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Con un turbocompresor se pretende conseguir pares intensos y con ellos unas potencias superiores del motor. Esto se logra comprimiendo el aire aspirado. Con la mayor densidad puede ingresar una mayor cantidad de aire y con ello una mayor cantidad de oxígeno hacia la cámara de combustión en cada ciclo de admisión. Con la mayor cantidad de oxígeno disponible se obtiene una combustión de más calidad. La potencia aumenta. Los gases de escape de un motor poseen energía térmica y cinética. Estas energías se utilizan para accionar la turbina de escape del turbocompresor. Esto le resta un poco de energía a los gases de escape. Se enfrían. La turbina de escape acciona el compresor. El compresor comprime el aire aspirado. El aire se calienta y pierde con ello densidad. En el intercooler, el aire se vuelve a enfriar, con lo cual aumenta su densidad. Detrás de la salida del turbocompresor al tramo del aire de sobrealimentación, va montado un amortiguador de pulsaciones. Su función es reducir los ruidos molestos. En esta transparencia se muestra el módulo colector de escape de un motor EA288. El módulo incorpora el colector de escape y el turbocompresor. 3
En lugar de utilizar un bypass, este turbocompresor trabaja con directrices regulables en la turbina de escape. Con estas directrices regulables se influye sobre el flujo de los gases de escape que actúan contra la rueda de la turbina. Dichas directrices se mueven con la ayuda de una cápsula de depresión o de un servomotor eléctrico. En la gama de regímenes inferiores está disponible una mayor potencia del motor, porque el caudal de los gases de escape influye a través de las directrices regulables. Una menor contrapresión de los gases de escape en la turbina en la gama de regímenes superiores y una mayor potencia en la gama inferior dan por resultado un menor consumo de combustible. Las emisiones de escape se reducen por alcanzarse una sobrealimentación óptima y con ésta una combustión de mayor calidad en toda la gama de regímenes. 4
Posición plana de las directrices = sección de entrada estrecha para el caudal de los gases de escape Posición inclinada de las directrices = sección de entrada amplia para el caudal de los gases de escape 5
Turbocompresor VTG refrigerado por agua de la empresa Garrett Alta presión de sobrealimentación a regímenes bajos del motor mediante turbinas de compresión optimizadas Turbina de geometría variable (VTG) Turbocompresor con sensores de régimen para vigilar sus velocidades Funciones de software mejoradas en la unidad de control del motor - mejores valores de la entrega de par y potencia - función de protección contra régimen excesivo en condiciones extremas (altitud/calor) - regulación de disminución si surge una gran diferencia de regímenes entre ambos turbocompresores - el régimen del turbocompresor se observa con un analizador electrónico La rueda de turbina emite un impulso por cada una de sus directrices; nueve impulsos de la rueda de turbina equivalen a una vuelta del turbocompresor. En esta transparencia se muestra el turbocompresor de un motor TDI de 4,2 litros. 6
El sensor de posición para actuador de sobrealimentación va integrado en el depresor del turbocompresor. Se trata de un sensor de recorrido que permite a la unidad de control del motor determinar la posición de las directrices del turbocompresor. El sensor de la posición detecta el recorrido de la membrana en la cápsula de depresión mediante una corredera desplazable dotada de un imán. Si la membrana se desplaza con el reglaje de las directrices, el imán pasa junto a un sensor Hall. Mediante el cambio de la intensidad del campo magnético, la electrónica del sensor detecta la posición de la membrana y, con esto, la de las directrices. La señal del sensor comunica directamente la posición actual de las directrices del turbocompresor a la unidad de control del motor. Junto con la señal del sensor de la presión de sobrealimentación G31 se obtiene información sobre el estado de la regulación de la presión de sobrealimentación. A modo de ejemplo, en la transparencia se muestra el sensor de la posición del actuador de la presión de sobrealimentación G581 de un motor EA288. 7
Para asegurar una respuesta rápida del turbocompresor a regímenes bajos, el reglaje de las directrices se ha implementado mediante un actuador eléctrico. Esto permite posicionar de forma exacta las directrices para conseguir una presión de sobrealimentación óptima. En la carcasa de la unidad de mando del turbocompresor 1 J724 se aloja también el sensor de la posición del actuador de la presión de sobrealimentación J581. Con cargas y regímenes bajos, el turbocompresor se regula para generar presión de forma rápida. Con cargas y regímenes elevados, el turbocompresor se regula para mantener la presión de sobrealimentación en un rango óptimo. En esta transparencia se muestra el turbocompresor de un motor TDI V6 CR. 8
