¡Supercargado!
VEHÍCULOS SUPERCARGADOS DE GM

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Los dispositivos que distribuyen aire dentro del motor a presiones más altas que la caída atmosférica en dos grupos principales: impulsados mecánicamente (supercargadores) e impulsados por gas del escape (turbocargadores). Los motores supercargados de GM han incorporado históricamente el supercargador tipo Base helicoidal, fabricado por Eaton Corporation (fig. 1).
Actuales
Ecotec L4 (fig. 2)
Saturn ION Red Line
Chevrolet Cobalt SS Supercharged
Northstar V8 (fig. 3)
Cadillac STS-V
Cadillac XLR-V
V6 de 3.8L
Pontiac Grand Prix
No actuales
Pontiac Bonneville
Buick Park Avenue Ultra
Buick Regal GS
Buick Riviera
¿POR QUÉ UTILIZAR UN SUPERCARGADOR?
Volumen del flujo de aire (Caudal) -- Un motor de combustión interna funciona como una bomba de aire. El motor jala aire en la carrera de admisión y lo expulsa después de la combustión en la carrera del escape. La cantidad de aire que se bombea a través del motor se conoce como un caudal de aire y se puede medir como volumen.
Presión -- En un motor de aspiración natural (no supercargado), el caudal de aire depende de la presión atmosférica que llena el vacío parcial creado cuando cada pistón se mueve hacia abajo en su carrera de admisión.
Temperatura -- El aire más frío genera más oxígeno en determinado volumen de aire (densidad) y también es un factor clave para evitar la detonación y la necesidad de retardo de chispa.
Masa por volumen (Densidad) -- El aire más frío, es más denso que el aire más caliente, con más oxígeno en determinado volumen de aire. El oxígeno contribuye a la cantidad de combustible que el motor puede quemar y de esta manera, la potencia que el motor puede producir. Cuando se calienta por combustión, el aire más denso se expande más que el aire menos denso y más caliente, lo cual ayuda a generar más presión en el cilindro.
Agregar un supercargador
Presión -- El supercargador aumenta la potencia del motor al forzar más aire al motor. El interenfriador (enfriador de aire de carga) enfría el aire después de comprimirlo. El aire denso adicional (comprimido y enfriado) junto con el combustible en la mezcla correcta, generan más potencia.
Caudal de combustible -- La cantidad de potencia que un motor puede generar es proporcional a la cantidad de combustible consumido. El combustible y aire se deben mezclar en la proporción adecuada, para que con más caudal de aire y más caudal de combustible, se pueda generar más potencia.
CÓMO FUNCIONA EL SUPERCARGADOR
El supercargador transfiere más aire al distribuidor de admisión (reforzador) del que el motor podría bombear por sí solo. De esta manera, se puede crear más potencia en comparación con un motor de aspiración natural.
La transmisión del supercargador está conectada directamente al cigüeñal y permite la distribución del flujo de aire lineal, lo cual significa que el supercargador desplaza esencialmente el mismo volumen de aire por cada revolución del rotor, sin importar las rpm del motor. Esto aumenta el torque del motor en todo el rango de funcionamiento. Debido a que el supercargador siempre está aumentando la presión/densidad del aire en el distribuidor de admisión en cualquier momento que el cigüeñal del motor está girando, la respuesta del acelerador es inmediata.
El caudal aumentado de aire y combustible permite generar más potencia con un motor de menor desplazamiento. Esto mejora el ahorro de combustible cuando no está bajo carga, ya que el motor consume menos mezcla de combustible/aire debido a que el tamaño del motor es más pequeño.
Funcionamiento del supercargador
Componentes del supercargador (fig. 4)
A Caja
B Entrada
C Rotores
D Salida
E Polea de mando
F Engranajes
Hay dos rotores de tres lóbulos (fig. 5) en la caja del rotor. El aire ingresa a la caja a través de la entrada. Queda atrapado entre los lóbulos del rotor que giran y la caja. A medida que los rotores giran, el aire se mueve hacia la salida del supercargador y hacia el distribuidor de admisión del motor.
