El turbo y la contaminación

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Sobrealimentación
El turbo y la contaminación

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Para los constructores automotores, la doble responsabilidad de reducir el consumo de combustible y las emisiones contaminantes de CO2 son la base de las decisiones estratégicas en el mundo entero, entonces se concentran en tecnologías que permitan cumplir con los reglamentos de control cada día más rígidos, para disminuir los tenores contaminantes.

En la actualidad, la disminución más considerable del combustible y de las emisiones se debe al uso del motor de ciclo Diesel a nivel mundial. En los últimos años, las emisiones de dióxido de carbono han disminuido a 21 gramos por kilómetro gracias a los motores turbo Diesel modernos de inyección directa, donde el consumo de gasoil promedio es del 30 por ciento menor con respecto a los motores de ciclo Otto (nafta/gasolina).

Sin embargo, cada uno de dichos constructores ha tomado conciencia de que los próximos avances en el proceso de reducción de las emisiones de CO2 vendrán a través de las innovaciones tecnológicas sobre los vehículos con motor naftero, y especialmente por los modernos sistemas de sobrealimentación.

En los grandes grupos internacionales, casi el 50 por ciento de los productos –sobrealimentadores– está relacionado a la reducción del consumo de energía, trabajando sobre las exigencias de las normas sobre medio ambiente, en el seno de las economías mundiales.
El otro objetivo es la reducción de las emisiones de CO2 en los vehículos livianos, de un 30 al 40 por ciento en los próximos diez o quince años.

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En un futuro inmediato, el motor de combustión interna será utilizado con tecnologías como la turbosobrealimentación y la inyección directa de nafta/gasolina para permitir a los constructores automotores superar los desafíos de las reducciones.

Los motores de ciclo Otto y Diesel, debido al potencial que tienen para mejorar la reducción de consumo de combustible, serán muy positivos en los próximos 20 años, también combinante con las tecnologías “híbridas”.
En los motores Diesel, las soluciones técnicas como la sobrealimentación y la inyección directa han permitido disminuir el consumo en más del 30 por ciento con relación a los motores de nafta/gasolina de potencia equivalente, y por consecuencia una disminución del CO2. En lo referente al mundo entero, el impacto de estas técnicas complementarias es una de las razones que explica que la penetración de los motores Diesel, sobre los vehículos livianos, supera el 50 por ciento en Europa.

El fenómeno está de la misma manera creciendo en el mundo, y la aplicación de los motores Diesel supera el 40 por ciento, en la India y en Corea, en los próximos 5 años. En los Estados Unidos los vehículos gasoleros representarán alrededor de un 10 por ciento de todas las nuevas ventas realizadas hasta el 2012.
La reducción potencial de CO2 se hace más notable aun en los vehículos nafteros livianos. En la actualidad, nada más que el 10 por ciento de los vehículos producidos en Europa –con motor de ciclo Otto– son sobrealimentados.
Pero una adopción mayor de la “sobrealimentación”, junto a la inyección directa de nafta/gasolina, permitirá realmente una reducción de casi el 20 por ciento del consumo, con los niveles correspondientes de reducción de las emisiones de CO2. Con respecto a las nuevas técnicas de sobrealimentación, después de la introducción de la válvula de descarga en el año 1977, la sobrealimentación hace un camino de desarrollo y aplicación de la geometría variable, que ha generado mejoras considerables en términos de performances (TGV), y se montan en millones de automóviles y vehículos comerciales (de carga y pasajeros) Diesel, después de los años 1990. A esta tecnología, se le agrega actualmente una nueva gama de conceptos en sistemas turbo.

En cuanto a la tecnología del turbo “doble etapa”, para los motores de ciclo Diesel, son aplicadas a los automóviles con una disposición en serie o en paralelo. Un sistema secuencial en serie se apoya en dos de diferentes dimensiones, un pequeño turbo de “alta presión” que funciona a bajas velocidades, y un turbo más grande, que funciona en los altos regímenes.

En una disposición o configuración secuencial en paralelo, dos turbos pequeños funcionan frente a frente, para las altas velocidades. En el montaje realizado sobre un motor de 4 cilindros, un sistema secuencial en paralelo aumenta el par motor en más del 30 por ciento, en relación a su similar Diesel de 2.2 litros. Por otra parte, mejora el consumo de combustible, y dispone de un 20 por ciento más de aceleración en una gama de 30 a 60 km/h. La reducción del consumo de gasoil está en el orden del 7 por ciento aproximadamente.
Respecto de los turbos de geometría variable (TGV), los motores de ciclo Otto (nafta/gasolina), van a beneficiarse por un concepto de “geometría variable específica”, que permite una reducción de la cilindrada sin disminución alguna del rendimiento. Esta concepción robusta permitirá mejorar la resistencia, a las altas temperaturas, en los motores nafteros (hasta los 1.050 grados C), y lograr una reducción en el consumo de gasoil del 10 al 15 por ciento, en relación a los motores nafteros tradicionales, es decir una mejora del 3 al 4 por ciento con relación a la tecnología actual de sobrealimentación.
Se están desarrollando nuevas generaciones de turbos, con compresores montados en rodamientos a bolillas, para motores Diesel. Para cumplir con los objetivos “Euro VI” anticontaminación, será necesario desarrollar nuevas técnicas de sobrealimentación con disposiciones compactas, con la finalidad de mejorar el rendimiento y el funcionamiento de los vehículos. Este desarrollo reduce el consumo de gasoil del 2 al 4 por ciento, con respecto a las técnicas actuales.

Existe también actualmente un desarrollo de micro-turbos para motores Diesel pequeños, de 2 y 3 cilindros, que van a permitir un ahorro de gasoil del 25 al 30 por ciento.

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