La Historia del VNT - La tecnología de avanzada - Feb 2005

Es la tecnología aplicada a los turboalimentadores, que le cambio la cara a la inyección en los motores y colaboró para cambiar los hábitos de manejo de todo un continente.

Los turbos de geometría variable de Honeywell  VGT (variable geometry turbine), han revolucionado el diseño de los motores diesel y particularmente los Garrett VNT (variable nozzle turbine) han liderado el rubro por más de una década. En los últimos 15 años, más de 13 millones de turbos VNT fueron instalados en vehículos para pasajeros en todo el mundo, más notoriamente en Europa, donde los motores diesel ocupan un 43% del mercado.

Todo esto comenzó con el primer turbo VNT desarrollado por Garrett en 1989 para un Nissan diesel cuya aplicación era comercial. La primera aplicación en vehículos de pasajeros tomó lugar un año después, cuando la Fiat colocó un turbo VNT en el Croma que contaba con un motor diesel de 1.9 litros.

Una primicia mundial

El siguiente vehículo fue el Espace de Renault de 2.1 litros, pero no fue hasta 1995, que realmente tomó protagonismo cuando se desenfundó el VNT desarrollado para el Volkswagen-Audi 1.9 litros de inyección diesel directa, en el Motor Show de Frankfurt.

Dicho lanzamiento representó el comienzo de la producción en masa del VNT, una tecnología que era única porque presentaba una carcasa de turbina que tenía la habilidad de cambiar su configuración interna para adaptarse a las variaciones de inyección de aire que el motor requiriese.

El grupo Volkswagen estaba interesado en utilizar la tecnología de turboalimentación, junto con un sistema eléctrico de inyección para incrementar la potencia de salida de 66 Kw que entregaba su motor diesel, pero no podía lograr los resultados deseados con la tecnología hasta el momento utilizada. Garrett y el grupo Volkswagen trabajaron juntos para aplicar la tecnología VGT y tuvieron éxito logrando llevar la potencia de escape hasta 81 Kw a 1500 rpm mientras se elevó el torque a 230 Nm.

La tecnología VNT estaba claramente entregando incrementos tanto en el torque como en la potencia de salida mediante una mejora en la contrapresión de escape del motor, e inmediatamente las mayores automotrices reconocieron su inmenso potencial.

El crecimiento tomó lugar  

Poco después, el VNT se hallaba en un crecimiento impresionante que vería los volúmenes crecer de manera dramática con respecto a las 200.000 unidades producidas en 1996. La compañía, invirtió en adelanto facilidades de planta para la fabricación y líneas de ensamblaje automatizadas dedicadas a los consumidores para poder mantener el ritmo debido al rápido incremento de la demanda para la nueva tecnología.

El augurioso comienzo del VNT se vio aumentado con el incremento de ganancias desarrolladas con la segunda generación de VNT, lanzada en 1998, con un significativo aumento en el control requerido por los nuevos sistemas de inyección electrónica. En aproximadamente un año, el VNT rompió la barreras del millón de unidades y el crecimiento a sido progresivo hasta los 3.5 millones de productos fabricados en 2003 en las centros de manufactura de Italia, Rumania, Francia, Japón y Corea.

 El director mundial de la línea de producto de Honeywell, comenta: “Es muy simple, nuestros clientes aprecian las ventajas competitivas que el VNT les brinda a través de mayor potencia, un mayor torque, menor consumo de combustible y mejores emisiones, pero también aprecian la naturaleza evolutiva del VNT. Esto ha asegurado que los turbos VNT complementen el paso de cambio en la evolución de los motores”.

 La última generación

En estos días la historia del VNT está a punto de cambiar nuevamente, con el lanzamiento de la tercera generación.

La última generación de VNT es digna de admiración en la manera en que acopla los mecanismos variables en el alojamiento de los cojinetes por medio de una elástica placa térmica. Este nuevo punto de partida, ha dado lugar a muchas innovaciones- nuevos formatos de los álabes, una nueva generación de ruedas de turbina y un mayor control en general. Como resultado se obtiene una unidad que entrega un 10% más de ganancia en eficiencia en la turbina, y un 130% de compresión con respecto a la segunda generación de VNT a un 90% de contrapresión de escape.

La primera aplicación es la del BMW Serie 1 en septiembre de 2004, pero ya hay muchas más programadas.

La historia del VNT no termina ahí. El Director General de Honeywell, apunta al mercado creciente de Asia donde se está desarrollando un real interés por esta tecnología así como también en los Estados Unidos. Otro horizonte implica la adaptación de esta tecnología a motores nafteros, proyectos en los cuales ya se está trabajando.

Las principales automotrices enfrentan complicados compromisos en los años por delante, especialmente en lo que implica a las cada vez más rigurosas normas de emisiones. La tecnología VNT ha probado su valor en más de 15 años y será más relevante todavía con el correr del tiempo.

 Mayor Potencia

Desde lo nominal para motores de alta velocidad, los modelos VNT y AVNT entregan una reducida presión de salida, para una presión de alimentación determinada que se traduce en mayor potencia.

Mayor torque y una mejorada respuesta

Para motores de baja velocidad, los modelos VNT y AVNT aceleran mas rápido el turbo e incrementan la presión de inyección comparado a los turbos convencionales. Esto permite una mayor inyección de combustible y la generación de un mayor torque.

Bajo consumo de combustible y menores emisiones

Una menor presión de escape, disminuye de manera directa el consumo de combustible, mediante la reducción de las pérdidas de bombeo. Al optimizar la presión de inyección regulada mediante los mecanismos de control del motor, mejoran la economía del motor en cuanto al consumo de combustible y reducen las emisiones a lo largo de todo su rango de operación. Particularmente para los vehículos comerciales, el AVNT, puede ser utilizado para manejar la válvula EGR (exhaust gases recycle) a través del control delta P. El AVNT también puede ser utilizado de instrumental controlando varios parámetros para optimizar las propiedades de los gases de escape.

Mejora en el frenado

Por último, cerrando los álabes, se incrementa la presión de escape y se sobrecarga la alimentación del motor, que se traduce en un incremento importante del poder de frenado para cualquier tipo de sistema de frenos.

 A continuación, fotos de la geometría variable.