Sistema de Admisión de Aire y Turbocompresor. Partes, Tipos
El sistema de admisión de aire es una parte fundamental de tu coche, que necesita atención completa todo el tiempo. Está cuidadosamente construido y ajustado para que un automóvil experimente la máxima eficiencia y potencia.
Es la parte del motor de combustión interna que se comporta como una poderosa bomba de aire. Su función es incrementar la velocidad del aire hasta que llegue a la cámara de combustión.
Esto se hace al mismo tiempo minimizando la turbulencia y la restricción del flujo. La entrada funciona probando el flujo de aire en un banco de flujo en la etapa de diseño del puerto.
El Objetivo del Sistema de Admisión de Aire
El propósito del sistema de admisión de aire es permitir que el aire viaje al motor de tu automóvil, sencillamente eso. El oxígeno del aire es uno de los ingredientes principales para la combustión del motor.
Un sistema de admisión decente permite un flujo de aire limpio y continuo en tu motor. Como resultado, obtienes un kilometraje superior y más potencia para tu automóvil.
Un sistema contemporáneo consta de tres componentes principales. Estos son el cuerpo del acelerador, el sensor de flujo de masa y el filtro de aire. Ubicado justo detrás de la rejilla frontal, el sistema extrae aire a través de un extenso tubo de plástico.
Esto luego entra en la carcasa del filtro de aire. Terminará mezclándose con el combustible de tu automóvil. En este punto, el aire irá al colector de admisión que proporciona la mezcla de aire / combustible a los cilindros del motor.
Cómo Funciona el Sistema de Admisión
Como propietario de un automóvil, necesitas saber otras cosas sobre tu sistema de admisión de aire. Uno de los cuales es el proceso de cómo el aire y el combustible que necesita quemarse, ingresan a los cilindros.
Motor equipado con carburador
En un motor equipado con carburador, el aire entra en el espacio para el filtro de aire. El aire pasa a través del filtro de aire y luego al carburador donde se mezcla el combustible. Pasa a través del colector de admisión, y luego se introduce en los cilindros.
El sensor de temperatura del aire es la parte más avanzada del sistema de admisión de aire. Esto evita la formación de hielo en el carburador que podría hacer que tu vehículo se detenga y se apague.
También facilita la vaporización del combustible en la corriente de aire. Además, se utiliza para medir la temperatura del aire. También permite que entre aire frío a través de la bocina de aire o aire caliente que se canaliza desde alrededor de un colector de escape. Y esto se hace abriendo y cerrando una solapa.
Sin embargo, no puede medir con precisión el aire entrante para la mezcla de combustible adecuada. No obstante, para un automóvil inactivo, puedes usar un analizador de emisiones y ajustar la mezcla de combustible. Recuerda que en estos casos, no podrás obtener la mezcla de combustible adecuada a velocidades más altas.
Si bien algunos fabricantes de automóviles no recomiendan ajustes del carburador, otros recomiendan ajustes con un dinamómetro y el motor bajo carga.
Motor equipado con sistema de inyección
En los vehículos que utilizan inyección de combustible, el aire se aspira a través de la entrada de aire. Es un tubo de plástico largo que trasciende hasta el espacio para el filtro de aire.
El tubo de admisión es largo porque debe hacer que el aire se mueva en una corriente bastante constante y coherente. El aire pasa a través del filtro de aire y luego seguido por el medidor de flujo de aire.
El tipo de paleta y el tipo de hilo caliente son los dos tipos de medidores de flujo. El primero contiene una aleta que es forzada por el aire entrante. Se fuerzan más aletas hacia atrás cuando entra más cantidad de aire.
Un potenciómetro que está conectado a la aleta envía una señal de voltaje al módulo de control del tren de fuerza (PCM). Detrás de la paleta principal hay una segunda paleta. Esta encaja en un ángulo cerrado que suprime el movimiento de la paleta.
En efecto, se da una medición más precisa. Un sensor de temperatura del aire, que funciona exactamente como lo hace en el motor con carburador, también está integrado en el sensor de paletas.
Por otro lado, el sensor de alambre caliente utiliza una serie de alambres ensartados en la corriente de aire. La resistencia del cable a la temperatura de funcionamiento normal se mantiene constante, permitirá un voltaje establecido a través de él.
El aire se enfría a medida que pasa a través del alambre caliente. Y durante este proceso, la resistencia del cable disminuye. Como resultado, permite pasar más voltaje.
La señal del voltaje luego va a la computadora principal EFI. Allí, permite ajustar la mezcla de combustible. Y luego, desde el sensor, va a la cámara del acelerador.
