ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITOCARRERA DE INGENIERIA Y MECÁNICA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

TS CONTROL DE PONTECIA MECH Y MEC

CONTROL DE POTENCIA DE MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA (MECH)

Los chips de performance le suministran al vehículo una fuerte dosis de potencia. Hay tres tipos de chips de performance, cada uno con sus propias características y capacidades. Sin embargo, a pesar de todas sus diferencias, hay algo en común y es la potencia para mover su automóvil con más performance a niveles que pueden asombrar. Son tres los tipos fundamentales de chips:

El "módulo de control":

Un módulo de control se enchufa directamente en la porción troncal de su sistema eléctrico, ubicándose justo entre los datos de los varios sensores y la computadora del auto. El módulo intercepta los datos antes de que tengan la posibilidad de alcanzar la computadora de abordo. Entonces, analiza la información, determina los ajustes apropiados para la mezcla entre el aire y combustible, el tiempo para la chispa de encendido y otras funciones clave y entonces recién los envía a la computadora de abordo. Un módulo de control distribuye datos precisos, hace un tuneo inmediato para su motor debido a que está siempre conectado en constante lectura e interpretación de los datos obtenidos por los sensores.

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Cada módulo de control esta programado específicamente para conseguir el máximo de salida y eficiencia según el modelo específico de su automóvil, marca y año, tomando en consideración la medida del motor, el tipo de transmisión y las medidas de sus ruedas. Lo que es más, muchos módulos de control vienen en diferentes niveles de potencia o estadíos. De tal modo, usted puede elegir el monto perfecto de potencia para sus hábitos de manejo particulares. Muchos de los módulos de control para motores diesel tienen monitores opcionales en la cabina que muestran en pantalla hasta dos segundos de lectura de información crítica del motor como acción del turbo, temperatura del combustible en el motor y revoluciones por minuto. Algunos muestran el tiempo de aceleración de 0-60 millas y el tiempo para el cuarto de milla y le da a usted en el momento un control de las diferentes variables. Para mejores resultados, usted querrá usar un combustible de más alto grado, con más octanos, como 91 o más. Instalar un módulo de control es simple y no le lleva más de 15 minutos. Tienen un medio de acople que se enchufa directamente en su computadora de abordo, no hace falta soldar ningún contacto, tampoco hace falta perforar o desplazar otras partes. Luego de que todos los cables se encuentren conectados, usted no tiene de que preocuparse ajustando nuevamente el módulo, a menos de que desee volver a la instalación que trae de serie su automóvil.

"Programadores de potencia":

Como los módulos de control, los programadores de potencia reconfiguran su computadora de abordo para lograr una mejor performance y alcanzar niveles más altos, pero ellos operan de un modo distinto. En lugar de estar instalado permanentemente en su sistema eléctrico, el programador de potencia como un super chip es un dispositivo para enchufar y hacer funcionar. Antes de alcanzar el camino, usted conecta el programador de potencia a su puerto OBD-II el que está a la mano justo debajo del tablero de instrumentos. Entonces, debe responder varias preguntas sobre su vehículo, cualquier modificación que le hubiera realizado y que nivel de potencia desea. Basado en como usted responde a las preguntas, el programa acomoda unos ajustes con instrucciones para la computadora del vehículo. El nuevo programa de operación solamente necesita ser definido una vez, de tal modo usted lo tiene como empaquetado en el programador de potencia o puede experimentar ajustando algunas variables y modos.

Lo mejor de todo es que todo el proceso solamente toma 10 minutos y las herramientas que necesita son apenas sus dos manos. La ventaja de los programadores de potencia Hypertech es que le brindan un gran control del tuning de su sistema. Por ejemplo, usted podrá recalibrar su computadora de abordo por cualquier cambio en la medida de los neumáticos, velocidades a desarrollar y otras variables. Estos cambios afectan dramáticamente la performance de su vehículo, pero su computadora no lo puede calcular a menos que usted use un programador de potencia para comunicarse con ella. Más aún, muchos de los programadores de potencia le permiten tunear su motor para aprovechar el combustible con número regular de octanos en lugar de usar 91 octanos o un combustible de grado superior.

