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AUMENTAR POTENCIA EN UN MOTOR ATMOSFÉRICO

 

autor: jjhv@arpem.com
 

 

Los motores turbos son relativamente sencillos de potenciar, para ello se eleva su entrega de par a base de incrementar la cantidad de gases introducidos a la cámara de combustión y de quemarlo mejor con mayor valor de presión media, lo que redunda en una mayor potencia y además en un mejor rendimiento.

En contra solo existe el mayor trabajo que se le solicita al motor desde el punto de vista de esfuerzos y desde el punto de vista térmico, es de notar que no se suele subir el régimen , sino la entrega de par , lo que significa que hay mas calor en el bloque y culata, con similar caudal de bomba de agua para extraer.

De ahí que en motores de ciclo diesel, donde la detonación no existe como peligro; este aumento de aire y combustible se pueda hacer sin muchas dificultades, la electrónica por otra parte viene a ayudarnos a controlarlo con la ventaja de volver a sus valores originales sin mas que cambiar el programa de la centralita. En gasolina la cosas es mas difícil , pero aún así los sensores de detonación y las gestiones electrónicas integradas de inyección, turbo y encendido los hacen muy fiables y fáciles de aumentar su rendimiento.

De eso se ha hablado bastante y me consta que la gente quiere extrapolar las mismas mejoras a motores atmosféricos, y es de eso de lo que vamos hablar hoy. La posibilidad de aumentar la potencia en motores atmosféricos.

En un motor atmosférico para aumentar su potencia deberemos actuar por las siguientes vías.

  1. Aumentando la respiración en todo su régimen de uso , mediante colectores de admisión y escape con menores rozamientos o mayores secciones.
  2. Aumentando el régimen de uso , mejorando el llenado en regímenes hasta ahora poco eficaces, de esta manera si la entrega de par se mantiene en regímenes elevados, la potencia entregada sube en función del régimen de giro
  3. Mejorando el ciclo de quemado, mediante el adelanto de encendido que aumenta la presión media efectiva sobre el cilindro y reduce la temperatura de los gases de escape, invirtiendo mayor energía en su trasformación mecánica.

Otra forma seria sobrealimentarlo, pero esta implica cambios profundos en el motor, bien porque requiere lubricación ( si es un turbo) o bien porque al mejorar notoriamente el llenado a medio régimen , esto genera una sobrecarga térmica y mecánica importante que no se compensa con el mayor régimen de giro de la bomba de agua ni de la de lubricación.

La sobrealimentación, requiere de igual manera actuar sobre el encendido ( retrasando este) de manera que el pico de presión en la cámara no devenga en detonación, esto empeora el rendimiento ( mayor consumo) pero la ganancia de entrega, por la mejora del llenado, compensa sobradamente su peor aprovechamiento.

La sobrealimentación acarrearía además un exceso de par para la caja de trasmisión disponible y para el embrague, debido a que el régimen de uso no suele elevarse por encima del anterior, tendremos un coche con mucha entrega de par y una caja demasiado multiplicada, lo que da un exceso de potencia aplicada a rueda, y la imposibilidad de desarrollar la velocidad máxima que por potencia le corresponde, su aplicación por lo tanto a menos que sea acompañe de cambio profundos no solo a nivel de motor y de frenos , sino de desarrollos de la caja incluidos, la potencia siempre será desaprovechada por su forma de entrega , es por tanto una solución para mejorar mucho las prestaciones en determinadas maniobras o para una transformación tan profunda y cara que raramente compensa el incremento de precio.

 

Mejora de los atmosféricos

Un motor es un compromiso de llenados y quemados a distintos régimen y a distintas cargas , por eso romper ese equilibrio nos permite con cierta facilidad aumentar la entrega de potencia máxima , aunque a cambio deberemos ceder en entregas en medios y sobre todo en la forma de entregar o el sonido propio del motor.

El cambio de colectores mas cortos en la admisión favorece los llenados a altas vueltas y por lo tanto eleva el par entregado por el motor en altos regímenes, no obstante los coches suelen equiparse con admisiones variables que modifican el recorrido de gases en bajo y alto régimen, si usamos de recurrir a colectores cortos, esto elimina la ventaja de la entrega en medios, por lo tanto tendremos un vehículo mas radical sin tanto empuje en la zona normal de uso.

