Què és un turbocompressor?
Quan es tracta de combinar el rendiment amb un consum de combustible reduït, els enginyers es veuen gairebé obligats a optar per un motor turbo.
Fora de l'aire del món dels supercotxes, on Lamborghini encara insisteix que els motors d'aspiració natural segueixen sent la forma més neta i italiana de produir potència i soroll, els dies dels cotxes sense turbo estan arribant a la seva fi.
És impossible, per exemple, aconseguir un Volkswagen Golf atmosfèric. Després de Dieselgate, per descomptat, és poc probable que això importi, perquè ningú ja no vol jugar a golf.
No obstant això, el fet és que els cotxes urbans, els cotxes familiars, els grans turismes i fins i tot alguns supercotxes abandonen el vaixell a favor d'un futur de submarinisme. Des del Ford Fiesta fins al Ferrari 488, el futur pertany a la inducció forçada, en part per les lleis d'emissions, però també perquè la tecnologia ha evolucionat a passos de gegant.
Aquest és un cas d'economia de combustible del motor petit per a una conducció suau i una gran potència del motor quan ho desitgeu.
Quan es tracta de combinar un major rendiment amb un menor consum de combustible, els enginyers es veuen gairebé obligats a dissenyar els seus últims motors amb tecnologia turboalimentada.
Com pot un turbo fer més amb menys?
Tot es redueix a com funcionen els motors, així que parlem una mica de la tècnica. Per als motors de gasolina, la relació aire-combustible de 14.7:1 garanteix la combustió completa de tot el que hi ha al cilindre. Més suc que això és un malbaratament de combustible.
En un motor d'aspiració natural, el buit parcial creat pel pistó descendent atrau l'aire al cilindre, utilitzant la pressió negativa a l'interior per treure aire a través de les vàlvules d'admissió. És una manera fàcil de fer les coses, però és molt limitada pel que fa al subministrament d'aire, com una persona amb apnea del son.
En el motor turbo, el llibre de regles s'ha reescrit. En lloc de confiar en l'efecte de buit d'un pistó, un motor turboalimentat utilitza una bomba d'aire per empènyer l'aire a un cilindre, de la mateixa manera que una màscara d'apnea del son empeny l'aire cap al nas.
Tot i que els turbocompressors poden comprimir l'aire fins a 5 bar (72.5 psi) per sobre de la pressió atmosfèrica estàndard, en els cotxes de carretera solen funcionar a una pressió més relaxada de 0.5 a 1 bar (7 a 14 psi).
El resultat pràctic és que a 1 bar de pressió de sobrealimentació, el motor rep el doble d'aire que si fos aspirat naturalment.
Això significa que la unitat de control del motor pot injectar el doble de combustible mentre manté una relació aire-combustible ideal, creant una explosió molt més gran.
Però això és només la meitat dels trucs del turbocompressor. Comparem un motor d'aspiració natural de 4.0 litres i un motor turboalimentat de 2.0 litres amb una pressió de sobrealimentació d'1 bar, suposant que, d'altra banda, són idèntics pel que fa a la tecnologia.
El motor de 4.0 litres consumeix més combustible fins i tot al ralentí i amb una càrrega lleugera del motor, mentre que el motor de 2.0 litres consumeix molt menys. La diferència és que amb l'accelerador ben obert, un motor turbo utilitzarà la màxima quantitat d'aire i combustible possible: el doble que un motor d'aspiració natural de la mateixa cilindrada, o exactament el mateix que un de 4.0 litres d'aspiració natural.
Això significa que el motor turbo pot funcionar des d'uns escassos 2.0 litres fins a uns potents quatre litres gràcies a la inducció forçada.
Per tant, és un cas d'economia de combustible de motor petit per a una conducció suau i una gran potència del motor quan ho desitgeu.
Què intel·ligent és això?
Com correspon a una bala de plata d'enginyeria, el turbocompressor en si és enginyós. Quan el motor està en marxa, els gasos d'escapament travessen la turbina, la qual cosa fa que giri a velocitats increïbles, normalment entre 75,000 i 150,000 vegades per minut.