"Sistema de administración del encendido" (EMS):

Si usted quiere controlar totalmente el sistema computado de su automóvil y no solamente reprogramarlo, entonces un EMS es una completa sustitución para su computadora de abordo de serie, le brinda un comando virtualmente ilimitado de cada aspecto del sistema de control del vehículo. El "sistema de administración del encendido" está diseñado para personalizar su auto, camión o camioneta a sus especificaciones exactas. Para todos los que saben sobre el trabajo interno de todo el tren de marcha, sólo un EMS permite un control total de cada detalle al minuto, desde el radio entre aire/combustible y el control de inyección del combustible, hasta el manejo del óxido nitroso, húmedo o seco.

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Usted monta el EMS en el compartimiento del motor y una vez asegurado, simplemente desenchufa los cables de su vieja computadora y los enchufa dentro del nuevo dispositivo. Esos cables sincronizan su EMS con todos los sensores del vehículo, de tal modo tienen una inmediata conexión con todos los datos provenientes de cada parte crítica de su automóvil. Este usa las lecturas de los sensores para hacer correr el motor a un nivel más alto. Usted incluso puede enchufar su computadora portátil en el EMS para ver la información de la performance y hacer correcciones, aplicando cambios cuando maneja. Seguramente, un módulo de control, un programador de potencia o un EMS lograrán desarrollar una gran ganancia en HP, torque y eficiencia, pero usted está inquieto de como es todo el trabajo que logra eso. Para la mayoría de las partes de performance, el propósito es más potencia. Usted puede visualizar y oír un sistema de escape de un Hot Rod trabajando duro y puede tener en sus manos los caños y los cabezales, en cambio un chip de performance existe en el mundo invisible de los pulsos eléctricos y los códigos binarios. Para entender el proceso del chiptuning, se necesita saber dónde y cómo se realiza la optimizaciòn. La optimizaciòn se efectúa o bien en la unidad de control del motor (desmontada) o bien mediante la interfaz de diagnóstico del vehículo (puerto OBD-II). Esto quiere decir que el motor en sí no se modifica, sino que se modifica únicamente el chip (EPROM) responsable de la gestión del motor.

Funcionamiento de la unidad de control del motor (Engine Control Unit, ECU)

La unidad de control del motor básicamente consiste en uno o varios microordenadores de alto rendimiento. Éstos determinan y ajustan los valores para diferentes funciones de regulación. El microordenador procesa los datos de un programa que está almacenado de forma permanente en el chip de memoria (EPROM). En motores de gasolina, la función principal consiste en determinar la cantidad de inyección requerida y la mayor cantidad de inyección posible. La cantidad de inyección depende de la cantidad de aire admitido, dado que la relación aire/combustible tiene que ser exacta para un rendimiento óptimo del catalizador. También hay que determinar el momento en el que se enciende la mezcla comprimida. Si el encendido se produce demasiado tarde, aumenta el consumo; si se produce demasiado pronto, el motor empieza a pistonear. Además, la gestión del motor soluciona muchas otras cosas.

En motores gasolina hay que tender a saber buscar la potencia, como se entrega, donde se entrega, depende de que prestaciones queramos saber donde las tenemos o donde a cambio de mas suavidad y menos prestaciones tendremos menos consumo. En los motores gasolina el par, desde mi punto de vista y mi concepción de dichos motores, sobra, sobra porque tenemos revoluciones, tenemos mas cv a mas revoluciones y podemos llevar marchas a velocidades mas altas que un diesel.