El cambio de colectores de escape ( de los habituales de fundición a unos de acero) permite que a similares secciones de paso, la salida de gases sea mas fácil por su menor rozamiento con la perdida en el escape , así como su recorrido mas propicio, unos colectores en arquitectura 4/2/1 mejoran el vaciado de la cámaras de gases por la forma de canalizar los mismos. De igual manera aumentar el uso de escapes deportivos mas caros pero de menor resistencia que los de serie, permite un mejor vaciado y por lo tanto llenado de la cilindrada, esto suele permitir elevar la entrega de par en altos regímenes casi sin sacrificio (nada mas que el económico) y permite ganar entre un 5% o un 6% de potencia máxima y mejora en todos los regímenes. Algunos coches (sobre todo versiones deportivas) ya llevan un sistema de escape similar a esto de serie.

 

Cambios en la distribución

Mediante el cambio del árbol de levas ( bien de la admisión, bien del escape , o de ambos) podemos mejorar el llenado de los cilindros aumentando el tiempo que permanecen abiertas las válvulas en el cilindro permitiendo un mejor vaciado y llenado de la cámara.

El aumento del tiempo de dichos ciclos y la sección de apertura de la válvula ( alzado) va a mejorar la entrada o salida de gases a determinada velocidad de giro en virtud de la aceleración de los gases y su inercia cuando dichas válvulas se abren o cierran, de igual manera el tiempo que ambas válvulas permanecen abiertas generando un efecto de succión por parte de los gases de escape que mejore el llenado de admisión , permite que el llenado y el quemado a altos regímenes siga siendo efectivo, por lo que sus revoluciones con entrega de par satisfactoria (elevación de potencia máxima) se hará mas patente.

El aumento del alzado de la leva trae como mejora una mayor sección de paso y un aumento claro del régimen máximo efectivo, pero como contrapartida , cuando el volumen de gases que se maneja sea en un caudal mas reducido ( bajo régimen ) la lentitud de los mismos no permiten aprovechar dicho efecto perjudicando en un motor que se abuse de dicho efecto buscando alto régimen , el uso en regímenes medios o bajos si se modifica el alzado de la válvula perderemos llenado en las zonas bajas del cuentavueltas.

Por lo tanto deberemos tener en cuenta que irnos a distribuciones muy radicales pueden elevar nuestro régimen de giro y aumentar la potencia máxima , pero perjudica notoriamente la entrega en bajos y deberemos ser ecuánimes en nuestra decisión, podemos no obstante llegar a un compromiso en la longitud de colectores que compense de alguna manera dicho efecto.

El cambio de árboles de levas debería llevar aparejada un cambio en los muelles de la válvula y si es posible también en las mismas, si aumentamos el diámetro de la válvulas permitiremos mayor capacidad de respiración , por lo que siempre que sea posible se recurrirá a diámetros de válvulas mayores que no entorpezcan a la configuración de la cámara ni a sus asientos, a su vez y dado que el régimen de giro se elevará , deberemos aumentar la fuerza de los muelles de dichas válvulas o mejor duplicarlos de forma que no se vea afectados por la resonancia ( rebote de válvulas o rotura de muelles) por usarse a una velocidad de giro para los que no se diseñaron.

 

El uso de kit de admisión directa

Estos elementos se aprovechan de la menor perdida de carga en el filtro de forma que con similar presión de alimentación externa se consiga mejores llenados efectivos de cámara, esto que tiene su lógica... no siempre tiene que ser bueno.

Si en los motores turbos un kit de admisión directa a duras penas mejora algo que no sea el esfuerzo de bombeo del turbo, por hallarse este como elemento intermedio entre atmósfera y cámara y compensar sobradamente las perdidas en filtro.

En uno atmosférico dicha ganancia si puede entenderse como tal, pero deberemos analizar también la disposición de la toma. Si sustituimos una toma directamente del exterior de aire fresco e incluso forzado hacia el filtro, por un kit que tome del compartimiento motor, dicha ganancia puede disiparse por el efecto de la mayor temperatura de los gases de entrada y su menor densidad de oxigeno. Así que seremos cuidadosos con su instalación y atenderemos a la zona donde se suministra. Dentro de esto , la perdida de carga será menor y se acusará mejora principalmente a alto régimen , debido a que la forma de los colectores de los vehículos de serie se piensa para mejorar el llenado a medio régimen y reducir el ruido de admisión , siendo la ganancia de potencia un objetivo mas secundario en el diseño de las tomas de aire.

