TurboCharger vs. Supercharger: ¿Cuál es la diferencia?

A medida que la legislación gubernamental y las preocupaciones ambientales impulsan un cambio desde los motores de aspiración natural de gran cilindrada y sedientos de combustible hacia otros más pequeños y económicos, los fabricantes de automóviles emplean cada vez más turbocompresores y supercargadores para generar más energía con menos combustible. Ambos dispositivos sirven como un «reemplazo para el desplazamiento» al ayudar a meter la misma cantidad de aire que un motor más grande inhalaría naturalmente en un motor más pequeño para que puedan generar la misma potencia cuando el pie del conductor toque el piso. Resulta que el oxígeno es mucho más difícil de introducir en un motor que el combustible. (Este es también el propósito de los sistemas de óxido nitroso en el mercado secundario de vehículos rápidos). Echemos un nuevo vistazo a los méritos relativos de la turboalimentación frente a la sobrealimentación .

«Supercargador» es el término genérico para un compresor de aire utilizado para aumentar la presión o la densidad del aire que ingresa a un motor, proporcionando más oxígeno para quemar combustible. Los primeros supercargadores fueron todos impulsados ​​por la potencia tomada del cigüeñal, generalmente por engranajes, correas o cadenas. Un turbocompresor es simplemente un supercargador que, en cambio, funciona con una turbina en la corriente de escape. Los primeros de estos, que datan de 1915, se denominaron turbocompresores y se emplearon en motores de aviones radiales para aumentar su potencia en el aire más delgado que se encuentra en altitudes más altas. Ese nombre primero se acortó a turbocompresor y luego a turbo.

Anteriormente notamos que la cantidad de oxígeno que un motor puede «respirar» es el factor limitante en cuanto a la potencia que puede producir, porque la tecnología de inyección de combustible es más que capaz de suministrar tanto combustible como sea posible quemar con la cantidad de oxígeno en el cilindro. Los motores de aspiración natural que funcionan al nivel del mar obtienen aire a 14,7 psi, por lo que si un turbocompresor o supercargador agrega 7 psi de impulso a un motor, entonces los cilindros en sí reciben aproximadamente un 50 por ciento más de aire y, en teoría, deberían poder producir alrededor de un 50 por ciento más. energía. No suele funcionar de esa manera. La compresión del aire de admisión agrega calor, lo que, junto con la presión adicional, aumenta la probabilidad de que se produzca una detonación previa o «ping» que dañe el motor, por lo que la sincronización a menudo tiene que retrasarse un poco. Esto puede limitar la cantidad de tiempo que el combustible tiene para quemarse por completo y, por lo tanto, erosiona parte de la ganancia de energía. La mayoría de los motores modernos que funcionan con turbos y/o supercargadores también incluyen intercoolers para ayudar a eliminar parte del calor agregado por el turbo o el supercargador. Al final, la expectativa típica es que agregar un 50 por ciento más de aire produce entre un 30 y un 40 por ciento más de potencia.

Cuando están funcionando, los turbos y los sobrealimentadores en su mayoría ayudan a quemar másgasolina, pero cuando se atornillan a un motor que, de lo contrario, sería demasiado pequeño para satisfacer adecuadamente las necesidades del vehículo en términos de aceleración o remolque, etc., ayudan a ahorrar gasolina durante la conducción a baja potencia que comprende la mayor parte de nuestra conducción. . Una de las formas en que esto sucede es mediante la reducción de las pérdidas de bombeo que se producen cuando un motor de gran cilindrada funciona con un cinco por ciento de aceleración o menos; debe trabajar duro para aspirar aire más allá de una aceleración mayormente cerrada. Esa misma cantidad de potencia podría requerir una apertura del acelerador del 20 por ciento en el motor más pequeño, lo que resulta en menos trabajo de bombeo. (Esta es la razón por la cual muchos autos nuevos no crean suficiente vacío para hacer funcionar los frenos de potencia, las puertas de mezcla de aire de los sistemas de control de clima, etc., y cuentan con bombas de vacío auxiliares o usan controles eléctricos para estos elementos).

Los turbocompresores tienden a superar a los sobrealimentadores impulsados ​​por manivela en la prueba crítica de economía de combustible FTP75 que determina los números de mpg de la etiqueta de la ventana y la calificación CAFE de las corporaciones, por lo que los turbos se encuentran en vehículos más convencionales que van desde el Ford EcoSport turbo de 1.0 litros de €21,240 hasta cualquier de las cuatro ofertas de motores turboalimentados en la camioneta Ford F-150 . Mientras tanto, como indica esta lista de todos los vehículos supercargados disponibles en los EE . UU ., los supercargadores se instalan principalmente en vehículos de alto rendimiento. Por supuesto, todos los Volvo equipados con motores twincharged de 2.0 litros, como los modelos XC60 y XC90 T6 y T8, cuentan con un turbocompresor yun supercargador Este diseño aprovecha los puntos fuertes de cada uno: el impulso del sobrealimentador a bajas revoluciones suministra presión hasta que el turbo más grande se pone en marcha, momento en el que el sobrealimentador se desconecta del cigüeñal para no robar potencia.