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Hay que observar como es el comportamiento del motor 1.6 del Ford Focus, y eso lo podemos ver en esta grafica. La linea punteada es la del motor 1.6 que es el que nos interesa. Desde 1000rpm vemos como la potencia va aumentando linealmente hasta llegar a las casi 7000rpm en las que esta el corte. En bajas revoluciones, hasta unas 4000, tendremos suavidad, menos potencia y sobretodo menos consumo. No hay que exijir potencia innecesariamente, hay que tener cabeza y saber mover el coche segun la franja que nos interese no hay que subir innecesariamente de vueltas pero cuando haya que subir de vueltas se hace sin contemplaciones.Este motor 1.6 tiene una gran peculiaridad que me encanta, un detalle en el comportamiento de este motor que ya no solo me pueda gustar sino que se le puede sacar mucho rendimiento. Observemos la grafica a unas 5500rpm ahí, en esa posición, disponemos de la potencia máxima del coche, 100cv medidos según corrección ISO 1585 (*). A partir de aquí los cv se mantienen lo que nos permite poder seguir acelerando sin perdidas de potencia por llegar a zona roja. Si muchos motores pierden potencia al acercarse a la zona roja y desde la zona roja se gana muy poco hasta llevar al corte, aquí en este caso los 110cv los mantenemos linealmente hasta el corte a unas 6850rpm. Esta peculiaridad nos permite poder llevar una 3ª a una misma potencia y sin perdidas tanto si vamos a 120km/h como si vamos próximos al corte a 145km/h, debido esto se puede hacer esas estiradas en 3ª que es capaz de hacer el Focus 1.6 las cuales nos llevan linealmente hasta el corte a 145km/h reales los cuales equivalen a unos 155km/h de marcador.Con motores gasolinas el par poco tiene que ver, hay que buscar la potencia mediante el uso de la palanca de cambios, esa palanca de cambios que en gasolina tiene un amplio margen de utilización en cada marcha es donde vamos a poder encontrar ese "par" pero en gasolina en vez de diesel. Se puede ir a 80km/h en 5ª pero no hay que buscar prestaciones a esa velocidad, el gasolina no nos da par pero nos la posibilidad del margen de utilización de varias marchas, es decir, en gasolina si queremos afrontar una maniobra a 80km/h en 5ª disponemos de nada menos que 3 posibilidades o en casos excepcionales casi 4.La primera posibilidad consiste en seguir en 5ª, en 5ª dispondremos de poca aceleración pero si podemos afrontar la maniobra de una forma suave pues tampoco hay que buscar prestaciones innecesarias, se afronta en 5ª marcha y no ha pasado nada.

La segunda opción y mas rápida es bajar a 4ª, en 4ª disponemos de mas aceleración, y a la vez disponemos de la marcha que nos llevara a la velocidad máxima (a no ser que sea cuesta abajo o llano sin viento en contra). Esta marcha nos permite empezar a empujar muy dignamente en 4ª y a 80km/h y llegar hasta 200km/h de marcador, pero llegar a mas en cada momento, es decir, empieza más suave pero ira a mas hasta llegar a los 200km/h.La tercera opción consiste en reducir a tercera. Se reduce a tercera, se pisa a fondo y asi como en esta marcha podremos hacer un 80-120 que envidiarian muchos diesel de misma potencia tambien nos podemos permitir el llegar a 155km/h sin perder empuje. Es aqui donde hay que buscar el 80-120 de un gasolina, todas las mediciones de recuperaciones de 80-120 en 4ª y en 5ª que acostumbran a hacer las revistas no es ni mas ni menos que buscar que el diesel jusgue con todo a su favor, juega con que a esa velocidad es donde es capaz de dar mucha potencia, por eso supera y por bastante a un gasolina. Si ponemos cada motor en su marcha correcta ya afrontamos con un diesel y un gasolina de parecida potencia la recuperacion de 80-120 veremos como gana el gasolina porque cada uno en su punto correcto para buscar la potencia a 80 resulta que el gasolina gana. Ahora bien, si hacenos que el gasolina juegue en las condiciones que el diesel es poderoso entonces pierde el gasolina, pero no perderia si se hicieran las cosas justas, pierde poruqe se pretende que compita en las condiciones del diesel. ¿porque no se hace al reves?, que el diesel compita en las condiciones del gasolina, claro, ahi no puede.Como ultima y extrema opcion para ganar el maximo empuje al principio estaria el llevar la segunda hasta el final, ponernos a casi 100km/h de marcador, ahi cambiar rapidamente a tercera y pisar a fondo. Se gana algo si el cambio se realiza rapido y es recomendable dicha maniobra para sacar lo maximo en un momento dado y que fuera necesario.En resumen, hay que tener claro donde empuja cada marcha, siempre aproximadamente pero es parecido a los datos que doy a continuacion segun subiedas de 30km/h. La 2ª empuja muy bien desde 60 hasta los casi 100km/h de marcador. La tercera lo hace desde 90km/h hasta los 155km/h de marcador, la cuarte empuja desde 12km/h hasta la velocidad maxima en la mayoria de los casos y que sera los 200km/h de marcador y por ultimo la 5ª empezando a empujar desde 150km/h puede llevarnos hasta los 210 de marcador en llano y

