Ambos comprimen el aire que ingresa a un motor de combustión interna, con el objetivo de aumentar la cantidad de oxígeno disponible en la mezcla de combustible y aire que ingresa a los cilindros, y así aumentar la cantidad de energía disponible para cada golpe de potencia de cada pistón.
Un sobrealimentador es impulsado directamente desde el propio motor, típicamente por una correa dentada desde el eje de transmisión, pero ocasionalmente directamente desde el mismo eje de transmisión.
La forma más común es un compresor Roots de compresión externa, que utiliza “rotores” o engranajes lobulados contrarrotativos para atrapar aire (o fluido, en otros usos) contra el interior de un recinto y moverlo de un lado a otro. . Explicando esto es la razón exacta por la que se inventaron los gifs animados:
Esos gifs son bidimensionales (bueno, tres, siendo el tercero el tiempo en lugar de Z, pero …) la implementación más común utiliza rotores de tres lóbulos que tienen un giro helicoidal, para minimizar la pulsación o el “martilleo” del salida. Vale la pena señalar que un sobrealimentador de “compresión externa” en realidad no comprime el aire, solo lo bombea desde un lado de baja presión (atmosférica) a un lado alto (múltiple de admisión), donde está comprimido.
La velocidad a la que el aire que puede mover un sobrealimentador (o “soplador” en la lengua vernácula) depende del área de la sección transversal del vacío entre los lóbulos y el recinto, multiplicado por la longitud de los rotores, multiplicado por el velocidad de rotación Cuanta más contrapresión esté bombeando y mayor sea la velocidad, se necesitará más torque para girar el soplador. En un dragster de combustible superior, el sobrealimentador generalmente consume 1,000 caballos de fuerza en el proceso de producir cuatro atmósferas de presión, lo que cuadruplica la cantidad de combustible (y mezcla de combustible y aire) que puede quemarse dentro de los cilindros, produciendo una ganancia neta significativa en potencia de salida.
Estas tres fotos de los sobrealimentadores Roots que se están construyendo (cortesía de Al’s Blower Drives de Auckland) dan una buena idea de cómo es la realidad.
Los supercargadores fueron fundamentales para que los motores de los aviones de combate de gran altitud funcionen en la Segunda Guerra Mundial, y fueron producidos en masa por primera vez por General Motors para su uso en camiones diesel. Sus dos modelos, 4–71 y 6–71 se convirtieron en estándares de tamaño de facto (que permitieron la producción de piezas intercambiables del mercado de accesorios), y Phil Weiand comenzó a producir variantes más grandes (8–71, 10–71, 12–71, 14 –71) en la década de 1950 para uso en carreras.
Aunque en teoría, puede usar cualquier tamaño de soplador en cualquier tamaño de motor, ajustando la relación de transmisión entre el cigüeñal y los rotores, de hecho, hay un “punto óptimo” de eficiencia que dicta sopladores más grandes en motores más grandes y sopladores más pequeños en motores más pequeños motores: cuanto más rápido giran los rotores, más calor se genera y tiene que ser disipado. Eso calienta el aire entrante, lo que reduce su masa por volumen y hace que la bomba funcione de manera ineficiente o contraproducente. En el otro extremo del espectro, cuanto más lento gira un soplador Roots, más fugas hay entre las puntas de los rotores y las paredes del recinto.
Hay otros dos tipos de sobrealimentadores: de tipo tornillo y centrífugos. Los de tipo tornillo son muy similares a los sopladores Roots, pero usan una espiral de apriete progresivo, en lugar de una espiral helicoidal uniforme, para comprimir el aire (tenga en cuenta que a diferencia de los sopladores Roots, estos solo funcionan en medios gaseosos, no en fluidos incompresibles) dentro del soplador; así que también se les llama sobrealimentadores de “compresión interna”.
Son un diseño mejor y más eficiente, pero requieren tolerancias mucho más cercanas, lo que los hace más quisquillosos y mucho más difíciles de mantener; No son las mejores cualidades en un auto de carrera, donde la opción más común es tratar a 14–71 sopladores como palomitas de maíz, y solo tratar de contener el estallido debajo de una manta de kevlar.
Luego están los sopladores centrífugos, que hacen girar una centrífuga para comprimir el aire. Estos requieren velocidades de rotación mucho más altas para funcionar, y no son tan eficientes.
Finalmente, llegamos a los turbocompresores, que son un par de centrífugas que funcionan una tras otra en un eje común de giro libre.
La entrada de la sección de la turbina toma el gas de escape que ha sido comprimido por la carrera de escape del motor, y lo usa para hacer girar una turbina, que hace girar el eje. El eje a su vez hace girar una centrífuga del compresor, que atrae el aire atmosférico y lo comprime en el colector de admisión. Los problemas con esto son muchos, sobre todo el “retraso de turbo”, que es la latencia relativamente alta entre cuando se presiona el acelerador (vertiendo más combustible), se logra una mayor presión de escape (girando la turbina de escape más rápido) y finalmente se genera más aire bombeado (para proporcionar más mezcla de combustible / aire). Pero son baratos y fáciles de integrar (porque todo lo que necesitan es conductos, sin correas ni ejes), por lo que los automóviles japoneses baratos y sus derivados tienden a usarlos.
Estoy seguro de que esto provocará la furia de los trolls más ricos sobre mí, pero los hechos son hechos. Si los turbos fueran útiles para producir más caballos de fuerza, los adultos que realmente necesitan más caballos de fuerza los usarían. En cambio, en las carreras y en la industria aeroespacial, encontrarás casi exclusivamente superchargers. Principalmente tipo raíz.