El aire que fluye hacia el motor está controlado por la cámara. El automóvil entra en modo inactivo cuando la cámara del acelerador está cerrada. Una pequeña cámara de derivación permite que una pequeña cantidad de aire evite la placa del acelerador y avance hacia el motor.
El sensor de posición del acelerador (TPS) y la válvula de arranque en frío se encuentran entre las otras partes esenciales del sistema de admisión de aire.
Partes del Sistema de Admisión
El aire juega un papel clave en la combustión que tiene lugar en el motor de tu automóvil. A menos que la gasolina se mezcle con una cantidad adecuada de aire antes de la combustión, simplemente no podrá generar la cantidad necesaria de energía.
El aire llega al motor a través del sistema de admisión de aire. Este sistema consta de varios componentes diferentes, cada uno de los cuales tiene un papel clave que desempeñar para proporcionar aire fresco a tu coche.
Cuanto más sepas acerca de estos componentes, mejor podrás detectar los problemas potenciales antes de que se agraven demasiado.
Para mejorar enormemente el rendimiento del automóvil, el sistema de admisión con turbocompresores o sobrealimentadores ha sufrido grandes cambios a través del tiempo.
Los consumidores de hoy en día prefieren sobre todo los coches modernos. Y estos automóviles también requieren un sistema de admisión de aire moderno que tiene 3 partes principales, a saber:
- Un filtro de aire.
- Un sensor de flujo de masa
- Un cuerpo del acelerador.
1. El Filtro de aire
Es probable que ya sepas un poco sobre el primer componente, y posiblemente el más importante, de tu sistema de admisión: el filtro de aire. A medida que el aire ingresa por la entrada de aire en el capó o la parrilla delantera de tu automóvil, fluye rápidamente hacia el filtro.
Los filtros de aire se pueden encontrar debajo del capó, ubicado a medio camino entre la entrada y el motor. Existen dos tipos principales de filtros de aire:
- Filtros de cápsulas abiertas.
- Filtros empotrables.
Las cápsulas abiertas pueden manejar grandes volúmenes de aire. Este atributo los hace populares para aplicaciones de alto rendimiento, donde permiten que los motores generen un mayor grado de potencia. Sin embargo, las cápsulas abiertas tienden a ser mucho más grandes y ocupan más espacio debajo del capó.
Los filtros de aire empotrables tienden a ser el estilo más común para los vehículos de pasajeros. Estos filtros planos cuentan con un diseño más aerodinámico y una filtración más eficiente.
Sin embargo, independientemente del estilo, todos los filtros de aire pueden causar problemas a tu automóvil si se ahogan excesivamente con polvo y suciedad.
2. Sensor de flujo másico
Como se señaló anteriormente, la combustión eficiente requiere que el aire fresco y el combustible se mezclen en una proporción muy específica. Cuenta la leyenda, que esta relación tenía que ser cuidadosamente establecida a mano, una hazaña que solo un técnico experimentado podía realizar.
Hoy, sin embargo, casi todos los automóviles vienen equipados con unidades de control del motor. Estos componentes similares a computadoras monitorean una asombrosa variedad de procesos que tienen lugar dentro de tu automóvil.
Según la información que recibe, una unidad de control del motor puede realizar modificaciones para mejorar el rendimiento y la eficiencia. Para optimizar la relación aire-combustible, una unidad de control del motor requiere datos precisos sobre la tasa de flujo de aire que ingresa a tu automóvil.
Estos datos provienen del componente conocido como sensor de flujo másico.
El sensor de flujo másico mide la tasa de aire que sale de tu filtro de aire. Este caudal puede cambiar en función de factores ambientales como la temperatura y la presión.
Esta información permite que la unidad de control del motor realice cambios posteriores para obtener la mayor potencia posible del combustible.
3. Cuerpo del acelerador
El cuerpo del acelerador se puede encontrar entre el sensor de flujo de masa y el colector de admisión de tu motor. Contiene una solapa especial conocida como mariposa.
La mariposa gira para abrirse y cerrarse para alterar la tasa de aire que fluye hacia el motor. Cada vez que pisas el acelerador, el cuerpo del acelerador de tu automóvil se abre más para permitir que fluya más aire al motor.
Cuanto más ancho sea el cuerpo del acelerador, más combustible rociarán los inyectores en el colector de admisión. Para proporcionar resultados rápidos y efectivos, el cuerpo del acelerador debe mantenerse regularmente.
Gran parte de este mantenimiento implica mantener limpio el cuerpo del acelerador. Si se acumula un exceso de depósitos o contaminantes en la mariposa, es posible que no pueda abrirse o cerrarse por completo.