Los intercoolers sirven para enfriar el aire comprimido por el turbocompresor, a fin de incrementar la potencia y la eficiencia del motor. Al enfriarse, la densidad de este aire aumenta, lo que permite conseguir un mejor índice de llenado. En un sistema refrigerado por aire, el calor del aire de admisión comprimido se expulsa al aire del entorno a través de un intercooler de grandes dimensiones montado en la zona delantera del vehículo. A modo de ejemplo, en esta transparencia se muestra el tramo del aire de sobrealimentación de un motor TDI V6 CR. 9
Junto con la "brida de empalme" y lo que se conoce como "conducto canalizador", el intercooler forma una unidad como colector de admisión. Todos los componentes del intercooler están fabricados en aluminio. El intercooler funciona siguiendo el principio de un intercambiador de calor. El aire caliente en el colector de admisión se canaliza con las lamas a las placas, a través de las cuales fluye el líquido refrigerante. A continuación el líquido refrigerante se bombea al radiador del intercooler. Para ajustar la temperatura en el colector de admisión al valor teórico requerido, la unidad de control del motor excita la bomba del intercooler V188 en función de la necesidad. La proporción de periodo para la excitación de la bomba depende de la temperatura del aire posterior al intercooler medida y el mapa de características de la unidad de control del motor. A modo de ejemplo, en esta transparencia se muestra el intercooler de un motor EA288 EU5. 10
Colector de admisión con gestión continua de las chapaletas de turbulencia espiroidal para adaptar el movimiento del aire a las condiciones momentáneas de régimen y carga. A regímenes bajos están cerradas las chapaletas de turbulencia espiroidal. De ahí resulta una turbulencia intensa del aire que ingresa. Durante la marcha se efectúa el reglaje continuo de las chapaletas de turbulencia espiroidal, en función de las condiciones de carga y régimen del motor. Con ello se consigue un movimiento óptimo del aire en la cámara de combustión, adaptado a cada margen operativo. Las chapaletas de turbulencia espiroidal abren al máximo durante la fase de arranque del motor, en la marcha de emergencia, durante un ciclo de regeneración activa del filtro de partículas diésel y a plena carga. En esta transparencia se muestra el colector de admisión con chapaletas de turbulencia espiroidal de un motor TDI 2,0 l CR EA189. 11
Motor TDI V6 de 1.ª generación Cada bancada de cilindros posee su propio colector de admisión variable, con tres chapaletas de turbulencia espiroidal cada uno. Funcionan de la misma forma que en el motor TDI de 4 cilindros. Motor TDI V6 de 2.ª generación Una chapaleta de turbulencia espiroidal para ambas bancadas de cilindros. Después de la chapaleta de turbulencia espiroidal, el colector de admisión es de doble flujo. Está compuesto por tres carcasas soldadas por fricción. Ventajas: - Solo hay una chapaleta de turbulencia espiroidal, por lo que se eliminan las varillas de empuje y solo se necesita un servomotor. - Gracias a su ubicación central, la chapaleta no se ve expuesta a temperaturas tan elevadas. - Por la forma optimizada de la aportación de AGR, se produce menos carbonización en el área de la chapaleta de turbulencia espiroidal. AGR = recirculación de gases de escape 12
Al ralentí y a regímenes bajos están cerradas las chapaletas de turbulencia espiroidal. A medida que aumenta la velocidad de flujo en el conducto de turbulencia espiroidal y en virtud de su diseño y disposición, aumenta la turbulencia de la admisión en el cilindro, requiriendo para ello una menor cantidad de aire aspirado. Con la rotación del aire se consigue una mayor calidad de la mezcla. De ahí resulta un menor consumo asociado a unas menores emisiones contaminantes. A regímenes y cargas superiores abren las chapaletas de turbulencia espiroidal para conseguir un mayor llenado de los cilindros. 13
La regulación de la válvula de mariposa se realiza sin escalonamientos y se puede adaptar a la correspondiente carga y régimen del motor. Funciones de la válvula de mariposa: - En determinadas situaciones de funcionamiento se genera mediante la válvula de mariposa una diferencia entre la presión del colector de admisión y la presión de los gases de escape. Gracias a esa diferencia de presión se logra una recirculación eficaz de gases de escape. - En el modo de regeneración del filtro de partículas diésel se procede a regular con la mariposa la cantidad de aire aspirado. - Al parar el motor se cierra la mariposa. De esta forma se aspira y comprime una menor cantidad de aire, produciéndose una fase de parada suave del motor. El potenciómetro de la mariposa viene integrado en el accionamiento de la mariposa. El elemento sensor registra la posición actual de la mariposa. Por medio de la señal la unidad de control del motor identifica la posición actual de la mariposa. Esta información se precisa para la regulación de la recirculación de gases de escape y la regeneración del filtro de partículas. 14
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