La mejora de las perdida de carga ( kit de admisión , colectores pulidos o escapes de chapa de acero) persiguen una mejora de llenado en todos los regímenes ( aunque se notará mas en altos)

La mejora de los valores de tiempo de apertura de válvulas, su momento y su alzado, persiguen principalmente elevar el régimen de giro con entrega de potencia , por mejorar el llenado básicamente en alto régimen.

Nos queda ahora mejorar la forma del quemado de manera que la presión media efectiva en el pistón sea mas elevada y se mejore el rendimiento y la consiguiente entrega d par y potencia .

Una vez mejorado el llenado de la cámara con gases frescos debemos comprobar que el sistema de inyección tiene capacidad suficiente para hacerse con el incremento de caudal, si antiguamente cuando se potenciaba un motor a la mejora en la respiración se acompañaba con un carburador de mayor paso o de doble cuerpo que diera suministro a el mayor caudal, actualmente aunque el sistema pueda manejarse en esos volúmenes , puede ser recomendable aparte de aumentar los conductos de paso de aire , aumentar la presión de suministro de la bomba de gasolina o su caudal, de manera que se haga con el mayor requerimiento que se le precisa.

La mejora en la inyección a priori no debe ser precisa a menos que  sea muy grande el incremento de régimen conseguido, y será mas la experiencia de la misma la que nos diga si va muy justa y precisa ser sustituida.

Tocar el encendido no va a ser sencillo como lo era cuando el distribuidor se encargaba de dicho cometido, ahora la gestión electrónica no obligará a introducir u adelantador del mismo ( tipo chip) que permita un encendido anticipado e la mezcla consiguiendo con ello un quemado a volumen mas constante y con mayor incrementos de presión , es de notar que acometer dicha modificación sin un sistema de inyección con sensor de detonación , puede traer mas problemas que satisfacciones , ya que nos arriesgaremos que en determinadas circunstancias ( muco calor , altas cargas y ajas revoluciones) se produzca detonación en la mezcla o incluso picado lo que podría deteriora el pistón o el mismo motor en poco tiempo.

El adelanto de encendido se hará con tanteo , siendo 5º o 10º lo máximo a lo que podremos llegar , dependiendo del margen que nos ermita el diseño de la cámara de combustión y la relación de compresión , si se aumenta la relación de compresión ( rebajando la culata) dicho adelanto puede no ser preciso, o en caso de hacerse el empleo de gasolina de mayor octano será bien aprovechado por su mejor capacidad de soportar las presiones y temperaturas mejorando el rendimiento y la potencia extraída.

Es importante no confundir este adelanto con el retraso que se le proporciona a motores atmosféricos cuando se les sobrealimenta , también intercalando un chip, en este caso no se busca la mejora de rendimiento que pretendemos en el atmosférico, si no evitar la detonación a sabiendas que perderemos rendimiento por retrasar el encendido, pero sacrificando esto por el mayor llenado que la sobrealimentación nos proporciona.

El adelanto de encendido, no supone mas de un 5% de potencia , pero si mejoramos el llenado y retocamos a la vez el encendido podamos hablar de un incremento de entre 15 o 20 cv en un motor de 100 cv máximos, aunque la mejora se notara en una zona determinadas de régimen .

Si aumentamos el régimen de giro efectivo ( modificaciones de distribución) el incremento de potencia puede llegar a ser elevado, ya que la potencia es proporcional al régimen de giro y elevar el mismo en 1000 o 2000 rpm, incrementa la potencia entre un 20% o un 40% para un motor que la entregue a 5000 rpm, será ahí donde deberemos trabajar si realmente queremos aumentar la potencia con cierta enjundia, pero en este caso las ventajas bien de la mano en que el caudal manejado por la bomba de refrigeración se aumentara igualmente y de que la caja podrá soportar el incremento ya que este no vendrá en forma de par, como en un turbo , si no a base de régimen , lo que hará la caja útil incluso por desarrollos.

Pero deberemos asumir siempre la perdida que encontraremos en la zona de medios así como la dificultad de conseguir un trabajo muy profesional en este terreno que nos de cierto grado de fiabilidad .

 

Marcas y modelos

 

     
  Asesoría técnica (por: JJHV)  
     

 

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