Lo más difícil de poner a punto un MOTOR DE ÚLTIMA GENERACIÓN !!!

Bienvenidos a motor en marcha, mi nombre es Juan Pablo Montiel Meurer, soy ingeniero mecánico en automotores y hace más de 20 años que vivo en Alemania trabajando en la puesta a punto de motores en vehículos deportivos.Martín es un estudiante en una escuela técnica y está pensando en estudiar ingeniería mecánica, le gusta la parte de diseño y me mandó una pregunta que es la que voy a responder hoy y se trata sobre: cuál es la parte más exigente en la puesta a punto de motores? si la puesta a punto varía demasiado en automóvil, es decir en el rendimiento en el Confort etcétera.Así que vamos a eso! Hoy la puesta a punto de un motor es mucho más de lo que uno cree que es al decir “poner a punto un motor”. En realidad hay muchas fases.La primera fase una vez que el motor ya fue diseñado, ya fue fabricado y tenés el motor ya ahí presentado y con todos los componentes electrónicos, electromecánicos, con todas las computadoras, todo conectado… la primera fase consiste en el “First firing” es decir en hacer que el motor funcione. Esto en realidad suena muy fácil. Aquí en esta primera etapa no estamos buscando eficiencia ni nada que tenga que ver con eso. Simplemente queremos asegurarnos y queremos ver que todos los componentes montados en el motor funcionan y se comunican entre sí. Es decir que las distintas computadoras reconozcan los componentes. Tenemos componentes de todo tipo. Imagínate que tenés sensores de posición del cigüeñal, del del volante motor, tenés sensores de posición del árbol de levas, tenés actuadores, tenés sensores de temperatura, tenés los inyectores, tenés un montón de sensores y actuadores. Todos ellos tienen que transmitir la información a la ECU (la computadora central que gestiona el motor) y la ECU tiene que mandar las ordenes a cada componente para que funcione de forma tal que el motor arranque y funcione. No importa como pero que funcione. Es decir los inyectores tienen que funcionar, los sensores de posición del árbol de leva tienen que dar la posición exacta del árbol para que no haya interferencias de válvulas con el pistón. Este First firing es en realidad difícil porque hay muchos muchas cosas que entran en juego y es un punto clave en el proyecto. Muchas veces el proyecto tarda un mes entre que tenés el motor y tratas de que funcione por primera vez. Simplemente porque hay muchos componentes muchas cosas que no se comunican bien y tenés problemas de todo tipo. De hecho hace un par de años cuando quise hacer el First firing de un de uno de los proyectos los inyectores no se comunicaban bien y estaban continuamente inyectando combustible. Eso era un gran problema, y no podíamos encontrar dónde se localizaba el problema. Si era de comunicación entre el inyector y la ECU, si era alguna parte del mensaje que se perdía durante la transmisión, si la transmisión de datos importantes respecto a la inyección estaba ubicada en matrices que no se estaban leyendo adecuadamente… todo el sistema estaba en duda, porque todo era nuevo y había que encontrar el lugar preciso donde al inyector se le estaba dando la información incorrecta de cuando abrir y cerrar la tobera.Luego viene la puesta punto básica en un banco de de ensayo. Es decir vos aquí tenés el motor, lo ponés en un banco de ensayo (no en un banco de rodillo sino en un banco motor) y aquí empezás a hacerlo funcionar en cada punto de funcionamiento en el que trabaja el motor. Es decir a distintas revoluciones por minuto y a distintos niveles de carga. Vas cambiando, jugando con variables de encendido, de inyección, de valores de Sonda lambda para ver si la mezcla es rica o es pobre. Tenés que mantenerte unos minutos en cada uno de esos puntos de funcionamiento, ir variando parámetros y después en cada uno de esos puntos vas a ir tomando toda la información. Las vas a ir metiendo en una matriz que después un programa va a hacer un estudio estadístico para ver si la cantidad total de puntos que se ingresaron son suficientes para alimentar el modelo que va a gestionar el motor. Esto te lo digo en 30 segundos pero en realidad