia, consumo y compatibilidad medioambiental. La tecnología en detalle: La carga regulada de dos etapas R2S es una conexión en serie de dos turbocompresores de diferentes tamaños con el llamado control de derivación. El flujo másico de gases de escape procedente de los cilindros fluye primero hacia el tubo colector de gases de escape. Desde aquí es posible ampliar todo el flujo másico de gases de escape a través de la turbina de alta presión (HP) o desviar un flujo másico parcial a través del conducto de derivación hacia la turbina de baja presión (LP). Todo el flujo másico de gases de escape es aprovechado de nuevo por la turbina de baja presión (LP) situada detrás. Todo el flujo másico de aire fresco se precomprime primero mediante la etapa de baja presión. Luego se produce una mayor compresión y enfriamiento intermedio en la etapa de alta presión. Debido a la precompresión, el compresor HP relativamente pequeño trabaja a un nivel de presión más alto para poder alcanzar el flujo másico de aire requerido.
SISTEMA DE CARGA COMPACTO
Durante la marcha, a bajas revoluciones del motor, es decir, con pequeños flujos másicos de gases de escape, el bypass permanece completamente cerrado y todo el flujo másico de gases de escape se expande a través de la turbina HP. Esto da como resultado una acumulación de presión de sobrealimentación muy rápida y alta. A medida que aumenta la velocidad del motor, el trabajo de expansión se desplaza continuamente a la turbina LP aumentando en consecuencia la sección transversal de derivación. "La carga regulada en dos etapas permite una adaptación continua del lado de la turbina y del compresor a las necesidades del funcionamiento del motor", explica Walter Müllberger. El sistema está controlado por actuadores neumáticos que actúan sobre trampillas de derivación, como las que se utilizan en la producción a gran escala de turbocompresores con trampillas de descarga. Gracias al uso de componentes probados, el sistema de carga compacto cumple con los más altos requisitos de par, respuesta, comportamiento de escape y rendimiento. El nuevo sistema de carga Borg-Warner R2S se puede instalar tanto en turismos como en vehículos comerciales. En vehículos de mayor cilindrada se utiliza una unidad de control eléctrica en lugar de la caja de control de vacío para controlar el bypass de los gases de escape.