Sin duda, el golpeteo es el mayor enemigo de cualquier motor de alto rendimiento, pero aún así, un gran porcentaje de preparadores lo ignora o lo malinterpreta.
Desde que empecé en el mundo del tuning, he defendido firmemente el uso de sistemas de detección de detonación de audio de alta calidad en cualquier proyecto, pero hay varios preparadores que no están de acuerdo, afirmando que para ajustar el motor de forma segura solo se necesita un banco de pruebas con carga y una lectura de par precisa y sensible. Sería ideal que así fuera, ya que instalar un sensor de detonación en un motor antes del tuning puede ser complicado y llevar mucho tiempo, sobre todo en un compartimento del motor moderno y estrecho. Analicemos la situación con más detalle, pero antes debemos repasar qué es la detonación y qué pretendemos lograr al optimizar el avance del encendido.
En este artículo: ¿Qué es el avance de encendido? | ¿Qué es el picado de bielas? | ¿ Se puede detectar el picado de bielas solo con el par motor? | ¿ Por qué las lecturas de par motor no detectan el picado de bielas ? | ¿Por qué necesita un sistema de detección de picado de bielas?
¿Qué es el avance del encendido?
Aquí hablamos de motores de encendido por chispa, donde, como su nombre indica, la combustión se inicia mediante una chispa. El avance del encendido describe el número de grados de rotación del cigüeñal con respecto al punto muerto superior (PMS) en la carrera de compresión en el que se produce la chispa. Si bien normalmente el encendido se produce antes del PMS (PMS), en algunos casos puede ocurrir después del PMS (PMS). El objetivo es sincronizar el encendido para lograr la máxima presión en el cilindro en el punto correcto del ciclo del motor, con el fin de generar el máximo par motor en el cigüeñal. Este punto se conoce como sincronización mínima para el mejor par motor (MBT), también denominada sincronización para el máximo par de frenado.
La mayoría de las personas que desconocen el funcionamiento de un motor suponen que, al producirse la chispa, el combustible y el aire en el cilindro simplemente explotan, como si fuera un cartucho de dinamita. En realidad, la combustión es un proceso relativamente lento y gradual en el que un frente de llama se propaga desde la bujía, quemando el combustible y el aire sin quemar que encuentra a su paso por la cámara de combustión. En condiciones normales de combustión, el frente de llama puede moverse a una velocidad de entre 0,5 y 80 metros por segundo, dependiendo del diseño del motor, el tipo de combustible, la relación aire-combustible y la velocidad del motor. El resultado es un aumento de presión relativamente suave y gradual dentro del cilindro. Nuestro objetivo es que la chispa se produzca de forma que la presión máxima en el cilindro se alcance aproximadamente a los 16 grados después del punto muerto superior (PMS), donde podemos lograr la máxima palanca mecánica en el cigüeñal y, por lo tanto, el máximo par motor. Este es el objetivo del ajuste del avance del encendido. Sin embargo, en algunos casos, se producirá detonación antes de alcanzar el punto muerto superior (PMS), y en esta situación decimos que el motor está "limitado por detonación".
¿Qué es Knock?
El golpeteo, o detonación, es una condición de combustión anormal que ocurre después de que la chispa inicia la combustión. A medida que el frente de llama se mueve a través de la cámara de combustión, el calor y la presión en su interior aumentan. En algunos casos, este aumento de calor y presión puede ser suficiente para que bolsas de gases residuales (combustible y aire sin quemar) se autoenciendan o se produzca una combustión espontánea. Cuando esto sucede, el resultado es una explosión en lugar de una combustión controlada. A diferencia de la combustión normal, la detonación es como la explosión de un cartucho de dinamita. La velocidad del frente de llama resultante del golpeteo es supersónica y puede alcanzar más de 1000 m/s, lo que produce un aumento drástico y repentino de la presión en el cilindro. Estos picos de presión dan lugar al sonido de "golpeteo" que se puede oír. Esto se debe a que la estructura del motor resuena en respuesta al pico de presión, de forma similar a como se oiría si se golpeara el motor con un martillo.
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¿Se puede detectar el picado de bielas solo a partir del par motor?
Ahora que hemos cubierto los conceptos básicos, analicemos la creencia de que la detección de detonación no es necesaria. Recordemos que es la presión en el cilindro la que se utiliza para generar par en el cigüeñal. El punto donde se alcanza el pico de presión es clave. Si la presión alcanza su pico demasiado pronto, resulta contraproducente: la presión en el cilindro se opone al pistón mientras este aún se mueve hacia arriba. Esta es la base de la teoría de que la detonación puede detectarse únicamente a partir del par motor. Cuando se produce la detonación, los picos bruscos e instantáneos de presión en el cilindro son contraproducentes y, por lo tanto, el par motor total disminuye, de forma similar a si simplemente adelantáramos demasiado el encendido en un motor sin limitación de detonación.
Esta teoría es válida hasta cierto punto, y en algunos motores el par motor disminuye al inicio de la detonación. Sin embargo, en mi experiencia, esto ocurre en la minoría de los casos. En la mayoría de las ocasiones, al adelantar el encendido en un motor con limitación por detonación, observaremos que el par motor sigue aumentando incluso cuando el motor está detonando. Analicemos el porqué:
¿Por qué fallan las lecturas de torque?
Esto se debe a dos razones: la primera es que, por lo general, un cilindro empieza a detonar antes que los demás. Esto puede deberse a tolerancias de fabricación, a la distribución de aire/combustible o a la distribución del calor en el motor. En este caso, es posible que el par motor disminuya en el cilindro que detona, mientras que los demás cilindros aún muestren un aumento en su par. El efecto neto es un aumento general del par motor a pesar de la detonación de un cilindro, por lo que veremos un incremento en el par indicado en el dinamómetro.
Otra razón por la que esta técnica es defectuosa es que un motor con una limitación de detonación muy pronunciada (como muchos motores turboalimentados de producción que funcionan con gasolina convencional) tendrá un avance de encendido significativamente retrasado con respecto al punto ideal. Esto provoca que la presión máxima en el cilindro se produzca mucho más tarde de lo deseado, y que además sea significativamente menor que la que se obtendría si el avance de encendido se optimizara al punto óptimo. En esta situación, si los picos de presión causados por la detonación se producen en el momento adecuado del ciclo del motor, pueden incluso generar una mejora en el par motor en lugar de una disminución.
¿Necesita un sistema de detección de golpes?
A lo largo de los años, he experimentado varias situaciones en las que un motor mostraba un aumento considerable del par motor en el banco de pruebas, al tiempo que sufría detonaciones, audibles mediante mi equipo de detección de picado y visibles a través del sistema digital de detección de picado de la ECU. Si quieres asegurarte de que tu puesta a punto sea segura y fiable, no basta con la lectura del par motor en el banco de pruebas. Si te tomas en serio la puesta a punto y quieres mantener los motores en buen estado, invertir en un sistema de detección de picado de calidad es fundamental.
No intentarías ajustar un motor sin un medidor de relación aire-combustible de banda ancha, entonces, ¿por qué intentar ajustarlo sin una forma de detectar con precisión el picado de bielas?
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