Si el movimiento de la mariposa se ve impedido, tu automóvil tendrá dificultades para acelerar de manera eficiente.
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¿Qué Es Un Turbocompresor Y Cómo Funciona?
Un turbocompresor es un dispositivo instalado en el motor de un vehículo que está diseñado para mejorar la eficiencia general y aumentar el rendimiento.
Esta es la razón por la que muchos fabricantes de automóviles eligen turbocargar sus vehículos. Los nuevos coches en la actualidad, se ofrecen con motores turboalimentados y, a medida que pasa el tiempo, cada vez se equiparán más vehículos con este dispositivo.
¿Cómo funciona un turbocompresor?
Un turbocompresor consta de una rueda de compresor y una rueda de turbina de gases de escape, acopladas por un eje sólido y que se utiliza para aumentar la presión del aire de admisión de un motor de combustión interna.
La turbina de gases de escape extrae energía de los gases de escape y la utiliza para impulsar el compresor y superar la fricción. En la mayoría de las aplicaciones de tipo automotriz, tanto el compresor como la rueda de la turbina son del tipo de flujo radial.
Algunas aplicaciones, como los motores diésel de velocidad media y baja, pueden utilizar una rueda de turbina de flujo axial en lugar de una turbina de flujo radial.
Partes del Turbocompresor
- Alojamiento Central. El eje común de la turbina-compresor está soportado por un sistema de cojinetes en el alojamiento central, también conocido como alojamiento de cojinetes, ubicado entre el compresor.
La carcasa central suele estar fabricada en hierro fundido gris, pero también se puede utilizar aluminio en algunas aplicaciones. Los sellos ayudan a evitar que el aceite pase al compresor y la turbina.
Los turbocompresores para aplicaciones de alta temperatura de los gases de escape, como los motores de encendido por chispa, también pueden incorporar conductos de refrigeración en la carcasa central.
- Sistema de Cojinetes. El sistema de cojinetes del turbocompresor parece de diseño simple, pero desempeña un papel clave en una serie de funciones críticas.
Algunos de los más importantes incluyen: el control del movimiento radial y axial del eje y las ruedas, y la minimización de las pérdidas por fricción en el sistema de rodamientos.
Los sistemas de cojinetes han recibido una atención considerable debido a su influencia en la fricción del turbocompresor y su impacto en la eficiencia del combustible del motor.
Con la excepción de algunos turbocompresores grandes para motores de baja velocidad, los cojinetes que sostienen el eje suelen estar ubicados entre las ruedas en una posición en voladizo.
Este diseño de rotor flexible asegura que el turbocompresor funcionará por encima de su primera, y posiblemente la segunda, velocidades críticas y, por lo tanto, puede estar sujeto a condiciones dinámicas del rotor, como remolinos y vibraciones síncronas.
- Juntas y Sellos. Los sellos están ubicados en ambos extremos de la carcasa del cojinete. Estos sellos representan un problema de diseño difícil debido a la necesidad de mantener bajas las pérdidas por fricción, los movimientos relativamente grandes del eje, y los gradientes de presión adversos en algunas condiciones.
Estos sellos sirven principalmente para mantener el aire de admisión y los gases de escape fuera de la carcasa central. Las presiones en los sistemas de admisión y escape son normalmente más altas que en la carcasa central del turbocompresor, que normalmente se encuentra a la presión del cárter del motor.
Como tales, estarían diseñados principalmente para sellar la carcasa central cuando la presión en la carcasa central es menor que en los sistemas de admisión y escape.
Estos sellos no están destinados a ser el medio principal para evitar que el aceite se escape de la carcasa central a los sistemas de aire y escape. Por lo general, se evita que el aceite entre en contacto con estos sellos por otros medios, como deflectores de aceite y deflectores giratorios.
Los sellos del turbocompresor son diferentes de los sellos de labio blando que se encuentran normalmente en equipos rotativos que operan a velocidades y temperaturas mucho más bajas.
El sello de tipo anillo de pistón es un tipo que se utiliza a menudo. Consiste en un anillo de metal, similar en apariencia a un anillo de pistón. El sello permanece estacionario cuando el eje gira.
Los sellos tipo laberinto son otro tipo que se usa a veces. Generalmente, los sellos del eje del turbocompresor no evitarán las fugas de aceite si el diferencial de presión se invierte de manera que la presión en la carcasa central es más alta que en los sistemas de admisión o escape.
- Turbina de Gases de Escape. Es la que recibe el movimiento de los gases de escape de tu motor. También es la responsable de la temperatura del dispositivo, por estar directamente influenciada por los gases.