A Lóbulos
B Acoplados entre sí
C Giro en dirección opuesta
Un eje de transmisión conecta la polea a un rotor. En algunas aplicaciones, se utiliza un acoplamiento aislador entre el eje de polea y el rotor impulsado. Un juego de engranajes transfiere transmisión al segundo rotor. Los engranajes y cojinetes están sellados en una caja que contiene lubricante.
Cada rotor trabajado a máquina con precisión tiene tres lóbulos que están enroscados alrededor del eje del rotor, como una rosca de tornillo superficial. Esto se conoce como un perfil en espiral con un giro de 60° Los rotores funcionan en direcciones opuestas (giro en dirección opuesta) con los lóbulos engranados entre sí.
El aire sólo se desplaza (se mueve de un lado de los rotores al otro). El aire desplazado se comprime a medida que se acumula y fluye hacia abajo del supercargador, ya que el supercargador desplaza más aire del que el motor puede consumir.
Debido al diseño en espiral de los lóbulos del rotor, el supercargador con bases modificadas funciona con menos ruido que otros tipos de supercargadores.
Interenfriador
El aire de compresión hace que su temperatura aumente, reduciendo su densidad. Por lo tanto, es necesario eliminar el calor del aire comprimido antes que ingrese al motor.
Un interenfriador de aire y agua (fig. 6), instalado entre la salida del supercargador y el distribuidor de admisión, toma el calor del aire que pasa a través del mismo y lo absorbe dentro del refrigerante.
A Supercargador
B Interenfriador
C Distribuidor de admisión
D Válvula de desviación
SUGERENCIA: El interenfriador tiene su propio sistema de enfriamiento con su propio radiador, separado del motor. Una bomba accionada eléctricamente hace circular el refrigerante a través del interenfriador y su radiador.
Ruta del aire
Las aplicaciones del supercargador norteamericano de GM utilizan un cuerpo del acelerador ascendente. El aire fluye a través del filtro de aire hacia el sensor de flujo de aire masivo, a través del cuerpo del acelerador y dentro del supercargador.
SUGERENCIA: En el motor del Cadillac, el aire sube desde la salida del supercargador, a través del interenfriador, luego baja hacia el distribuidor de admisión en cada banco del motor.
El exceso de aire entre el supercargador y el interenfriador puede regresar a la entrada del supercargador por medio de una válvula de desviación.
El cuerpo del acelerador ascendente tiene varias ventajas. Las funciones de empaque y control se simplifican, se necesita una desviación menor y los pulsos del supercargador se controlan mejor en acelerador parcial.
Válvula de desviación
Por lo general, un motor supercargado está con potencia aumentada sólo 5-10% del tiempo. El resto del tiempo, la válvula de desviación permite que el exceso de aire se desvíe nuevamente hacia la entrada del supercargador y vuelva a circular. Esto garantiza que el flujo de aire medido por el sensor de flujo de aire masivo reflejará la cantidad de aire que el motor realmente está consumiendo.
El uso de una válvula de desviación ayuda a mejorar el ahorro de combustible. Con la potencia aumentada, la contrapresión dificulta que los rotores giren, de manera que la potencia sale del cigüeñal del motor. En el modo de desviación, la única pérdida parásita es aproximadamente la mitad de un caballo de fuerza necesario para superar las pérdidas por fricción de los sellos del eje y cojinetes del supercargador.
Un segundo beneficio clave de la válvula de desviación es la reducción del ruido durante las condiciones de descarga (ralentí y crucero). En condiciones de carga baja y vacío alto, si no se desvía, los pulsos de bombeo, pueden ocasionar un traqueteo en el engranaje del supercargador.
El actuador de presión/vacío hace funcionar la válvula de desviación. La presión de vacío de entrada y del distribuidor se utiliza para abrir y cerrar la válvula de desviación según sea necesario.
