Los ingenieros están obsesionados con la simple paradoja de cómo hacer que un motor pequeño funcione como uno grande. La respuesta suele ser forzar la entrada de más aire a la cámara de combustión. Esta es la inducción forzada. Dos tecnologías principales dominan este campo. Turbocompresores. Sobrealimentador. Ambos fuerzan más oxígeno al cilindro. Más oxígeno produce más combustible. Cuanto más combustible haya, mayor será la explosión. Big bang significa más caballos de fuerza sin aumentar la huella física del motor.
¿Pero qué sistema es realmente mejor? La respuesta depende de lo que usted valore: respuesta instantánea del acelerador o potencia máxima. Echemos un vistazo más de cerca a cómo funcionan estos sistemas, sus ventajas, desventajas y realidad.
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Objetivo común: aire comprimido
Los turbocompresores y sobrealimentadores tienen el mismo propósito básico. Comprimir el aire de admisión. En un motor de aspiración natural, el aire ingresa al cilindro a través del vacío creado por el movimiento descendente del pistón. Los sistemas de inducción forzada pueden revertir o aumentar esta presión. Empaque más moléculas de aire en el mismo volumen.
La presión del aire al nivel del mar es de aproximadamente 14,7 psi. Un sistema de refuerzo típico agrega entre 6 y 8 psi. Este es un aumento significativo en la densidad. En teoría, esto debería aumentar la potencia en un 50%. La realidad es más complicada. Por lo general, se observan mejoras del 30 al 40 % debido a la reducción de la eficiencia térmica y las pérdidas mecánicas. Aun así, es una gran mejora con respecto a un motor de la misma cilindrada.
Fuente de alimentación: tubo de escape y correa.
La diferencia clave es cómo cada sistema obtiene su energía.
Supercargador es mecánicamente funcional. La correa conecta el sobrealimentador directamente al cigüeñal del motor. Cuando el motor gira, el sobrealimentador también gira. Piense en ello como una bomba de agua o un alternador. Obtiene su potencia directamente de la potencia del motor.
El turbocompresor funciona con los gases de escape. Utiliza la energía residual del gas residual. Los gases de escape calientes y veloces, que se mueven a alta velocidad, hacen girar la turbina, que está conectada mediante un eje al impulsor del compresor en el lado de admisión. No hay cinturón. No hay resistencia mecánica directa en el cigüeñal. La energía que de otro modo se escaparía por el tubo de escape se puede recuperar.
Turbocompresor: el rey de la eficiencia
Los turbocompresores son la opción moderna para lograr eficiencia y potencia a altas revoluciones. Al utilizar gases de escape, no sobrecarga la potencia mecánica del motor, a diferencia de un sobrealimentador.
Ventajas
* Ahorro de combustible: Los turbocompresores utilizan energía desperdiciada para mejorar la eficiencia del combustible en comparación con motores de aspiración natural de potencia similar. Mismo rendimiento, más millas por galón.
* Potencia a altas revoluciones: Los turbocompresores producen mejor potencia a velocidades más altas del motor. Una vez arrancado, ofrece un gran par y caballos de fuerza.
* Reducción de tamaño: Un motor turbo pequeño equivale a la potencia de un V6 o V8 más grande. Esto reduce el peso y mejora la dinámica del vehículo.
Desventajas
* Turbo Lag: Este es el problema más comúnmente reportado. Los gases de escape deben generar suficiente presión para hacer girar la turbina. Hay un retraso entre presionar el botón del acelerador y acelerar. Se siente como si el auto dudara antes de acelerar.
* Complejidad: Las turbinas funcionan a velocidades muy altas y a altas temperaturas. Requiere un sistema de lubricación robusto y una ingeniería precisa. Las reparaciones suelen ser caras y complicadas.
Supercargador: respuesta instantánea del acelerador
Los supercargadores priorizan el impulso instantáneo. Debido a que está conectado directamente al cigüeñal, proporciona un impulso instantáneo y lineal.
Ventajas
* Respuesta instantánea: Sin demoras. Cuando giras la llave y presionas el pedal del acelerador, la energía está ahí. Esto aumenta la capacidad de respuesta y la conectividad de los coches sobrealimentados, especialmente a bajas velocidades.
* Simplicidad: Las estructuras mecánicas tienden a ser más simples. No es necesario gestionar la carcasa del escape ni enfriar las turbinas calientes. El mantenimiento suele ser fácil y económico.
* Versatilidad: Los supercargadores son adecuados para una amplia gama de aplicaciones, desde vehículos pequeños y económicos hasta maquinaria industrial pesada.
Desventajas
* Pérdida de eficiencia del combustible: Los sobrealimentadores obtienen energía directamente del motor, creando una resistencia parásita. Esto puede reducir la economía de combustible, especialmente al acelerar rápidamente.
* Carga del motor: La conexión mecánica directa carga más el motor. Con el tiempo, el desgaste de las piezas internas puede aumentar.
¿Cuál debería elegir?
La elección entre turbocompresor y sobrealimentador depende de su estilo de conducción.
Si la eficiencia de combustible y la potencia máxima son una prioridad, elija un motor turboalimentado. Perfecto para conductores diarios que desean un gran rendimiento del motor con una potencia de motor pequeña. También es adecuado para su uso en circuitos donde la transmisión de potencia a altas revoluciones es importante.
