El término turbodiésel , también escrito como turbodiésel y turbodiésel , se refiere a cualquier motor diésel equipado con un turbocompresor . Al igual que con otros tipos de motores, la turboalimentación de un motor diesel puede aumentar significativamente su eficiencia y potencia.
La turboalimentación de motores diesel comenzó en la década de 1920 con grandes motores marinos y estacionarios. Los camiones estuvieron disponibles con motores turbodiésel a mediados de la década de 1950, seguidos de los automóviles de pasajeros a fines de la década de 1970. Desde la década de 1990, la relación de compresión de los motores turbodiésel ha ido disminuyendo.
Principio
Los motores diésel suelen ser adecuados para la turboalimentación debido a los dos factores siguientes:
- Una relación aire-combustible "pobre" , causada cuando el turbocompresor suministra aire en exceso al motor, no es un problema para los motores diesel. Esto se debe a que el control de par depende de la masa de combustible que se inyecta en la cámara de combustión (es decir, la relación aire-combustible), en lugar de la cantidad de mezcla aire-combustible. [1]
- La cantidad adicional de aire en el cilindro debido a la sobrealimentación aumenta efectivamente la relación de compresión que, en un motor de gasolina, puede causar pre-ignición y altas temperaturas de los gases de escape . Sin embargo, en un motor diesel, el combustible no está presente en la cámara de combustión durante la carrera de compresión , ya que solo se agrega a la cámara de combustión poco antes de que el pistón alcance el punto muerto superior. Por tanto, no puede producirse una preignición. [2]
Al igual que en los motores de gasolina con turbocompresor, se puede utilizar un intercooler para enfriar el aire de admisión y, por tanto, aumentar su densidad. [3]
Historia
El turbocompresor fue inventado a principios del siglo XX por Alfred Büchi , un ingeniero suizo y jefe de investigación de motores diésel en la empresa de fabricación de motores Gebrüder Sulzer . El turbocompresor estaba originalmente destinado a ser utilizado en motores diésel, ya que la patente de Büchi de 1905 señaló las mejoras de eficiencia que un turbocompresor podría aportar a los motores diésel. [4] [5] [6] Sin embargo, se necesitaron hasta 1925 para que se fabricaran los primeros motores turboalimentados de producción: motores marinos turbodiésel de 10 cilindros que producían 2.500 CV (1.839 kW) y eran utilizados por los alemanes "Preussen" y " Barcos de pasajeros Hansestadt Danzig ". [7] [8]
A fines de la década de 1920, varios fabricantes estaban produciendo grandes turbo-diesel para uso marino y estacionario, como Sulzer Bros., MAN, Daimler-Benz y Paxman. [9] [10] Las mejoras posteriores en la tecnología hicieron factible el uso de turbocompresores en motores más pequeños que funcionaban a velocidades de motor más altas (RPM), por lo que los motores de locomotoras turbo-diesel comenzaron a aparecer a fines de la década de 1940. [11] [12]
El uso de motores turbodiésel en vehículos de carretera comenzó con los camiones a principios de la década de 1950. El prototipo de camión MAN MK26 se presentó en 1951, [13] seguido por el modelo de producción MAN 750TL1 turbodiésel en 1954. [14] El camión Volvo Titan Turbo también se introdujo en 1954. [15] A fines de la década de 1960, la demanda de Los motores de camión cada vez más potentes llevaron a que Cummins , Detroit Diesel , Scania AB y Caterpillar Inc. produzcan turbo-diesel .
En 1952, el Cummins Diesel Special se convirtió en el primer automóvil turboalimentado en competir en la carrera de motor de Indianápolis 500 y se clasificó en la pole position. [16] El coche estaba propulsado por un motor de seis cilindros en línea de 6,6 L (403 pulgadas cúbicas) que producía 283 kW (380 CV). [17] [18]
Varias empresas llevaron a cabo investigaciones sobre motores turbodiésel más pequeños para turismos durante los años sesenta y setenta. Rover construyó un prototipo de turbo-diesel de cuatro cilindros y 2.5 litros en 1963, [ cita requerida ] y Mercedes-Benz usó un motor turbo-diesel de cinco cilindros con intercooler en el vehículo experimental Mercedes-Benz C111-IID de 1976 . [19]
El primer automóvil de producción turbodiésel fue el sedán Mercedes-Benz 300SD (W116) , que se vendió en los Estados Unidos a mediados de 1978 y estaba propulsado por el motor de cinco cilindros OM617 . [20] Un año después, el Peugeot 604 D Turbo se convirtió en el primer automóvil turbodiésel que se vendió en Europa. Los automóviles turbodiésel comenzaron a fabricarse y venderse ampliamente en Europa a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, una tendencia que ha continuado hasta la actualidad. [21] [22]
Desde la década de 1990, la relación de compresión de los motores turbodiésel ha ido disminuyendo. Esto se debe a una mejor potencia específica y un mejor comportamiento de las emisiones de escape de los motores turboalimentados con una relación de compresión más baja. Los motores de inyección indirecta solían tener relaciones de compresión de 18,5 o más. Tras la introducción de los motores common rail a finales de la década de 1990, las relaciones de compresión disminuyeron a un rango de 16,5 a 18,5. Algunos motores diésel fabricados desde 2016 para cumplir con la normativa sobre emisiones de escape Euro 6 tienen una relación de compresión de 14,0. [23] ( p182-183 )
Caracteristicas
La turboalimentación puede aumentar en gran medida la potencia de salida de un motor diésel, acercando la relación peso / potencia máxima a la de un motor de gasolina equivalente. [24]
Los automóviles diésel representaron el 50% de las matriculaciones de automóviles nuevos en Europa en 2014, [25] [26] y muchos de estos automóviles utilizan un motor turbodiésel.
