El sistema de sobrealimentación por turbocompresor y de refrigeración del aire de sobrealimentación, gracias al aprovechamiento de parte de la energía de los gases de escape, asegura el suministro de aire previamente comprimido y enfriado a los cilindros del motor.
La sobrealimentación permite aumentar la densidad de la carga de aire que entra en los cilindros y, en el mismo volumen de trabajo, quemar una mayor cantidad de combustible y elevar la potencia por litro del motor.
El empleo de motores con sobrealimentación amplía las posibilidades de explotación durante la marcha en pendientes prolongadas, por terreno accidentado y en condiciones de montaña.
El sistema de sobrealimentación por turbocompresor del motor (figura 1) consta de dos turbocompresores intercambiables (TKR), colectores y tubuladuras de escape y de admisión, un enfriador del aire de sobrealimentación (EAS) del tipo «aire-aire», y tuberías de alimentación y de evacuación.
El aire entra en el compresor centrífugo del turbocompresor desde el filtro de aire, se comprime y se suministra a presión al EAS, y luego el aire enfriado entra en el motor.
Los turbocompresores se instalan en las tubuladuras de escape, uno por cada fila de cilindros.
Los colectores y tubuladuras de escape están fabricados de fundición de alta resistencia.
La estanqueidad de las uniones de gas entre las bridas de montaje de la turbina de los turbocompresores, las tubuladuras de escape y los colectores se realiza mediante juntas de acero resistente al calor.
Las juntas son piezas de un solo uso y deben sustituirse al desmontar el sistema.
La unión de gas entre el colector de escape y la culata se sella con una junta de chapa de asbesto-acero, ribeteada con cinta metálica platinada.
Los colectores de escape se fabrican enterizos y se fijan a las culatas con pernos, asegurándose con arandelas de bloqueo.
Para compensar los desplazamientos angulares que se producen durante el calentamiento, bajo las cabezas de los pernos de fijación del colector de escape se instalan arandelas esféricas especiales.
El sistema de turbosobrealimentación y de refrigeración del aire de sobrealimentación del motor debe ser estanco. La falta de estanqueidad del sistema conduce a un aumento de la tensión térmica de las piezas, a una disminución de la potencia y de la vida útil del motor.
Además, la falta de estanqueidad de la vía de admisión conduce a un desgaste «por polvo» del grupo cilindro-pistón y a un fallo prematuro del motor.
La lubricación de los cojinetes de los turbocompresores se realiza desde el sistema de lubricación del motor a través de tubos de fluoroplástico con trenza metálica.
El drenaje del aceite de los turbocompresores se realiza a través de tubos de acero hacia el cárter del motor.
En el motor se instalan dos turbocompresores TKR 7S-6. En lugar de los turbocompresores TKR7S-6 pueden instalarse turbocompresores S2B/7624TAE/0,76D9 de la empresa «Schwitzer».
Las características técnicas de los turbocompresores se presentan en la tabla.
El turbocompresor TKR 7S-6 consta de una turbina centrípeta y un compresor centrífugo, unidos entre sí por un conjunto de cojinete.
La turbina con carcasa de doble entrada 7 (figura 3) de fundición de alta resistencia transforma la energía de los gases de escape en energía cinética de rotación del rotor del turbocompresor, la cual luego, en la etapa del compresor, se convierte en trabajo de compresión del aire.
El rotor del turbocompresor consta de la rueda de la turbina 9 con el árbol 10, la rueda del compresor 20, el deflector de aceite 16 y el casquillo 15, fijados en el árbol con la tuerca 19.
La rueda de la turbina se funde de aleación resistente al calor por modelos perdidos y se suelda al árbol por fricción.
La rueda del compresor con álabes curvados hacia atrás en el sentido de giro se fabrica de aleación de aluminio y, tras el mecanizado, se equilibra dinámicamente hasta un valor de 0,4 g·mm.
Las muñequillas de cojinete del árbol del rotor se templan por alta frecuencia a una profundidad de 1–1,5 mm. Tras el mecanizado, el rotor se equilibra dinámicamente hasta un valor de 0,5 g·mm.
El casquillo, el deflector de aceite y la rueda del compresor se instalan en el árbol del rotor y se aprietan con la tuerca a un par de 7,8–9,8 N·m (0,8–1,0 kgf·m).
Tras el montaje, el rotor no se equilibra adicionalmente; solo se comprueba la excentricidad radial de las muñequillas del árbol.
Cuando el valor de la excentricidad radial no supera 0,03 mm, se marcan las piezas del rotor en un mismo plano y el rotor se admite para el montaje del turbocompresor.
Al instalar el rotor en la carcasa de cojinetes, es necesario hacer coincidir las marcas en las piezas del rotor.
El rotor gira en los cojinetes 5, que son casquillos flotantes giratorios.
