G-LADER, UN "TURBO" UN TANTO ESPECIAL

Esquema motor Volkswagen Corrado 4 c 1800 cc GLader G60

LA NECESIDAD ACTUAL DE LA SOBREALIMENTACIÓN

La utilización de los beneficios de la sobrealimentación de motores de combustión interna se realiza desde los inicios de la automoción (Daimler en 1885). Con más motivo, la sobrealimentación también llegó al mundo de los motores para transporte pesado, camiones, maquinaria de obras públicas, incluso aviación, y, por supuesto, a los motores de tractores, cosechadoras, vendimiadoras…

En los últimos años ha llegado una “moda” que a mi particularmente no me gusta, pero… Me refiero a los motores de baja cilindrada. No nos engañemos porque esa “moda” ha venido impuesta por las necesidades originadas por las restricciones del nivel de emisiones. Así que con estos “mini motores” con “pocos cm³ para tanto caballo” están aún más necesitados de la sobrealimentación.

La ecuación debe ser motores más limpios, con menos consumo y mismas prestaciones. Ecuación cuya solución pasa, casi si o si, por la sobrealimentación.

En la sobrealimentación confluyen varios “inventos” que difieren entre sí, aunque la idea es la misma. En estas mismas páginas ya he dedicado algunas entradas a la sobrealimentación mediante turbocompresor: El turbocompresor, la vieja novedad, y El turbocompresor, eficiencia o marketing 

La entrada de hoy va encaminada a entender otro método de sobrealimentación, más en línea con los compresores que con los “turbo”.

¿QUÉ ES LA SOBREALIMENTACIÓN?

Despiece G-Lader

A motores iguales, la potencia de un motor es función de la cantidad de aire y combustible que se pueda inyectar en sus cilindros en un tiempo determinado. La cantidad de combustible es “sencilla”, depende de mejorar la presión de inyección, el número de toberas de inyección e incluso las micro y multi inyecciones en un mismo ciclo.

En cuanto al aire inyectado, ya es otro “cantar”. Para empezar, hay que respetar la relación estequiométrica aire-combustible. Un sistema de admisión común tomará el aire directamente del exterior, pero si queremos meter más aire hay que recurrir a la sobre alimentación y que es utilizar algún elemento que aumente la cantidad de aire que llega al motor durante la admisión.

Compresor

Suelen ser bombas de aire que reciben el movimiento desde el motor (con correa o cadena o incluso engranaje) y bombea el aire hacia la admisión.

Los primeros desarrollos se hicieron desde la aeronáutica puesto que los motores de aviones perdían mucho rendimiento según ascendían por la falta de oxígeno en altura. Aquellos primeros desarrollos se encaminaron a desarrollar tecnología de compresores. No fue hasta la década de los 70 cuando los ingenieros empezaron a mirar más hacia el turbocompresor dejando de lado el desarrollo de los compresores.

El problema es que existe una conexión mecánica con el motor y por lo tanto hay más fricción.

Compresor-turbocompresor: La diferencia está en el funcionamiento. Un turbocompresor utiliza los gases de escape como fuente de energía. En el caso de un compresor se impulsa mecánicamente por el motor. La ventaja del compresor es que siempre funciona, sin el típico retraso de respuesta de un turbo convencional. Incluso a baja velocidad y baja carga el compresor ya está funcionando.

Ver vídeo

COMPRESOR G

El tipo de compresor que se analiza en esta entrada se llama compresor G o también G-lader. (Ver esquema I)

El compresor G es un compresor mecánico pero volumétrico. Son compresores que en cada ciclo insuflan un volumen determinado de aire. El funcionamiento del compresor G no es sencillo de entender. El fabricante que más los ha usado, sobre todo en la década de los 90, ha sido Volkswagen en modelos tan populares como Polo, Golf, Passat y Corrado.

Funcionamiento: El G-lader recibe el movimiento desde el cigüeñal. El aire atmosférico pasaba desde el exterior hacia una carcasa con unos canales en paralelo con forma de espiral, de ahí su nombre, “G”. En el interior se ve otra doble espiral que va montada en un eje excéntrico. Esta segunda espiral por tanto se mueve cuando se mueve el motor (es “similar” al rotor de un motor Wankel) Estas espirales en un compresor G de Volkswagen tenían una profundidad (altura del canal) entre los 40 y los 60 mm según versión (por eso el fabricante alemán llamaba compresor G40 y G60) (Ver esquema II)

Ese movimiento excéntrico de la espiral móvil dentro de la fija genera una especie de “ondas” de aire que van avanzando dentro del laberinto (desde fuera hacia dentro) a la vez que se va reduciendo el volumen disponible, es decir, aumentando la presión que es lo que se buscaba. La sobrepresión ronda los 0,8 bar. Puede haber un exceso de sobrepresión, si así ocurre, el exceso se desvía a una válvula de escape.

¿Se sigue montando?: Aquellos coches del grupo Volkswagen que lo montaban rápidamente tuvieron una “leyenda negra” que los gravaba. Se trataba de los problemas técnicos que el G-lader tenía y que necesitaba reparación frecuente; eso unido a su fama de “gastón” obligó al fabricante a dejar de montarlo.

Handtmann compressor

Que yo sepa, en estos momentos, no hay ningún coche ni tractor que monte este tipo de compresor, pero se usa mucho, por ejemplo, en los equipos de aire acondicionado (un fabricante que los hace es Handtmann Ver vídeo del G-Lader en compresor de AA)

Patente de EEUU 801.182: El sistema fue patentado hace ya más de 1 siglo. Lo hizo Léon Creux en 1905 pero la necesidad de métodos de fabricación que exige tolerancias de décimas de milímetro entre ambas espirales sin contactar entre ellas retrasó su puesta en fabricación hasta que hacia 1990 ya fue posible su producción.

Bibliografía:

• Development of Volkswagen's Supercharger G-Lader; B. Wiedemann, H. Leptien, G. Stolle and K.-D. Emmenthal. SAE Transactions. Vol. 95, Section 1 (1986), pp. 522-538
• Manual de Automóviles – Arias-Paz