EL DISEÑO DEL MOTOR CAMBIA
Un motor supercargado tiene requisitos de diseño diferentes a los del motor de aspiración natural.
Relación de compresión
Generalmente, un motor supercargado requiere una menor relación de compresión. Además, por lo general se utiliza un menor desplazamiento para mejorar la eficiencia del combustible.
Northstar V8
de aspiración natural
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Northstar V8
supercargado |
relación de compresión
10.5:1
|
relación de compresión
9.0:1
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desplazamiento 4.6L |
desplazamiento 4.4L |
abertura de 93mm x carrera
de 84mm |
abertura de 91mm x carrera
de 84mm |
~ 300 HP |
~ 445 HP |
Transmisión auxiliar
Por lo general, el supercargador tiene la masa giratoria más grande impulsada por banda y la carga de transmisión más alta. De manera que, el diseño de la transmisión del supercargador es importante para el desempeño del sistema, para controlar el ruido y brindar una vida útil prolongada.
Tren del cigüeñal
Se debe evaluar la punta del cigüeñal, el cojinete delantero y la unión de polea de mando para verificar la transmisión de potencia y los niveles de fuerza oscilantes.
Giro y reciprocidad
Debido a que la carga del motor es significativamente mayor, los ensambles del pistón, anillos, varillas y cojinetes se actualizan con frecuencia.
Tren de válvulas
Los materiales de las válvulas y asientos se deben evaluar para verificar su capacidad térmica adicional y cargas mecánicas. Se realizan ajustes para transferir el calor lejos del área de la cabeza de la válvula.
PCV
Los sistemas de PCV se deben volver a instalar para utilizar una válvula de retención para que el flujo no regrese bajo las condiciones del distribuidor con aumento de potencia.
Vacío
Es posible que se necesite una fuente de vacío para los frenos de vacío y otros sistemas del vehículo.
Sistema de ignición
Se necesita más energía para crear una chispa adecuada para encender una mezcla (aumentada) de presión del cilindro de precombustión alta. También se necesita una ignición mejorada, junto con un rango diferente de calor de bujía.
ATRIBUTOS y CUALIDADES DEL SUPERCARGADOR
Rechinido
SUGERENCIA: El ruido de rechinido es normal en todos los supercargadores y no es un motivo para reemplazar el supercargador u otros componentes.
El rechinido del supercagador es inherente al diseño de bases, que ocurre por los seis pulsos por revolución del motor. (2:1 relación de transmisión x 3 lóbulos). La estructura del sistema de inducción de aire y los resonadores acústicos están diseñados para minimizar el rechinido.
SUGERENCIA: El rechinido es el tipo de ruido que muchos de los amantes del buen desempeño desean escuchar.
Silbido
Un contacto de los dientes de los engranajes rectos entre los rotores genera un ruido de silbido. Por ejemplo, un silbido de bajo nivel puede ocurrir de 2300 a 2800 RPM en 80% de carga al conducir por una pendiente muy extensa. Aunque la mayoría de estas condiciones se trata al aislar la ruta del sonido hacia el compartimiento del pasajero, con un oído muy sensible, es posible que todavía se escuche algo de ruido.
Traqueteo del supercargador (chirrido)
El chirrido del supercargador se puede escuchar a velocidad baja o ralentí, con el motor con carga liviana.
Las variaciones mínimas de velocidad del cigüeñal, influenciadas por el convertidor de torque, transmisión, eje de transmisión, diferencial y llantas, se transmiten a través de la banda flexible al supercargador. Al funcionar con aire muy ligero, los rotores oscilan y hacen que la carga alterne entre los lados de impulso e impulsados, de los dientes del engranaje. (Incluso las partes de precisión tienen separaciones de funcionamiento.) Todo el sistema de transmisión del supercargador se afina para minimizar este ruido.
