MISMO MOTOR, DIFERENTE POTENCIA: EL
DESTORNILLADOR Y LOS CABALLOS
Sí
así es. Todavía recuerdo alguna homologación de potencia en el laboratorio del Ministerio de Agricultura, la EMA. Se llevaba una unidad estándar, no preparada
especialmente, incluso el laboratorio podía elegir una unidad cualquiera de las
que estaban en la campa recién fabricadas.
Al
iniciarse los preparativos del ensayo, íbamos observando la potencia entregada
por esa unidad, entonces y antes del ensayo oficial teníamos capacidad para
modificar la entrega de combustible y así sacar algún caballo extra. Un
ingeniero y un mecánico se encargaban de ir modificando la entrada de combustible
para obtener la cifra de “caballos” que desde la empresa se nos solicitaba. También se podía optar por modificar otros parámetros, sobre todo de la presión de soplado del turbo.
Hoy los
motores han evolucionado, no me atrevo a decir que han "mejorado" aunque si lo han hecho en algunos aspectos como en emisiones, consumos, pero no en otros como resistencia, vida útil...En fin, hoy, y por hacer una afirmación "general", los motores “están más apretados”. Para el mismo cubicaje dan más potencia. Esto es así entre otras cosas por la evolución de los sistemas de inyección diésel: bombas lineales, bombas rotativas, Common-Rail, inyector-bomba.
¿Y qué ha pasado con la potencia? pues que lo de sacar potencia a base de destornillador "es el pasado"; en el presente se hace con electrónica. Pero ¿esto es así o es un
“bulo” y tras esa “cortina electrónica” todo sigue
siendo igual?
Speed is a question
of money. How fast do you want to go?: En la tabla adjunta se
observa como 3 fabricantes diferentes ofrecen el mismo motor para diferentes
modelos y en cada modelo entrega una potencia diferente ¿como se hace?
Se puede inyectar más combustible, pero también se puede pulverizar mejor el combustible inyectado, o aumentar la presión de los turbos... al final algunos componentes empiezan a cambiar tanto que ya entonces te preguntas si ¿en realidad es el mismo motor?
Se puede inyectar más combustible, pero también se puede pulverizar mejor el combustible inyectado, o aumentar la presión de los turbos... al final algunos componentes empiezan a cambiar tanto que ya entonces te preguntas si ¿en realidad es el mismo motor?
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| Cambiando inyectores |
Además
¿esto tiene límite? Si, claro que hay límite. No se puede seguir pidiendo más y más
potencia a un motor dado. Hay una cosa clara que el lector debe tener en
cuenta: potenciar un motor puede reducir la vida de algunos componentes puesto
que están sometidos a mayor estrés.
RELACIÓN AIRE COMBUSTIBLE
Relación
estequiométrica: El primer paso para conseguir “más potencia” con el “mismo
motor” está en alterar en la cámara de combustión la relación de la mezcla
aire/combustible (relación estequiométrica) En principio el motor más potente
“gastará” más pues hay que enriquecerle en combustible aunque esto es muy
general y en ocasiones se consigue alterando la fase de inyección de combustible
dando más velocidad en “el frente de llama” un instante antes de saltar la
explosión, pero con cuidado para evitar “detonaciones” y “picados”.
Lo que pasa es que en una bomba mecánica la entrada de gasoil se produce
jugando con las agujas y las cremalleras para dar más caudal de combustible. En
la actualidad hay que tener en cuenta la Unidad Electrónica de Control (ECU)
que cuenta con una serie de sensores.
La ECU dispone de unos “mapas” motor que es una “cartografía” de inyección que introduce el fabricante tras muchos meses de ensayos. Las señales de los sensores (temperatura del refrigerante, del aire de admisión, de las revoluciones, de la posición del pedal…) y el “mapa” motor decide cuanto combustible dosificar.
La ECU dispone de unos “mapas” motor que es una “cartografía” de inyección que introduce el fabricante tras muchos meses de ensayos. Las señales de los sensores (temperatura del refrigerante, del aire de admisión, de las revoluciones, de la posición del pedal…) y el “mapa” motor decide cuanto combustible dosificar.
La dosificación de combustible está comandada por el caudalímetro o
algún dispositivo similar como el Alpha-N (α-N) que se coloca en los motores de
gasolina (en diésel no conozco si existe) El caudalímetro es un sensor que mide
la cantidad de combustible gastado (descuenta el retorno) y que se coloca en la
línea de alimentación.
