Caracterización teórico-experimental de turbocompresores de automoción

Abstract

[ES] Desde su introducción, la turbosobrealimentación ha permitido reducir el consumo y aumentar la potencia específica de los motores de combustión interna alternativos de forma notable. En los últimos años, debido a las normativas de emisiones cada vez más estrictas y al elevado coste de los combustibles fósiles, el papel de los turbocompresores está siendo cada vez más crítico, extendiendo cada vez más sus límites de aplicación y exigiendo un mayor conocimiento de su comportamiento por parte de los fabricantes de motores para poder optimizar al máximo sus actuaciones y reducir en lo posible su consumo y sus emisiones contaminantes. Es por esto que se vuelve fundamental caracterizar correctamente el comportamiento de los turbocompresores al modificar la forma en que éstos se acoplan al motor y su influencia en el bombeo del compresor o su rendimiento o las pérdidas en la transmisión de potencia entre la turbina y el compresor bajo diversas condiciones de funcionamiento. Así mismo, esta caracterización permite generar y mejorar modelos de cálculo rápidos (0D y 1D) útiles durante el desarrollo de un motor. En el presente Trabajo Fin de Máster se han llevado a cabo trabajos para la caracterización de los elementos anteriormente descritos, definiendo las metodologías experimental y de simulación necesarias, y se han planteado modelos de cálculo que tengan en cuenta los resultados obtenidos que puedan ser aplicados para optimizar el diseño del motor y su sistema de control y para estudiar posibles mejoras tecnológicas del mismo.

[EN] Since its introduction, turbocharging has allowed to reduce the fuel consumption and to rise the specific power of reciprocating internal combustion engines in a remarkable way. Over the last years, due to the increasingly tight pollutants and emissions normative and the rising costs of fossil fuels, the role of turbochargers is becoming more and more critic, extending their usage limits and demanding a better knowledge of their behaviour by engine manufacturers so their performance can be optimized and their fuel consumption and pollutant emissions can be minimized. That's why it is becoming essential to properly characterize turbochargers behaviour due to changes in their connections to the engine and its influence in compressor surge or efficiency or the losses in the power transfered between the turbine and the compressor under a broad range of operating conditions. Also, this characterization allows to generate and to improve fast computational models (0D and 1D) useful to develop engines. In the present Master Final Work, woks to characterize the aforementioned elements have been made, defining the needed experimental and simulation methologies, and computational models that take into account the results obtained have been described, being able to be used to optimize the design of the engine and its control system and to study technological upgrades.