puesta a punto del motor

La optimización del motor consiste en ajustar o modificar el motor de combustión interna o la unidad de control del motor (ECU) para lograr un rendimiento óptimo y aumentar la potencia, la eficiencia o la durabilidad del motor. Estos objetivos pueden ser mutuamente excluyentes; por ejemplo, se puede reducir la potencia del motor a cambio de una mayor eficiencia o una vida útil más prolongada debido a la menor tensión en sus componentes.

La puesta a punto puede incluir una amplia variedad de ajustes y modificaciones, desde el ajuste rutinario del carburador y el sistema de encendido hasta reparaciones importantes del motor. La optimización del rendimiento de un motor puede implicar la revisión de algunas de las decisiones de diseño tomadas durante su desarrollo.

Ajustar la velocidad de ralentí, la relación aire-combustible , el equilibrio del carburador, la distancia entre los electrodos de las bujías y del distribuidor, y el momento del encendido eran tareas de mantenimiento habituales para los motores más antiguos y son los pasos finales, pero esenciales, para la puesta a punto de un motor de competición.

En los motores modernos equipados con encendido electrónico e inyección de combustible, algunas o todas estas tareas están automatizadas, pero aún requieren una calibración inicial de los controles. La ECU se encarga de estas tareas y debe calibrarse correctamente para que coincida con el hardware del motor. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

El término "puesta a punto" generalmente se refiere al mantenimiento rutinario del motor para cumplir con las especificaciones del fabricante. Las puestas a punto son necesarias periódicamente según las recomendaciones del fabricante para garantizar que el vehículo funcione correctamente. Los motores de automóviles modernos rara vez necesitan puestas a punto. ^{[ 3 ]}

Las revisiones pueden incluir lo siguiente:

• Ajuste de la velocidad de ralentí del carburador y de la mezcla aire-combustible ,
• Inspección y posible reemplazo de componentes del sistema de encendido, como bujías , platinos , tapa del distribuidor y rotor del distribuidor ,
• Sustitución del filtro de aire y otros filtros,
• Inspección de los controles de emisiones ,
• Ajuste del tren de válvulas .

El término " puesta a punto italiana " se refiere a la conducción de un coche de altas prestaciones, como un Ferrari , por parte de mecánicos que finalizan la puesta a punto para eliminar cualquier acumulación de carbono.

Los motores modernos están equipados con un sistema de gestión del motor (EMS) o unidad de control del motor (ECU) que se puede ajustar a diferentes configuraciones, lo que produce distintos niveles de rendimiento. Los fabricantes suelen producir unos pocos motores que se utilizan en una amplia gama de modelos y plataformas. Esto les permite vender automóviles en diversos mercados con diferentes normativas sin tener que invertir en el desarrollo y diseño de motores específicos para cada normativa. Además, permite que un mismo motor, ajustado a las necesidades del mercado de cada comprador, sea utilizado por varias marcas.

La reprogramación es la forma más sencilla de optimización del motor en la primera etapa; se realiza principalmente en vehículos turboalimentados que cuentan con una unidad de control del motor (ECU) moderna. Casi todos los vehículos modernos tienen una ECU, suministrada principalmente por Bosch o Delphi Technologies . La ECU tiene un firmware que controla los diversos parámetros bajo los cuales funciona el motor. Estos parámetros incluyen lograr el equilibrio adecuado entre consumo de combustible, potencia, par motor, emisiones, fiabilidad e intervalos de mantenimiento. Al buscar este equilibrio, muchas configuraciones de firmware de fábrica no priorizan la potencia o el par máximos, lo que significa que el rendimiento del motor a veces puede mejorarse reprogramando la ECU.

Muchos fabricantes construyen un solo motor y utilizan varias versiones de firmware, conocidas como mapas, para lograr distintos niveles de potencia y diferenciar vehículos que, en esencia, comparten el mismo motor. Esto permite a los usuarios obtener mayor potencia del motor con solo modificar el software de fábrica, leyendo y editando el firmware de la ECU mediante herramientas especializadas conectadas al puerto de diagnóstico a bordo (OBD). Estas herramientas se conectan al puerto OBD del vehículo para leer el firmware original almacenado en la ECU. Existe software disponible para leer tipos específicos de archivos de fábrica.

