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En un motor de combustión interna , la inducción forzada es donde se utiliza turbocompresor o sobrealimentación para aumentar la densidad del aire de admisión. Los motores sin inducción forzada se clasifican como atmosféricos . [1]
La inducción forzada se utiliza a menudo para aumentar la potencia de salida de un motor. [2] Esto se logra comprimiendo el aire de admisión, para aumentar la masa de la mezcla de aire y combustible presente dentro de la cámara de combustión . Un motor de aspiración natural está limitado a una presión de aire de admisión máxima igual a la atmósfera que lo rodea ; sin embargo, un motor de inducción forzada produce un "impulso", [3] por el cual la presión del aire es mayor que la de la atmósfera circundante. Dado que la densidad del aire aumenta con la presión, esto permite que entre una mayor masa de aire a la cámara de combustión.
Teóricamente, el análisis del ciclo de potencia de vapor de la segunda ley de la termodinámica sugeriría que aumentar la presión media efectiva dentro de la cámara de combustión también aumentaría la eficiencia térmica del motor . [4] Sin embargo, algunas consideraciones (como enfriar la cámara de combustión, evitar el golpeteo del motor y limitar las emisiones de escape de NOx ) pueden significar que los motores de inducción forzada no siempre son más eficientes en cuanto a combustible, particularmente en el caso de los motores de alto rendimiento.
Los motores diésel de cuatro tiempos son muy adecuados para la inducción forzada, ya que la falta de combustible en el aire de admisión significa que se pueden utilizar relaciones de compresión más altas sin riesgo de preignición. Por tanto, el uso de turbocompresores en motores diésel es relativamente común.
Los motores diésel de dos tiempos tienen un principio de funcionamiento significativamente diferente al de los motores de gasolina de dos tiempos y requieren algún tipo de inducción forzada (generalmente un sobrealimentador) para funcionar.
Una densidad reducida del aire de admisión es causada por la pérdida de densidad atmosférica que se observa en altitudes elevadas. Por lo tanto, uno de los primeros usos de la inducción forzada fue en motores de aviones. A 5.500 m (18.000 pies), el aire está a la mitad de la presión del nivel del mar, lo que significa que un motor sin inducción forzada produciría menos de la mitad de la potencia a esta altitud. [5] La inducción forzada se utiliza para aumentar artificialmente la densidad del aire de admisión, con el fin de reducir la pérdida de potencia a mayores altitudes.
Los sistemas que utilizan un turbocompresor para mantener la potencia de salida de un motor al nivel del mar se denominan sistemas "turbonormalizados". Generalmente, un sistema turbonormalizado intenta mantener una presión del colector de 29,5 inHg (100 kPa). [5]
Los dispositivos de inducción forzada más utilizados son los turbocompresores y los sobrealimentadores. Un turbocompresor acciona su compresor mediante una turbina impulsada por el flujo de gases de escape, mientras que un sobrealimentador es accionado mecánicamente por el motor (normalmente mediante una correa del cigüeñal del motor).
El intercooling se utiliza a menudo para reducir la temperatura del aire de admisión después de comprimirlo. Otro método menos utilizado es la inyección de agua (o inyección de metanol).