Si valoras la respuesta instantánea del acelerador y la simplicidad, elige un motor sobrealimentado. Ideal para entusiastas que desean una curva de potencia lineal y predecible y no les importa una ligera caída en el ahorro de combustible. También es adecuado para aplicaciones en las que es importante un par bajo.
Futuro híbrido
La industria automovilística no toma partido. Se trata de fusionarlos. Los fabricantes están desarrollando sistemas híbridos de inducción forzada.
Algunos utilizan turbos asistidos eléctricamente para eliminar el retraso. Un pequeño motor eléctrico hace girar la turbina a bajas revoluciones y proporciona un impulso instantáneo hasta que los gases de escape toman el control. Algunos sistemas combinan los dos. El sobrealimentador se encarga del par a bajas revoluciones, mientras que el turbocompresor se encarga de las altas revoluciones. Este enfoque ofrece lo mejor de ambos mundos.
El debate aún no ha terminado. Está realmente evolucionando. A medida que la electrificación cambia el panorama, la línea entre el impulso mecánico y el impulsado por el escape se está desdibujando. El futuro del rendimiento reside en combinar sistemas de forma inteligente en lugar de elegir un solo sistema.
La elección entre turbocompresor y sobrealimentador es a menudo un tira y afloja entre la eficiencia técnica y las preferencias del conductor. No se trata sólo de números brutos. Así se sienten los números en la mano. Un sistema ofrece una respuesta instantánea pero puede introducir retrasos, y el otro ofrece una transferencia de potencia lineal pero introduce pérdidas parásitas. Objetivamente, uno no es mejor que el otro. Se trata de diferentes herramientas adecuadas para diferentes tareas, adecuadas para diferentes estructuras de vehículos y hábitos de conducción.
A medida que los fabricantes ajustan las geometrías de los compresores y mejoran los controles electrónicos, las diferencias tradicionales entre los dos métodos de refuerzo están comenzando a desaparecer. Los sistemas híbridos que combinan dos tecnologías son cada vez más comunes y tienen como objetivo capturar las mejores características de cada tecnología. Pero el objetivo básico sigue siendo el mismo. Ya sea que haga girar los gases de escape o use un cinturón, el objetivo es el mismo. Obliga a que entre más aire en la cámara de combustión para obtener más potencia con el mismo desplazamiento manteniendo la eficiencia.
Realidad técnica
Los sistemas de inducción forzada, como los motores turbo y sobrealimentador, no producen más potencia de la nada. Utiliza la energía que ya se encuentra en los gases de escape y en el cigüeñal del motor para comprimir el aire atmosférico. Cuanto mayor es la densidad del aire, más oxígeno contiene. Cuanto más oxígeno hay, más combustible se quema. A medida que se quema el combustible, la fuerza sobre el pistón también aumenta. Más fuerza significa más caballos de fuerza y torque.
La diferencia está en la fuente de la energía de compresión. Los turbocompresores utilizan la energía residual de los gases de escape. En teoría, esto aumenta la eficiencia porque, de lo contrario, se recupera la energía perdida. Sin embargo, los gases de escape no siempre son abundantes y estables. A bajas revoluciones, el flujo de gases de escape puede no ser suficiente para hacer girar la turbina, lo que provoca un “retraso del turbo” o un retraso entre presionar el acelerador y acelerar.
Por otro lado, un sobrealimentador impulsa mecánicamente el cigüeñal del motor mediante una correa, cadena o engranajes. Siempre está dando vueltas. Tan pronto como arranca el motor, el sobrealimentador comienza a comprimir el aire. Sin retrasos. La transferencia de poder es inmediata y lineal. ¿comercio? Como toma energía directamente del cigüeñal, se producen pérdidas parásitas. El motor tiene que trabajar más para hacer girar el sobrealimentador, lo que reduce la eficiencia del combustible, especialmente con cargas bajas.
¿Qué sistema se adapta a tu estilo de conducción?
Si el rendimiento en pista o la máxima eficiencia es una prioridad, generalmente se recomienda la configuración turbo. La moderna tecnología turbo ha eliminado los notorios problemas de retraso del pasado. Los turbos de geometría variable y las turbinas asistidas eléctricamente arrancan casi de inmediato. También son estándar en la mayoría de los vehículos de consumo modernos, ya que ayudan a cumplir con estrictos estándares de emisiones sin comprometer el rendimiento.
Si está construyendo un automóvil con un par bajo y una respuesta instantánea del acelerador, un motor sobrealimentado puede ser una mejor opción. Esta es la razón por la que muchos muscle cars y SUV de alto rendimiento tienen sobrealimentadores. La energía se enciende cuando presiona el pedal del acelerador. Tiene la sensación natural de un motor más grande, pero las ventajas de un bloque más pequeño y ligero.
El futuro de Boost
Las líneas entre estas dos tecnologías se están desdibujando. Cada vez vemos más configuraciones híbridas en las que el motor eléctrico hace funcionar el turbocompresor a bajas revoluciones para eliminar el retraso, mientras que los gases de escape toman el control a altas revoluciones. Esto combina el