es un proceso largo. Son muchas horas, son días incluso semanas de tener el motor 24 horas andando en el banco de motores. Porquees está todo automatizado así que el motor tiene que estar ahí probando distintos puntos de funcionamiento hasta que la base estadística diga “ya tenemos una muy buena correlación entre los datos de funcionamiento medidos y nuestro modelo”. Entonces ahora sí ya terminó esta primera etapa de la calibración básica, es difícil porque los modelos son complejos hay especialistas de todo tipo. Especialistas en lo que tiene que ver con el llenado de cilindro, con la inyección de combustible, con el encendido. Al mismo tiempo tenés que asegurarte que el motor esté funcionando correctamente todo el tiempo. Que todo lo que tiene que ver con la refrigeración, con la temperatura del aceite por ejemplo. Que todo esté dentro de los parámetros correctos y que no altere las mediciones que estás haciendo. Porque si hay parámetros que se te van de un Rango normal de funcionamiento, entonces eso ya te va a Modificar el resultado de tu de tu ensayo. Es muy complejo, cuesta mucho tiempo y mucho dinero. Imaginen que la hora de un banco de ensayo está en en 2mil, 3mil o 4mil euros. Así que imagínense el el dineral que hay que invertir para esta fase! Son semanas de que el motor está ahí, continuamente funcionando. Así que es una parte, que al igual que la primera, también es sumamente crítica .Después viene una tercera parte que es empezar a trabajar en la aplicación, en la puesta a punto del motor en el vehículo. Y esto tiene muchas etapas, es muy complejo. Por ejemplo uno ya da por sentado que enciende el motor y todo prende, todo funciona. Pero no es así. En primer lugar Cuando vos encendés el motor la sonda lambda no funciona porque está fría. No está en la temperatura de funcionamiento y además el motor produce mucha agua condensada dentro del cilindro, y en los conductos del escape. Esa agua condensada primero se tiene que evaporar de lo contrario tendremos pequeñas gotitas que golpean sobre la sonda lambda y la pueden dañar. Entonces los primeros 30, 40 o 50 segundos no estamos utilizando la Sonda lambda. En estos primeros momentos estás calculando en la cantidad de aire que ingresa en el motor y la cantidad de combustible que estás inyectando, pero no hay una sonda lambda que verifique si estás inyectando mucho combustible o poco. Entonces toda esa primera aplicación la tenés que hacer hasta que la sonda lambda esté en la temperatura correcta de funcionamiento y te asegures de que no hay ningún tipo vestigios de agua por medio de la condensación que puedan romperla. Otra cosa que que se hace en el auto es (en la etapa previa, cuando dijimos que hacíamos la puesta a punto en el banco de ensayos, decíamos que teníamos que hacer la puesta a punto en distintos puntos de funcionamiento del motor) la puesta a punto en distintos puntos de funcionamiento del motor. Esos puntos no son estáticos, no es que estás todo el tiempo en ese punto de funcionamiento sino que aceleras, frenas, aumenta la carga, baja la carga. Esto es lo que se llama en la puesta a punto del motor un funcionamiento estacionario y no estacionario. Para explicarlo en forma muy breve, estar en modo estacionario significa que el motor está trabajando de forma continua a una cantidad de revoluciones por minuto constante y a una carga de motor constante. Es como si te dijese que estás andando en quinta marcha a 3500 rpm y desplazando a 80 km/h sobre una ruta que está nivelada. De esta manera te mantenés siempre en ese punto y no se mueve la carga motor, y se mantiene las rpm constante. Si cambiamos de situación, y digámoste que estás en la ciudad y tenés es un semáforo que está en rojo, y de repente pasa a verde. Acelerás, y ahí ya no estás trabajando en forma estacionaria. Estás continuamente pasando de marchas, aumentando la velocidad, caen las rpm y luego vuelven a aumentar. Volvés a cambiar de marcha, tal vez viene una pendiente pronunciada porque querés entrar al estacionamiento de un supermercado que esta en un primer piso. Este ejemplo muestro un funcionamiento “no estacionario”. Hay