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sin viento ni a favor ni en contra. El tema de la 5ª marcha en un gasolina hay que tenerlo claro, si se buscan prestaciones la 4ª se lleva hasta que se acabe y solo alli se metera la 5ª. Es decir, la 5ª es de consumo en los gasolinas, no hay que ver la 5ª como una marcha de prestaciones.Hablar de la entrega de potencia en un gasolina acaba resumiendose de una forma facil, en este y bueno parecido en todos, por debajo de 4000rpm tenemos suavidad, tenemos menos consumo, tenemos ausencia de brusquedades. Si se quieren prestaciones lo primero es poner una marcha que ponga el motor a 4000rpm y desde ahi hasta el final o hasta que llega la zona roja que empieza a perder potencia el motor se mantendra la marcha y nunca se cambiara a la siguiente.

El sistema VALVETRONIC El sistema VALVETRONIC modifica de modo continuo la carrera de las válvulas de admisión, con lo que los motores ya no necesitan mariposa. Ello significa que BMW ha logrado incorporar en sus propulsores una tecnología muy avanzada que, por su trascendencia, únicamente se puede comparar con el paso del carburador a la inyección electrónica, de la tecnología de dos válvulas a la de cuatro o del control mecánico al control electrónico del motor. El sistema VALVETRONIC consigue que el motor consuma menos y emita menos gases contaminantes, sea más dinámico y responda de modo más espontáneo, sin importar la calidad del combustible. Estas son ventajas evidentes que el cliente sabrá apreciar. A todo ello se suma un funcionamiento más sedoso, ya que las válvulas ejecutan movimientos mínimos.

Antes, el uso del acelerador en un motor a gasolina implicaba una solución que pretendía conjugar el nivel de consumo más bajo y la menor emisión de gases contaminantes posibles con la máxima potencia, el mayor par motor y el mejor confort factibles. El sistema de control parcialmente variable de los árboles de levas ya significó una mejora para la obtención óptima de valores correspondientes a estos parámetros. El sistema Bi-VANOS de BMW es la evolución más avanzada que hasta ahora se ha conseguido de este sistema, ya que permite optimar dichos parámetros a un nivel muy alto.Sin embargo, la mariposa se oponía a una reducción adicional del consumo. La mariposa inhibe el libre flujo del aire desde que existen motores a gasolina, ya que se encarga de regular la potencia del motor. Sin esa mariposa, un motor convencional tendría que conducirse pisando el acelerador siempre a fondo. Si la mariposa no está completamente abierta, provoca una pérdida de potencia y, en consecuencia, un mayor consumo relativo de gasolina. También el sistema Bi-VANOS de BMW permite incidir en los tiempos de abertura iniciales y finales de las válvulas, pero la regulación de la

potencia del motor es mínima.

Control de la potencia mediante la carrera de las válvulas

La VALVETRONIC sustituye a la mariposa y se encarga de regular de modo variable la carrera de las válvulas de admisión modificando el movimiento de las levas y, en consecuencia, el paso libre de las válvulas. El sistema funciona de la siguiente manera: entre el árbol de levas y la pareja de válvulas de admisión de cada cilindro hay una palanca intermedia. Su distancia frente al árbol de levas se modifica de

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modo continuo mediante un eje excéntrico accionado eléctrica-mente. Según la posición de dicho eje, cambia la elevación de las levas y, en consecuencia, la carrera de las válvulas es mayor o menor, según el caso. Este método de control de la carga sin mariposa redunda en un consumo menor. Concretamente, el consumo disminuye en 10 por ciento en el ciclo de conducción de mayor relevancia para el cliente. En términos generales se puede afirmar que cuanto más se conduce a bajas revoluciones siendo también baja la carga, tanto mayor es el ahorro de gasolina en comparación con otros sistemas. Ello significa que las ventajas de la VALVETRONIC son claramente mayores que aquellas de sistemas de variación parcial, como Bi-VANOS o taqués acoplados.