La Turbina tiene una rueda interna o voluta con aspas, que recibe el movimiento de los gases de escape. Esta rueda interna está sobre el eje central, y comunicada potencialmente con la rueda del compresor.
La turbina también consta de una carcasa que permite mantener el flujo de los gases de escape de manera continua.
- Compresor de Aire. Muy parecido a la turbina, el compresor recibe el movimiento de ésta, y comprime el aire hacia el motor.
El compresor también tiene una rueda o voluta que gira, haciendo una especie de succión o presión negativa en la entrada de aire, que está conectada al filtro de aire del sistema. Y entrega aire con presión positiva al motor.
El compresor también tiene una carcasa que permite mantener el flujo de aire de manera constante.
Ventajas de un turbocompresor
Además de la potencia extra, los turbocompresores a veces se denominan dispositivos que ofrecen “potencia gratuita” porque, a diferencia de un supercargador, no requiere la potencia del motor para impulsarlo.
Los gases calientes y en expansión que salen del motor son los que alimentan un turbocompresor para que no se agote la potencia neta del motor. Los motores turboalimentados tampoco se ven afectados de la misma manera que los motores de aspiración natural cuando se desplazan a mayores altitudes.
Cuanto mayor es la altitud que asciende un motor de aspiración natural, más difícil se vuelve para obtener oxígeno debido al adelgazamiento de la atmósfera. Un turbocompresor soluciona este problema porque fuerza el oxígeno a la cámara de combustión del motor, a veces a 2 veces la presión de la atmósfera.
Los turbocompresores también mejoran la eficiencia de combustible de un vehículo, sin embargo, existe una idea errónea cuando se trata de vehículos turboalimentados y eficiencia de combustible.
Tomar un motor de aspiración natural y ponerle un turbocompresor no mejorará la eficiencia del combustible. La forma en que los fabricantes mejoran la eficiencia del combustible a través de la turboalimentación, es reduciendo el tamaño de un motor y luego turboalimentando.
Por ejemplo, toma un motor atmosférico de 4 cilindros en línea de 2.5L y disminuye la cilindrada a 1.4L y luego colócale un turbocompresor. El motor turboalimentado más pequeño todavía tendría las mismas cifras de rendimiento, o ligeramente mejores, pero debido a la menor cilindrada, también usaría menos combustible.
Desventajas de un turbocompresor
Los turbocompresores tienen 2 desventajas principales en comparación con un motor atmosférico o sobrealimentado.
El Calor
Primero está el calor. Debido a que un turbo funciona con gases de escape calientes, se calienta mucho. A veces, bajo ciertas condiciones del motor, el turbocompresor en sí puede comenzar a brillar en rojo, pero por supuesto esto no sucede en las condiciones de conducción diarias. Sucede cuando el motor se empuja al límite durante un período de tiempo continuo.
Esta es la razón por la que ves algunos autos deportivos turboalimentados con rejillas de ventilación en el capó o en el costado, es para tratar de que el aire se mueva a través del compartimiento del motor y mantener el sistema fresco.
El Turbo Lag
La otra gran desventaja de un turbocompresor es algo llamado turbo lag. Bajo ciertas condiciones, cada vez que pisas el acelerador, hay un retraso entre el momento en que demanda potencia del motor y el momento en que realmente comienza a sentirla. Eso es el turbo lag.
Cuando la velocidad del motor es baja, no hay muchos gases de escape que pasen a través del turbocompresor, por lo que cuando se demanda potencia del motor, la turbina del turbocompresor necesita tiempo para comenzar a girar a una velocidad óptima.
Los efectos de esto se pueden mejorar, reduciendo la marcha a una marcha más baja, pero aún podrás notar el retraso en menor medida.
Datos Adicionales del Sistema de Admisión
- Para reducir el ruido, los coches tienen silenciador. Esta pieza del automóvil dificulta el flujo de aire y crea turbulencias que reducen la potencia total. De hecho, muchos fanáticos del rendimiento suelen quitar los silenciadores.
- Las tomas de aire de longitudes específicas están diseñadas para que el aire vibre y esté disponible a una frecuencia específica. Esto ayuda a que el aire fluya hacia la cámara de combustión.
- Para minimizar la restricción del flujo a costa de cambiar el patrón de la entrada de aire para un pequeño aumento neto de potencia o par, la industria del mercado de accesorios ahora tiene cuerpos de aceleración y filtros de aire más grandes.
Para Cerrar
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Y así es como funciona el sistema de admisión de aire y cómo entra el aire al motor. Tener conocimiento sobre este sistema, te ayudará a entender el funcionamiento general de tu coche, podrás identificar el sistema en físico y le darás la importancia debida.
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