que hacer toda la aplicación y la puesta a punto para esas condiciones de funcionamiento no estacionario. Otra cosa que aplicamos en el vehículo son todos los vapores que están en el depósito de combustible. El combustible es líquido pero también tiene vapores. No queremos que esos vapores se vayan al medio ambiente (al abrir el depósito de combustible para cargar combustible). Ese combustible en estado de vapor es de muy buena y calidad, por lo que queremos utilizarlos en el motor. Para eso vamos a usar es un filtro de carbono activado, que lo que va a hacer es absorber todos esos vapores que están en el tanque de combustible y que se están generando continuamente. Tenés que pensar que el tanque de combustible levanta temperatura porque hay combustible que vuelve del motor (al depósito de combustible) que está circulando de forma continua. Al pasar por el motor se calienta y después vuelve al depósito (es un circuito cerrado). Ese combustible empieza a levantar temperatura y por otro lado cuando el vehículo se desplaza todo ese combustible empieza a agitarse dentro del tanque de combustible. Eso también contribuye aumenta la cantidad de vapores. Este filtro de Carbón activado lo que va a hacer es absorber esos vapores y después en algunos momentos muy particulares de utilización del motor va a inyectarlos en la admisión. Estos vapores de combustible tienen muy buenas propiedades y una de las mejores características que tienen es que no se auto encienden. Es decir si vos tenés una combustión no deseada tenés algún punto caliente en el motor, en la cámara de combustión que hace que tengas lo que se denomina un “golpe de motor”. Esto en inglés se llama “knock”. Si inyectas estos vapores durante esos instantes donde el “knock” esta presente, va a mejorar muchísimo el rendimiento y la vida útil de tu motor. Hay ciertos momentos donde se observa el problema de auto encendido, es precisamente allí cuando debés empezar a inyectar más de estos vapores. Esta puesta a punto lo tenés que hacer en el auto, no lo puedes hacer en el banco.Otra apuesta a punto que se hace en el vehículo son las emisiones. En un comienzo se hacen en un banco de rodillos, con un perfil de velocidades ya estipulado por las reglamentaciones vigentes en el país donde quieras comercializar el vehículo. Vos tenés que ir acelerando de forma tal de seguir ese perfil de velocidades pre-establecido al mismo tiempo que en el escape se están midiendo todas las emisiones que produce nuestro motor. Hay funcionalidades para para optimizar todo lo que tiene que ver las emisiones y después vas a tener que repetir las pruebas en el banco frente a las autoridades. Además de estos ensayos en el banco de rodillos, vas a hacer mediciones reales del vehículo mientras circula por las carreteras. Cada uno de estas cosas que vamos haciendo son tan importantes como la puesta punto básica en el banco, o como el First firing. Es de decir son distintos niveles de aplicación pero son todos importantesUna vez que el vehículo está terminado se va a vender a distintos lugares del mundo, a distintos mercados que son muy diferentes. Hay algunos que están a -20°C, hay otros que están a 50°C entonces tenés que hacer modificaciones para cada uno de esos mercados. Si querés vender un vehículo en los emiratos árabes donde la temperatura es muy alta, este sistema de los vapores del tanque de combustible tiene que estar calibrado de otra manera que si el auto va a ser vendido en Europa. Si no evacuas esos vapores que va absorbiendo en el filtro de carbono activado, el filtro va a saturarse, va a haber mucho olor a combustible en el vehículo y puede existir el riesgo de que se prenda fuego. El cliente se va a quejar de que el el vehículo tiene olor a combustible y entonces para este tipo de mercados lo que tenés que hacer es evacuar lo lo más rápido posible todos esos vapores del filtro de carbono activado (hacia el motor). Mientras que el auto se comercializa en Europa (en un país escandinavo, la concentración de vapores no es un problema. Más allá de que la calibración esté hecha, es necesario adaptarla para ciertos mercados.