Sobrealimentación Comprex

Cuando comenzó a implantarse la sobrealimentación en los motores térmicos (gasolina y diésel) tenía el objetivo de aumentar las prestaciones con fines deportivos.

Con el paso del tiempo y las evoluciones técnicas y electrónicas, la sobrealimentación aportaba ventajas en los motores no especialmente prestacionales, aumentando el par motor desde bajas RPM, lo que daba paso a ser utilizada en automóviles de uso normal, beneficiando también las prestaciones.

Con las directivas anticontaminación, cada vez más estrictas, la sobrealimentación ofrece una solución para controlar la contaminación sin merma de prestaciones en los motores térmicos.

Actualmente casi todos los motores recurren a la sobrealimentación, con algunas excepciones, además de ciertos híbridos que utilizan la electricidad como complemento al motor térmico para mantener las prestaciones.

En el momento actual de protagonismo de la sobrealimentación, nos hemos acordado que hace ya años se estaba investigando con un sistema de sobrealimentación muy peculiar, conjugaba los funcionamientos del compresor volumétrico y turbocompresor, se denominaba “Comprex”.

Que sepamos no se ha utilizado en ningún automóvil, Ferrari lo desarrolló para sus F1, pero no llegó a utilizarlo en competición. Por el funcionamiento teórico de alto rendimiento del Comprex nos ha parecido que puede interesar comentar su funcionamiento.

Antes una breve introducción; los dos sistemas de sobrealimentación utilizados en el automóvil, compresor volumétrico y turbocompresor tienen diferentes procesos de funcionamiento, los explicamos brevemente pues en los enlaces a otras artículos del blog hay más información si se considera de interés.

El compresor volumétrico gira arrastrado por el motor y aumenta la presión del aire reduciendo su volumen. El turbocompresor aprovecha la energía de los gases de escape para aumentar la presión de admisión.

Sobrealimentación Comprex

En la imagen se representa la implantación del sistema de sobrealimentación Comprex en un motor. Estos son sus componentes y después se explica el funcionamiento.

    • Polea de arrastre del Comprex desde el motor; una correa desde el cigüeñal acciona una polea que mueve una turbina de álabes rectos en el interior del Comprex.
    • Turbina; está formada por álabes rectos y ubicada en el interior del cárter del Comprex. La turbina gira por el arrastre del motor, como el compresor volumétrico.
    • Salida escape del motor; los gases de escape se dirigen por el colector hasta la Entrada de escape al Comprex, llegan con presión.
    • Entrada admisión al Comprex; por un conducto que viene del filtro llega el aire y Salida admisión del Comprex, el aire de admisión sale a presión del Comprex y va a la Entrada de admisión del motor.

El Comprex es arrastrado por una correa desde el motor, como el compresor volumétrico, y tiene entrada y salida de gases de escape y entrada y salida de aire de admisión, como el turbocompresor, un parecido más con este es que utiliza la energía de los gases de escape para aumentar la presión de admisión.

Este es el Comprex

Se ve en despiece y montado; polea accionada por el motor, turbina con álabes rectos accionada por la polea, cárter hueco en cuyo interior gira la turbina. El cárter comunica con el exterior por cuatro conductos, dos de escape y dos de admisión.

Conductos de escape; entrada desde el motor y salida hacia la línea de escape. Conductos de admisión; entrada desde el filtro de aire y salida hacia el motor del aire a presión.

Funcionamiento del Comprex

Se representa una línea como referencia del giro de la turbina.

    • Entrada de escape del motor al Comprex EEM; los gases de escape a presión llegan al Comprex ocupando algunas de las celdillas entre los álabes rectos de la turbina, la turbina sigue girando …
    • Choque de escape con pared y rebote; los gases de escape avanzan hacia la izquierda dentro de las celdillas a la vez que gira la turbina, al llegar al final del cárter los gases de escape chocan con la pared y rebotan con mucha velocidad, la turbina sigue girando …
    • Salida de escape del Comprex SEC y tiro de entrada de admisión al Comprex EAC; los gases de escape al rebotar se dirigen hacia la derecha y coinciden las celdillas con la salida del Comprex hacia la línea de escape por el giro de la turbina, este movimiento vertiginoso tira del aire de admisión al coincidir por la izquierda las mismas celdillas con la entrada de admisión al Comprex, aspirando más cantidad de aire. Al girar la turbina dejan de coincidir la entrada de admisión y salida de escape con las celdillas antes de que parte del aire salga por el escape, la turbina sigue girando …
    • Choque de admisión con la pared y rebote; el aire aspirado a gran velocidad choca con la pared derecha y rebota con energía hacia la izquierda, la turbina sigue girando …
    • Salida de admisión más empuje de escape; el giro de la turbina hace coincidir las celdillas con la salida de admisión al motor SAM y la entrada de escape del motor EEM, la masa de admisión se está desplazando hacia la izquierda y es empujada por la presión de entrada de escape lo que aumenta la presión de admisión, es la sobrealimentación. Al girar la turbina dejan de coincidir los conductos de salida de admisión SAM y entrada de escape EEM con las celdillas, evitando que gases de escape pasen hacia admisión, la turbina sigue girando.

Cada grupo de celdillas que coinciden con los conductos de admisión y escape van reproduciendo el funcionamiento explicado. Es importante evitar que pasen gases de escape a admisión y aire al escape, por lo que la precisión en el diseño es extremadamente importante.

Resumen de funcionamiento del Comprex

El objetivo es que los gases de escape aumenten el caudal de aire que entra al Comprex y la presión de aire que sale hacia el motor.

Se basa en dos coincidencias; la de entrada de aire EAC y salida de escape SEC del Comprex, que genera un efecto de tiro de los gases de escape sobre el aire aumentando el caudal de aire que entra, sin que llegue a salir aire por el escape. Y también la coincidencia de la entrada de escape del motor EEM y salida de aire del Comprex hacia el motor SAM, los gases de escape empujan a los de admisión sin que parte de gases de escape lleguen al motor.

Se aprovecha la energía de los gases de escape para lograr la sobrealimentación, sin que se pierda mucha en mover la turbina, pues la resistencia al giro es pequeña al no generarse la presión de sobrealimentación por este movimiento.

Enlaces relacionados en el blog

En la sección “Tecnologías limpias”

    • “Motor down size” (27.02.2013)
    • “Sobrealimentación del motor” (28.11.2013)
    • “Ciclo Miller” (7.05.2014)
    • “Combinaciones de la sobrealimentación del motor” (2.03.2016)

En esta sección de “Actualidad”

    • “Uso del automóvil con turbocompresor” (24.02.2014)
    • “Turbocompresor eléctrico complementario” (1.06.2016)

En la sección “Curso de tecnología básico”

    • “1.15.1 y 1.15.2 Sobrealimentación” (11.06.2016 y 8.06.2016)

 

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