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| John Deere Power Tech PSS |
La ECU recibe información de multitud de sensores y actuar en función de
la información que le proporcionan y es capaz de actuar incluso con la
variación de presión barométrica (a mayor altura la cantidad de oxígeno es
menor)
Inyectores: Es uno de los componentes
que más van a influir. Podemos encontrar el “mismo motor” pero con inyectores
de mayor tamaño. También se puede actuar con el número de pulsos que a la
postre significa el tiempo de apertura (echando combustible) del inyector o
incluso subiendo la presión de inyección en el common rail.
Si necesitamos inyectar más combustible y mantenemos el inyector pequeño
entonces se debe aumentar el tiempo de inyección, es decir se comenzará a
inyectar antes de que la válvula de admisión haya abierto y se finaliza más
tarde incluso cuando la válvula de escape haya cerrado y de esta forma ya se
tiene el colector de admisión “cargado” para el próximo ciclo. Seguro que se
han ganado algunos caballos pero que si no son suficientes se deberá escoger en
principio un inyector más grande o bien aumentar la presión de inyección
(common rail de 1600, 1800, 2000 y hasta 2500 bares)
PRESIÓN Y TIPO DEL TURBO
Presión: El segundo parámetro es actuar sobre la presión de soplado del turbocompresor. El turbo lo que hace es
aumentar el rendimiento volumétrico o lo que es lo mismo meter más
aire-combustible que lo que cubica cada cilindro (del orden de 1,2 hasta 4 en
motores turbo de competición) Hablar de ganancia del 20 o incluso el 30 % por
variación de la presión de soplado son cifras habituales.
En turbos de motores agrícolas donde mejor se nota el incremento de
potencia es en la zona alta de revoluciones.
Por supuesto no se puede incrementar la presión del turbo todo lo que se desea porque eso incluye reducir la vida y la fiabilidad del motor pero en órdenes de 1,2-1,5 no se perderán demasiados “tornillos” por el camino.
En motores con válvula de descarga, wastegate, la presión de tarado de la válvula, y por lo tanto margen superior de soplado del turbo, se puede modificar incluso con un destornillador (pues se actúa sobre un muelle y un diafragma) De esta forma se modifica para que abra más tarde o lo que es lo mismo el turbo está soplando más tiempo en altas revoluciones. Con esto se suben bastantes caballos en la zona alta de la curva de potencia. La ECU hace lo mismo que nosotros con el destornillador pero actuando sobre un solenoide en vez de sobre un tornillo.
Tipo y tamaño: Los turbos suelen ser de dos tipos, los que están accionados de forma mecánica o los que aprovechan la energía de los gases de escape (centrífugos). Yo en tractores solo conozco estos últimos. En realidad el compresor centrífugo se monta por primera vez en un motor alternativo por Rudolf Diesel. Para aumentar la potencia del motor lo que se hace es incrementar el
tamaño del turbo pero evitando el denominado turbo-lag (el retraso en la
respuesta) bien colocando varios turbos en serie. El primer turbo es pequeño
para tener poca inercia y que enseguida entre a funcionar. Mientras el turbo
grande tiene más inercia y eso le confiere un cierto retraso y se colocará para
dar potencia en la parte alta del cuentavueltas.
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| Turbina de geometría variable |
Otra mejora a la que se recurre es colocar turbos de geometría variable
(VTG) así se reduce los inconvenientes del turbo y se potencian sus ventajas.
Los motores más “especificados” de los tractores los incorporan.
Intercooler: Las actuaciones de elevar la presión de soplado conlleva elevar la temperatura del aire en el colector de admisión y eso puede reducir la ganancia de potencia por lo que también se incluirá cambios en el intercooler o añadirlo si es que el motor más pequeño no lo tiene.
COMBUSTIÓN
En la etapa de combustión lo que se busca es sacar el máximo potencial a
la mezcla aire-gasóleo que ya se dispone.
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| Mapa de encendido y combustión |
En esta etapa también la ECU tiene en memoria los mapas de combustión y
escoge de su base de datos el mapa más lógico en función de las necesidades
(mínimo consumo, máxima potencia, extrapotencia…)
Hay un
parámetro que influye mucho en esta combustión y es la forma y el tamaño de la
cámara de combustión. Hay muchas ocasiones donde el fabricante con el mismo
“bloque motor” consigue motores diferentes cambiando la forma de la cabeza de
los pistones o de la culata.
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