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En un motor de combustión interna , la inducción forzada es cuando se utiliza la turboalimentación o la sobrealimentación para aumentar la densidad del aire de admisión. Los motores sin inducción forzada se clasifican como de aspiración natural . [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 máxima de aire de admisión igual a la atmósfera circundante ; sin embargo, un motor de inducción forzada produce "impulso", [3] por el cual la presión del aire es más alta que la atmósfera circundante. Dado que la densidad del aire aumenta con la presión, esto permite que una mayor masa de aire ingrese a la cámara de combustión.
En teoría, el análisis del ciclo de potencia de vapor de la segunda ley de la termodinámica sugeriría que aumentar la presión efectiva media dentro de la cámara de combustión también aumentaría la eficiencia térmica del motor . [4] Sin embargo, consideraciones (como enfriar la cámara de combustión, prevenir el golpeteo del motor y limitar las emisiones de escape de NOx ) pueden significar que los motores de inducción forzada no siempre sean más eficientes en el consumo de combustible, particularmente en el caso de motores de alto rendimiento.
Los motores diésel de cuatro tiempos son muy adecuados para la sobrealimentación, ya que la ausencia de combustible en el aire de admisión permite utilizar relaciones de compresión más altas sin riesgo de preignición. Por ello, el uso de turbocompresores en motores diésel es relativamente habitual.
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.
La reducción de la densidad del aire de admisión se debe a la pérdida de densidad atmosférica que se produce a gran altitud. Por ello, uno de los primeros usos de la inducción forzada fue en los motores de los aviones. A 5500 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 del motor a nivel del mar se denominan sistemas "turbonormalizados". Por lo general, un sistema turbonormalizado intenta mantener una presión en el 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 alimentada 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 intercooler se utiliza a menudo para reducir la temperatura del aire de admisión después de su compresión. Otro método menos utilizado es la inyección de agua (o inyección de metanol).