Ver también
- Carril común
- Motor diesel
- Bomba de inyeccion
- Intercooler
- Motores de gasolina turboalimentados
- Turbocompresor
- Turbocompresor de geometría variable
Referencias
- ^ Pischinger, Stefan; Seiffert, Ulrich (2016). Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik (en alemán) (8 ed.). pag. 348. ISBN 978-3-658-09528-4.
- ^ Reif, Konrad (2017). Grundlagen Fahrzeug- und Motorentechnik (en alemán). pag. 16. ISBN 978-3-658-12635-3.
- ^ Tschöke, Helmut; Mollenhauer, Klaus; Maier, Rudolf (2018). Handbuch Dieselmotoren (en alemán) (8 ed.). pag. 702. ISBN 978-3-658-07696-2.
- ^ Vann, Peter (11 de julio de 2004). Porsche Turbo: la historia completa . MotorBooks International.
- ^ Gresh, M; Newnes, Theodore (29 de marzo de 2001). Rendimiento del compresor: aerodinámica para el usuario .
- ^ "Progreso de turbinas diesel y gas". Motores diesel, Inc . 26 . 1960.
- ^ "El turbocompresor cumple 100 años esta semana" . www.newatlas.com . 18 de noviembre de 2005 . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ Doug Woodyard (ed.): Turbinas de gas y motores diesel marinos de Pounder , novena edición, Butterworth-Heinemann, 2009, ISBN 9780080943619 , pág. 192
- ^ Construcción naval e ingeniería marina internacional . Prensa de Whitehall. 56 . 1933. Falta o vacío
|title=
( ayuda ) - ^ Clarke, Donald; Dartford, Mark; Stuttman, HS (1994). "Cómo funciona". La nueva enciclopedia ilustrada de ciencia e invención . 6 .
- ^ Enciclopedia ilustrada de locomotoras ferroviarias del mundo, P. Ransome-Wallis, Publicaciones de Courier Dover, 9 de marzo de 2001
- ^ Wilson, Jeff (1 de diciembre de 2009). Guía de locomotoras diésel del modelo de ferroviario . Editorial Kalmbach.
- ^ "150 años Rudolf Diesel - Historia de MAN" . www.mantruckandbus.com . Archivado desde el original el 2 de julio de 2012.
- ^ Tipler, John (1 de agosto de 1999). Camiones .
- ^ "1950 - Volvo Trucks" . www.volvotrucks.com . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ "La alta tecnología está consiguiendo el especial de Cummins Diesel de regreso a Indianápolis" . www.cummins.com . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ "Historia de carreras de Kevin Triplett" . www.triplettracehistory.blogspot.com . 1 de agosto de 2008 . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ "Cummins en la Indy 500 - Diesel Alley" . www.trucktrend.com . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ "Mercedes-Benz C 111" . www.mercedes-benz.com . Consultado el 29 de septiembre de 2019 .
- ^ Popular Science (enero de 1979). Falta o vacío
|title=
( ayuda ) - ^ "Mercedes-Benz presenta un nuevo tipo de automóvil de alto rendimiento: el turbodiésel 300 SD Sedan". El rotario . Agosto de 1978.
- ^ Pettitt, Joe (13 de mayo de 2005). Turbos y sopladores deportivos compactos . CarTech Inc.
- ^ Merker, Günter P .; Teichmann, Rüdiger (2014). Grundlagen Verbrennungsmotoren Funktionsweise, Simulation, Messtechnik (7 ed.). Saltador. ISBN 978-3-658-03195-4.
- ^ McCosh, Dan. "Poder para el futuro". Popular Science (octubre de 1993).
- ^ "Segunda venida - Diesel en América" . www.economist.com . 26 de octubre de 2006 . Consultado el 27 de septiembre de 2019 .
- ^ "La apuesta contraria de Exxon al diesel". International New York Times (40, 847). 11 de julio de 2014. p. 15.