Los desplazamientos axiales del rotor están limitados por el cojinete de empuje 4, aprisionado entre la carcasa de cojinetes 3 y la tapa 2. Los cojinetes se fabrican de bronce.
La carcasa de cojinetes del turbocompresor, con el fin de reducir la transmisión de calor de la turbina al compresor, está realizada de forma compuesta, de una carcasa de fundición y una tapa de aleación de aluminio.
Para reducir la transmisión de calor entre la carcasa de la turbina y la carcasa de cojinetes se instala una pantalla 11 de acero resistente al calor.
En la carcasa de cojinetes se instala una pantalla deflectora de aceite 14, que junto con los anillos elásticos partidos 8 evita la fuga de aceite de la cavidad de la carcasa.
Para eliminar las fugas de aire en la unión «carcasa del compresor — carcasa de cojinetes» se instala un anillo de estanqueidad de goma 21.
Las carcasas de la turbina y del compresor se fijan a la carcasa de cojinetes mediante los pernos 13, 18 y las platinas 12, 17. Esta construcción permite instalar las carcasas en cualquier ángulo entre sí, lo que a su vez facilita la instalación del TKR en el motor.
El mantenimiento del sistema de sobrealimentación por turbocompresor y de refrigeración del aire de sobrealimentación durante la explotación del motor consiste, mediante inspección exterior, en comprobar la estanqueidad de la traza del gasoducto de gases de escape y del suministro de aire al motor.
Periódicamente se comprueba la fiabilidad de la fijación de las piezas y conjuntos de dichos sistemas y, si es necesario, se realiza el reapriete de pernos, tuercas de fijación y abrazaderas.
El funcionamiento del turbocompresor ejerce una influencia esencial sobre los parámetros y la capacidad de trabajo del motor. Una avería del turbocompresor puede provocar la rotura del motor.
A pesar de que los turbocompresores no requieren ajustes durante la explotación, es necesario cumplir sistemáticamente las reglas de mantenimiento del motor establecidas por el fabricante y controlar periódicamente de oído el funcionamiento de los turbocompresores.
En el TO-2 es necesario comprobar la facilidad de giro de los rotores de los turbocompresores. Para ello hay que desmontar el tubo de recepción del sistema de escape de gases.
Luego comprobar con la mano cómo gira el rotor en sus posiciones axiales y radiales extremas.
El rotor debe girar con facilidad, sin agarrotamientos ni contactos con las piezas fijas del turbocompresor.
Los cojinetes del turbocompresor son muy sensibles a la cantidad y a la limpieza del aceite, por lo que las condiciones necesarias para el funcionamiento normal del conjunto de cojinete son la sustitución oportuna del aceite y de los elementos filtrantes del filtro de aceite del motor, así como el empleo de las marcas de aceite recomendadas por el fabricante.
En el mantenimiento estacional se recomienda desmontar los turbocompresores del motor una vez cada dos años para limpiar el compresor centrífugo. Es conveniente desmontar el conjunto junto con el colector de escape.
La limpieza del compresor centrífugo debe realizarse en la secuencia siguiente:
- aplicar marcas coincidentes en las superficies frontales de la carcasa del compresor y de la tapa;
- desenroscar los pernos de fijación de la carcasa del compresor;
- con ligeros golpes de martillo sobre los salientes, desmontar la carcasa del compresor;
- inspeccionar el anillo de estanqueidad de goma en la ranura de la tapa. Si se detectan defectos (cortes, pérdida de elasticidad), sustituir el anillo de estanqueidad;
- inspeccionar los álabes de la rueda del compresor. Si se detectan huellas de contacto con la carcasa del compresor, deformación de los álabes o su destrucción, el turbocompresor debe repararse en una empresa especializada o sustituirse;
- lavar la cavidad interior de la carcasa del compresor y la superficie de la tapa con un trapo humedecido en gasóleo. Al limpiar la rueda del compresor se recomienda limpiar las superficies entre álabes con un cepillo de cerdas usando gasóleo;
- comprobar la facilidad de giro del rotor; no se admite el agarrotamiento del rotor;
- antes del montaje es necesario lubricar el anillo de estanqueidad con aceite de motor, hacer coincidir las marcas, instalar la carcasa del compresor en el disco de la tapa, apretar los pernos con llave dinamométrica.
Comprobar una vez más la facilidad de giro del rotor. En las posiciones axiales y radiales extremas, las ruedas del rotor no deben contactar con las piezas de la carcasa.
Dado que el rotor del turbocompresor se equilibra con alta precisión, el desmontaje completo, la reparación y el mantenimiento de los conjuntos de sobrealimentación deben realizarse en empresas especializadas que dispongan del equipo, herramientas, dispositivos, aparatos y personal cualificado necesarios.
En el mantenimiento estacional es necesario purgar el condensado acumulado en el EAS.