Aislador interno
En algunos productos actuales de GM, el supercargador incorpora un aislador interno entre la polea y el eje del rotor, que tiene dos funciones. La primera es minimizar el ruido de golpe cuando el motor se apaga y la masa del juego de rotores del supercargador de repente se sacude con fuerza para parar. Y la segunda, el aislador se afina para minimizar los pulsos normales de arranque del motor que pasan por los engranajes de transmisión del rotor del supercargador. Sólo está activo en la condición de descarga (punto de velocidad baja del motor cuando no se solicita el aumento de potencia).
Si el motor o uno de los componentes de la línea de transmisión no funciona conforme a su diseño, es posible que el aislador genere un fuerte traqueteo no continuo que a menudo pasa por los ciclos a medida que la velocidad del motor y otras condiciones cambian levemente.
SUGERENCIA: Este ruido capta la atención, pero es poco es probable que esto sea la falla del supercargador.
Traqueteo del supercargador cuando se selecciona reversa en la transmisión
En los vehículos XLR-V y STS-V 2006-08, es posible que ocurra un ruido de traqueteo en el supercargador a ralentí, con la transmisión en reversa. La válvula de desviación se cierra en esta condición, lo cual hace que el supercargador funcione contra un vacío sin desviación para compensar la presión, acoplada con el aislador que funciona en el límite de su rango asignado. El ruido es de nivel bajo pero se puede escuchar con el cofre abierto. Ésta es una condición normal y no se corregirá con ninguna reparación mecánica o cambio de componentes.
SERVICIO y HERRAMIENTAS
El servicio al supercargador está limitado al circuito de desviación. Los procedimientos especiales y herramientas requeridas se explican en SI.
A partir del modelo 2002, los supercargadores de GM no necesitan mantenimiento de lubricación con aceite.
SUGERENCIAS DE DIAGNÓSTICO
Cuando diagnostique cualquier posible problema del supercargador, familiarícese con los atributos y las cualidades anteriores.
Al igual que los generadores, las bombas de la dirección hidráulica, la transmisión del tren de válvulas y otros sistemas del tren motriz, el supercargador tiene un ruido de bajo nivel relacionado característico. La unidad y sus alrededores están cuidadosamente diseñados para evitar los ruidos inaceptables. Es posible que algunos ruidos sólo se escuchen con el cofre abierto.
Verifique que los sistemas del motor y del vehículo estén en buenas condiciones de funcionamiento
El supercargador es una bocina para cualquier problema que ocasione una alteración de entrada de giro. Esto incluye el combustible, otros problemas de distribución de aire o medición, ignición, sensores. Realice todos los diagnósticos relacionados con el sistema antes de enfocarse en la unidad del supercargador.
SUGERENCIA: Desconectar la banda del supercargador y poner a funcionar el motor NO ES PRUEBA de que el supercargador sea el problema.
Revise si hay fugas de vacío
Un problema muy común es una fuga de vacío, especialmente después del trabajo de reparación y reemplazo de servicio. Tenga cuidado de asegurarse que todas las uniones de la válvula de admisión hacia la superficie del elemento del depurador de aire estén selladas. Los códigos de diagnóstico se pueden establecer para Racionalización de flujo de aire de admisión y Ajuste de combustible aunque el sistema de admisión tenga la fuga más pequeña.
Adaptación
En los supercargadores de base de 2004 y posteriores, se utiliza un revestimiento abrasible para brindar el mejor sellado después que la unidad esté adaptada completamente. Inicialmente hay un leve ajuste de interferencia por su diseño. El revestimiento se desgasta durante las primeras 400 millas. Hasta que esto ocurre, el torque agregado es necesario para hacer girar la unidad, lo cual ocasiona que el aislador funcione fuera del rango de diseño indicado. Por lo general, hay cierto nivel de ruido de traqueteo en los vehículos nuevos sin millaje.
Este artículo se ha resumido a partir de una explicación más amplia, que puede leer en el sitio Web de TechLink. Haga clic en la ficha Guía de referencia y desplácese hacia Supercargado.
- Gracias a Grant Brady, Frank Tornambe y Jack Woodward
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