Twin-turbo solo significa que hay dos turbocompresores. Estos pueden funcionar de forma independiente (como suele ser el caso en los motores de configuración en V, donde hay turbos independientes que funcionan a cada lado del motor) o en serie. Cuando se usan en serie, se emparejan un turbo pequeño y uno grande, en cuyo caso el pequeño se pone en marcha rápidamente para reducir el retraso del turbo y luego, a medida que aumenta el flujo de escape, el turbo más grande comienza a proporcionar el impulso. Tenga en cuenta que algunos se refieren al primero como biturbo (Mercedes identifica muchos de sus autos AMG como Biturbos ) y al segundo como biturbo, pero no hacemos esta distinción. Naturalmente, quad-turbo significa que hay cuatro de ellos, como en el Bugatti Chiron .. Su gran motor W-16 emplea dos pares de turbocompresores secuenciales. Durante años, la mayoría de los motores en V turboalimentados colgaron los turbos de los múltiples de escape en el lado exterior del motor, con el aire de admisión entrando en el valle de la V. Últimamente ha habido un impulso para revertir eso y alimentar el aire de admisión en los lados exteriores de la V con las tuberías de escape y los turbos ubicados dentro de la V. Esto tiene la ventaja de reducir en gran medida el tamaño total del motor y, con una ventilación adecuada del capó, puede resultar en temperaturas más bajas debajo del capó.

Debido a la necesidad de empaquetar un turbocompresor cerca del escape, su factor de forma se inclinó hacia un compresor centrífugo (tipo turbina) desde el principio. Los sobrealimentadores centrífugos accionados por correa también están disponibles y también son bastante fáciles de empaquetar en instalaciones de reacondicionamiento del mercado de accesorios. Paxton popularizó esta configuración y su diseño ahora se vende bajo el nombre de Vortech (como se ve arriba). Un riff interesante en este concepto es un sobrealimentador centrífugo de relación variable , que implica una transmisión de polea continuamente variable instalada en un compresor convencional. Los sobrealimentadores de fábrica en motores tipo V generalmente se empaquetan en el valle de la V y, por lo tanto, favorecen un empaque más largo, más bajo y más estrecho. De estos, el tipo Roots es el más popular entre los autos sobrealimentados de fábrica, que incluyen el nuevoFord Mustang Shelby GT500 y Camaro ZL1 . En esta configuración, dos ejes que giran en sentido contrario tienen lóbulos que empujan el aire hacia abajo a través de los ejes; por lo general, el aire ingresa por la parte superior de la unidad y sale por la parte inferior. Los sobrealimentadores de doble tornillo Lysholm fuerzan el aire de un extremo al otro del sobrealimentador. El Ford GT antiguo de principios de la década de 2000 usaba este tipo, al igual que el motor de ciclo Miller del Mazda Millenia .

El sobrealimentador tipo scroll tipo G-Lader fue el favorito de Volkswagen durante un tiempo y se ofreció en el Corrado aquí en los EE. UU. El sobrealimentador de paletas deslizantes es otro diseño que no se ha utilizado mucho en aplicaciones automotrices desde los sobrealimentadores Powerplus instalados en algunos automóviles MG de la década de 1930. Es complicado de explicar sin ilustraciones elaboradas .y supuso mucha fricción. El último tipo que vale la pena mencionar es el sobrealimentador de ondas de presión, conocido como sistema Comprex. Cuenta con un cilindro giratorio dividido en numerosas cámaras abiertas en ambos extremos. Un extremo está expuesto a la corriente de escape, el otro a la admisión. Los pulsos de escape empujan el aire de admisión hacia el lado de admisión antes de que el tubo se selle nuevamente, lo que refleja la onda del pulso de escape hacia el lado de escape. En su camino de regreso, la cámara vuelve a estar expuesta a la entrada, donde el aire se precipita detrás de la ola que retrocede. Hay cierta mezcla de gases y solo funciona a bajas velocidades del motor, por lo que es más adecuado para motores diésel. Unos 150.000 motores diésel Mazda obtuvieron esta configuración, pero ninguno se vendió en nuestras costas.

Hay kits de posventa para ambos, pero por lo general es un poco más fácil instalar un sobrealimentador, que solo necesita un soporte, una polea del cigüeñal y una correa, y la integración en el sistema de admisión, más posiblemente la adición de un intercooler. Se debe integrar un turbo en los sistemas de escape y admisión, además de la posible adición de un intercooler. Sin embargo, sitios como JEGS.com están felices de venderle todo lo que necesita para agregar cualquiera de los dos.