La turbina està cargolada al compressor d'aire, el que significa que com més ràpid gira la turbina, més ràpid gira el compressor, aspirant aire fresc i forçant-lo a entrar al motor.
El turbo funciona a escala lliscant, depenent de la força que premeu el pedal del gas. En ralentí, no hi ha prou gas d'escapament per fer que la turbina arribi a una velocitat significativa, però a mesura que accelereu, la turbina gira i proporciona impuls.
Si empeny amb el peu dret, es produeixen més gasos d'escapament, que comprimeixen la màxima quantitat d'aire fresc als cilindres.
Aleshores, quina és la trampa?
Hi ha, per descomptat, diversos motius pels quals no tots conduïm cotxes turboalimentats durant anys, començant per la complexitat.
Com us podeu imaginar, construir alguna cosa que pugui girar a 150,000 RPM dia rere dia durant anys sense explotar no és fàcil i requereix peces cares.
Les turbines també requereixen un subministrament d'oli i aigua dedicat, la qual cosa posa més estrès als sistemes de lubricació i refrigeració del motor.
A mesura que l'aire del turbocompressor s'escalfa, els fabricants també van haver d'instal·lar intercoolers per reduir la temperatura de l'aire que entra al cilindre. L'aire calent és menys dens que l'aire fred, cosa que anul·la els beneficis d'un turbocompressor i també pot causar danys i detonació prematura de la barreja de combustible/aire.
La mancança més infame de la turboalimentació és, per descomptat, coneguda com a retard. Com s'ha dit, cal accelerar i crear un escapament per aconseguir que el turbo comenci a produir una pressió de sobrealimentació significativa, cosa que significava que els primers cotxes turbo eren com un interruptor retardat: res, res, res, TOT.
Diversos avenços en la tecnologia del turbo han domesticat el pitjor de les característiques de moviment lent dels primers Saab i Porsche turboalimentats, incloses les pales ajustables a la turbina que es mouen en funció de la pressió d'escapament i components lleugers i de baixa fricció per reduir la inèrcia.
El pas endavant més emocionant en la sobrealimentació només es pot trobar, almenys de moment, als corredors de F1, on un petit motor elèctric manté el turbo girant, reduint el temps que triga a girar-lo.
De la mateixa manera, al Campionat del Món de Ral·lis, un sistema conegut com a anti-lag aboca la barreja aire/combustible directament a l'escapament davant del turbocompressor. La calor del col·lector d'escapament fa que exploti fins i tot sense bugia, creant gasos d'escapament i mantenint el turbocompressor en ebullició.
Però què passa amb els turbodièsels?
Quan es tracta de turboalimentació, els dièsel són una raça especial. Aquest és realment un cas mà a mà, perquè sense la inducció forçada, els motors dièsel mai serien tan habituals com ho són.
Els dièsel d'aspiració natural poden proporcionar un parell decent de gamma baixa, però aquí acaben els seus talents. Tanmateix, amb la inducció forçada, els dièsel poden aprofitar el seu parell i gaudir dels mateixos avantatges que els seus homòlegs de gasolina.
Els motors dièsel estan construïts per Tonka Tough per suportar les enormes càrregues i temperatures que contenen, el que significa que poden gestionar fàcilment la pressió addicional d'un turbo.
Tots els motors dièsel -aspirats naturalment i sobrealimentats- funcionen cremant combustible en excés d'aire en un sistema de combustió pobre.
L'únic moment en què els motors dièsel d'aspiració natural s'acosten a la barreja "ideal" d'aire/combustible és a tota velocitat quan els injectors de combustible estan ben oberts.
Com que el gasoil és menys volàtil que la gasolina, quan es crema sense gaire aire, es produeix una gran quantitat de sutge, també conegut com a partícules dièsel. En omplir el cilindre amb aire, els turbodièsels poden evitar aquest problema.
Així, mentre que el turbocompressor és una millora sorprenent per als motors de gasolina, el seu veritable gir evita que el motor dièsel es converteixi en una relíquia fumada. Encara que "Dieselgate" en qualsevol cas pot provocar que això passi.
Com us sembla el fet que els turbocompressors arribin a gairebé tots els vehicles de quatre rodes? Explica'ns als comentaris a continuació.