Los parámetros de calibración de la ECU de fábrica —como la inyección de combustible, la presión de sobrealimentación, la presión del riel de combustible, la presión de la bomba de combustible y el avance del encendido— pueden ajustarse dentro de los límites establecidos por especialistas para que el aumento del rendimiento no comprometa significativamente la fiabilidad, el consumo de combustible ni las emisiones. El mapa puede personalizarse para uso urbano, para rendimiento en circuito o para un mapa general que proporcione potencia de forma lineal en todo el rango de revoluciones. Una vez ajustado, el archivo editado se vuelve a escribir en la ECU con las mismas herramientas utilizadas para la lectura inicial, tras lo cual se prueba el motor para comprobar su rendimiento, los niveles de humo y cualquier problema. El ajuste fino se realiza en función de la retroalimentación, lo que da como resultado un motor con mejor rendimiento y más eficiente.

La reprogramación de la centralita puede aumentar la temperatura de los gases de escape .

La optimización del rendimiento consiste en ajustar un motor para la competición . Muchos de estos automóviles, aunque nunca compitan, se construyen para exhibición o para uso recreativo. En este contexto, la potencia (por ejemplo, en caballos de fuerza ), el par motor y la capacidad de respuesta son de suma importancia, pero la fiabilidad y la eficiencia de combustible también son relevantes. En las carreras, el motor debe ser lo suficientemente robusto para soportar el esfuerzo adicional al que se somete, y el automóvil debe tener suficiente combustible, por lo que suele ser mucho más resistente y tener un rendimiento superior al del diseño de producción en serie en el que se basa. La transmisión , el eje de transmisión y otros componentes del tren motriz que transmiten la carga pueden necesitar modificaciones para soportar la carga derivada de la mayor potencia.

Existen numerosas técnicas para aumentar la potencia y/o la eficiencia de un motor. Esto se puede lograr modificando la mezcla aire-combustible , la relación de compresión estática o dinámica , el combustible (por ejemplo, con mayor octanaje , diferentes tipos o composiciones químicas), la inyección de agua o metanol, el tiempo de encendido y la compresión del aire de admisión. Los medidores de relación aire-combustible se utilizan para medir con precisión la cantidad de combustible en la mezcla. El peso del combustible influye en el rendimiento del vehículo, por lo que la eficiencia (y, por ende, el ahorro de combustible) representa una ventaja competitiva.

Algunas formas de aumentar la potencia incluyen:

• Aumentar la cilindrada del motor mediante uno o ambos de estos dos métodos: " agrandar " - aumentando el diámetro de los cilindros y pistones , o "aumentar la carrera" - utilizando un cigüeñal con una carrera mayor.
• Reemplazar un cuerpo de aceleración estándar con un cuerpo de aceleración más grande (ya que aumenta el flujo de aire debido a su mayor diámetro ^{[ 4 ]} ), un cuerpo de aceleración electrónico que se abre rápidamente para que pueda acceder al flujo de aire antes (lo que mejora la respuesta del acelerador ) o una combinación de ambos.
• Se utilizan carburadores más grandes o múltiples para crear una mezcla aire/combustible más controlable que se quema y para que llegue al motor de forma más fluida. La inyección de combustible se usa con mayor frecuencia en los motores modernos y puede modificarse de manera similar.
• Aumentar el tamaño de las válvulas de asiento en el motor reduce la restricción en el paso de la mezcla de combustible y aire al entrar en el cilindro y de los gases de escape al salir. El uso de varias válvulas por cilindro produce el mismo efecto, aunque suele ser más difícil instalar varias válvulas pequeñas que válvulas individuales de mayor tamaño debido al mecanismo de distribución necesario. También puede resultar difícil encontrar espacio para una válvula grande en la admisión y otra en la salida, por lo que a veces se instala una válvula de escape grande y dos válvulas de admisión más pequeñas.
• El uso de colectores de admisión y escape con orificios más grandes, superficies más lisas y menos curvas ayuda a mantener la velocidad de los gases. Los conductos de la culata se pueden agrandar y alisar para que coincidan. Esto se denomina modificación de los conductos de la culata . Los colectores con curvas pronunciadas fuerzan la separación de la mezcla aire-combustible a altas velocidades, ya que el combustible es más denso que el aire.
• El mayor diámetro del cilindro puede extenderse a través del sistema de escape mediante tuberías de gran diámetro y silenciadores de baja contrapresión , y a través del sistema de admisión con cajas de aire de mayor diámetro y filtros de aire de alto flujo y alta eficiencia . Las modificaciones del silenciador alterarán el sonido del motor, generalmente haciéndolo más fuerte.
• Aumentar la altura de apertura de la válvula (elevación) modificando los perfiles de las levas en el árbol de levas o la relación de palanca (elevación) de los balancines en los motores de válvulas en cabeza (OHV), o de los seguidores de leva en los motores de árbol de levas en cabeza (OHC).
• Optimizar la sincronización de las válvulas para mejorar la eficiencia de la combustión; esto generalmente aumenta la potencia en un rango de RPM de funcionamiento a costa de reducirla en otros. Esto suele lograrse instalando un árbol de levas con un perfil diferente.
• Aumentar la relación de compresión reduciendo el tamaño de la cámara de combustión permite un uso más eficiente de la presión generada en el cilindro y una combustión más rápida del combustible. Esto se logra mediante pistones de mayor altura de compresión, juntas de culata más delgadas o mecanizando la culata . Las relaciones de compresión elevadas pueden provocar detonación del motor, a menos que se utilicen combustibles de alto octanaje .
• Sobrealimentación : se añade un turbocompresor o un compresor volumétrico . La mezcla de aire y combustible que entra en los cilindros aumenta al comprimir el aire. Se pueden obtener mejoras adicionales enfriando el aire de admisión comprimido (la compresión del aire lo calienta) con un intercooler aire-aire o aire-agua .
• Utilizando un combustible con mayor contenido energético y añadiendo un oxidante como el óxido nitroso .
• Utilizar un combustible con mejores características de supresión de detonación (combustible de competición, E85, metanol, alcohol) para aumentar el avance del encendido.
• Se reducen las pérdidas por fricción mecanizando las piezas móviles con tolerancias más bajas que las aceptables en producción, o bien sustituyendo las piezas. En los motores de válvulas en cabeza, esto se logra reemplazando los balancines de serie por otros que incorporan rodamientos de rodillos en el rodillo que entra en contacto con el vástago de la válvula.
• Reducir la masa giratoria compuesta por el cigüeñal , las bielas , los pistones y el volante para mejorar la respuesta del acelerador debido a una menor inercia rotacional y reducir el peso del vehículo mediante el uso de piezas fabricadas con aleación en lugar de acero.
• Modificar electrónicamente las características de ajuste, cambiando el firmware del sistema de gestión del motor (EMS) . Esta reprogramación suele funcionar porque los motores modernos están diseñados para producir más potencia de la necesaria, la cual el EMS reduce para que el motor funcione de manera uniforme en un rango de RPM más amplio , con bajas emisiones. Esto se conoce como desajuste y produce motores más duraderos, además de permitir aumentar la potencia posteriormente en modelos rediseñados. Recientemente, las emisiones han influido considerablemente en el desajuste, y a menudo se modifican los motores para producir una determinada cantidad de carbono por motivos fiscales.
• Disminuir la temperatura bajo el capó reduce la temperatura de admisión del motor y, por lo tanto, aumenta la potencia. Esto se suele lograr instalando aislamiento térmico  —normalmente un escudo térmico, un revestimiento de barrera térmica u otro tipo de sistema de gestión del calor de los gases de escape—  sobre o alrededor del colector de escape. De esta forma, se desvía más calor de la zona bajo el capó.
• Modificar la ubicación de la toma de aire, alejándola de los sistemas de escape y radiador, reduce la temperatura de admisión. La toma de aire puede reubicarse en zonas con mayor presión atmosférica debido a efectos aerodinámicos , lo que produce resultados similares a los de la sobrealimentación .

La elección de la modificación depende del grado de mejora del rendimiento deseado, el presupuesto y las características del motor a modificar. Las mejoras en la admisión, el escape y la reprogramación de la centralita suelen ser las primeras modificaciones que se realizan, ya que son las más económicas y proporcionan mejoras bastante generales. Un cambio de árbol de levas, por ejemplo, requiere un equilibrio entre la suavidad a bajas revoluciones y las mejoras a altas revoluciones.

La puesta a punto moderna de los motores surgió de la combinación de los avances en las carreras, el movimiento práctico de los hot rods de la posguerra y la electrónica y las tecnologías avanzadas desarrolladas durante la Segunda Guerra Mundial.

• caballos de fuerza al freno por centímetro cúbico
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