CONTROL DE POTENCIA DE MOTORES DE ENCENDIDO POR COMPRESION (MEC)

En motores diesel modernos, la cantidad de inyección se determina dependiendo de la masa de aire admitido, de la presión del aire, de la temperatura exterior, de las revoluciones y de la carga. Esto es necesario para cumplir las normas sobre las emisiones de gases de escape vigentes. Para vehículos turbo es preciso, además, determinar exactamente la presión de admisión y el volumen de admisión del turbocompresor en función de la admisión y de las revoluciones. Los datos necesarios para el control también son almacenados en el EPROM. En base a éstos (diagramas de características), la unidad de control del motor calcula la cantidad de inyección posible o necesaria para una velocidad bajo una carga determinada.

Unidades de control del motor y sus funciones

El rapidísimo desarrollo de la tecnología en las últimas dos décadas también afectó al automóvil. Evidentemente, las nuevas tecnologías favorecen en gran medida a la industria del automóvil, pero ante todo

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benefician al consumidor. Esto se nota sobre todo en el desarrollo de coches potentes con bajo consumo, un comportamiento de conducción muy bueno y una gran seguridad. Hoy en día, los fabricantes equipan los vehículos modernos casi exclusivamente con sistemas electrónicos de gestión del motor. No importa si se trata de una inyección central comparable con un carburador, una inyección multipuerto - mucho más eficaz – o una inyección directa diesel con el sistema Common-Rail con limitación de admisión. El desarrollo más importante en este campo es la unidad de control del motor. La unidad de control del motor se encarga de toda la gestión del motor. Controla, dirige y regula todas las funciones importantes del vehículo. En todo momento, tiene en cuenta el estado de carga del motor en función de las revoluciones y de las condiciones del entorno (temperatura externa, densidad atmosférica, temperatura del motor etc.). Esto se hace posible gracias a antenas y sensores adecuados que registran con gran precisión los datos de funcionamiento y de conducción, como, por ejemplo, presiones, temperaturas, revoluciones, velocidad y masas de aire. Ahora, la unidad de control del motor procesa los valores memorizados en un chip (EPROM) con todos los diagramas de características y los criterios para la inyección, el encendido, la presión de admisión y el lambda (la relaciòn/ratio/proporciòn aire-combustible) establecidos. De esta forma se determina por ejemplo constantemente, en función del estado de carga y de los parámetros del entorno, el momento del encendido así como la cantidad de combustible óptimos en combinación con el momento de inyección ideal, así como la presión de admisión adecuada. En el chiptuning, estos datos se optimizan. Es decir, que se miden los diagramas de características para la inyección (en motores de gasolina también el encendido) y la limitación de admisión que se encuentran en interdependencia en todo el régimen de revoluciones. A continuación son analizados y se modifican en función de la carga y de las revoluciones dentro del margen de tolerancia mediante una programación por ordenador precisa. Este proceso permite que la potencia y el par motor máximos se encuentren en un equilibrio óptimo siempre considerando la longevidad del motor, así como el consumo mínimo posible de combustible. De esta forma, se obtiene una mayor potencia del motor y, sobre todo, un par motor mucho más desarrollado. En motores turbo se puede lograr un aumento de potencia y del par motor de entre un 20 y un 30% más, y en motores de aspiración normales entre un 8 y un 12% más. La aceleración, la agilidad y la velocidad máxima mejoran considerablemente. En conjunto, el motor se nota más vivo y más potente, manteniendo la misma utilidad cotidiana que un motor de serie, siempre y cuando el tuning sea moderado, se haga un uso responsable del vehículo y se procure un mantenimiento regular.

Las funciones más importantes de la unidad de control del motor que se optimizan gracias al chiptuning son:

Ajuste del encendido Para aprovechar el combustible de forma que ahorre energía y sea eficaz, es importante calcular en cada momento el punto de encendido correcto en función de las revoluciones, de la carga, de la temperatura así como de otros parámetros de control. En un motor diesel se calcula la presión de inyección óptima.

Inyección de combustible En función de la masa de aire, de las revoluciones, de la carga y de otros factores de corrección existentes, la electrónica calcula el tiempo y la cantidad de inyección necesarios. Con ello se garantiza una reducción del consumo de combustible, una disminución de la emisión de sustancias contaminantes así como un aumento de la potencia específica del motor.