Puesta a punto del motor

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La puesta a punto del motor es el ajuste o modificación del motor de combustión interna o de la unidad de control del motor (ECU) para obtener un rendimiento óptimo y aumentar la potencia de salida, la economía o la durabilidad del motor. Estos objetivos pueden ser mutuamente excluyentes; un motor puede desajustarse con respecto a la potencia de salida a cambio de una mejor economía o una vida útil más prolongada del motor debido a una menor tensión en los componentes del motor.

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

Ajustar la velocidad de ralentí, la relación aire-combustible , el equilibrio del carburador, las distancias entre las bujías y los puntos del distribuidor y el tiempo del encendido eran tareas de mantenimiento habituales de los motores más antiguos y son los pasos finales pero esenciales en la configuración de un motor de carreras.

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]}

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El término "puesta a punto" suele hacer referencia 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 como se espera. Los motores de los automóviles modernos suelen requerir una pequeña cantidad de puestas a punto a lo largo de un recorrido aproximado de 250 000 kilómetros (160 000 millas) o una vida útil de 10 años. Esto se puede atribuir a las mejoras en el proceso de producción, en el que se redujeron las imperfecciones y los errores mediante la automatización informática, y a una mejora significativa en la calidad de los consumibles, como la disponibilidad de aceite de motor sintético.

Las puestas a punto pueden incluir lo siguiente:

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

El término " puesta a punto italiana " denota la conducción de un automóvil de alto rendimiento, como un Ferrari , por parte de mecánicos que terminan la puesta a punto para quemar cualquier resto de carbono acumulado.

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Los motores modernos están equipados con un sistema de gestión del motor (EMS)/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 gama más amplia de modelos y plataformas. Esto les permite vender automóviles en varios mercados con diferentes regulaciones sin tener que gastar dinero en desarrollar y diseñar diferentes motores para cumplir con estas regulaciones. Esto también permite que un solo motor ajustado para adaptarse al mercado de un comprador en particular sea utilizado por varias marcas.

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La reprogramación es la forma más sencilla de ajustar el motor en la primera etapa; se realiza principalmente en vehículos turboalimentados que contienen 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 con los que funciona el motor. Estos parámetros incluyen lograr el equilibrio adecuado entre consumo de combustible, potencia, par, emisiones de combustible, confiabilidad e intervalos de servicio. En la búsqueda de este equilibrio, el firmware de muchas fábricas no prioriza la potencia o el par, lo que significa que es posible aumentar el rendimiento del motor mediante la reprogramación de la ECU.

Muchos fabricantes construyen un motor y utilizan varias versiones de firmware, conocidas como mapas, para lograr diferentes niveles de potencia y diferenciar vehículos que, en esencia, tienen un motor idéntico. Esto les da a los usuarios la oportunidad de liberar más potencia del motor con unos pocos cambios en el software de fábrica, leyendo y editando el firmware de fábrica desde la ECU utilizando herramientas especializadas conectadas al puerto de diagnóstico a bordo (OBD). Las herramientas se pueden conectar al puerto OBD de cualquier automóvil para leer el archivo de fábrica que está guardado en la ECU. Hay disponible software para leer tipos específicos de archivos de fábrica.

Los parámetros de los archivos de fábrica, como la inyección de combustible, la presión de sobrealimentación, la presión del raíl, la presión de la bomba de combustible y el tiempo de encendido, se ajustan a límites seguros establecidos por un experto para que el rendimiento desbloqueado no comprometa los niveles seguros de confiabilidad, consumo de combustible y emisiones del automóvil. El mapa se puede personalizar para uso en ciudad, para rendimiento en pista o para un mapa general que proporcione potencia en toda la banda de manera lineal. Una vez ajustado, el archivo editado se vuelve a escribir en la ECU con las mismas herramientas utilizadas para la lectura inicial, después de lo cual se prueba el motor para determinar su rendimiento, los niveles de humo y cualquier problema. El ajuste fino se realiza de acuerdo con los comentarios, lo que produce un motor de mejor rendimiento y más eficiente.

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

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El tuning de rendimiento es el ajuste de un motor para los deportes de motor . Muchos de estos automóviles pueden no competir nunca, pero están construidos para exhibiciones o conducción recreativa. En este contexto, la potencia de salida (por ejemplo, en caballos de fuerza ), el torque y la capacidad de respuesta del motor son de suma importancia, pero la confiabilidad y la eficiencia de combustible también son relevantes. En las carreras, el motor debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar la tensión adicional que se le impone y el automóvil debe llevar suficiente combustible, por lo que a menudo es mucho más fuerte y tiene un rendimiento superior al del diseño producido en masa en el que puede estar basado. Es posible que sea necesario modificar la transmisión , el eje de transmisión y otros componentes del tren motriz que transmiten carga para soportar la carga del aumento de potencia.

Existen muchas técnicas que se pueden utilizar para aumentar la potencia y/o la eficiencia de un motor. Esto se puede lograr modificando la mezcla de aire y combustible que se introduce en el motor, modificando la relación de compresión estática o dinámica del motor, modificando el combustible utilizado (por ejemplo, mayor octanaje , diferentes tipos o químicas de combustible), inyectando agua o metanol, modificando el tiempo y la duración de los eventos de ignición y comprimiendo el 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 afectará el rendimiento del automóvil, por lo que el ahorro de combustible (y, por lo tanto, la eficiencia) es una ventaja competitiva.

Las formas de aumentar la potencia incluyen:

• Aumentar la cilindrada del motor mediante uno o ambos de dos métodos: " mandrilando " - aumentando el diámetro de los cilindros y pistones , o "acariciando" - utilizando un cigüeñal con mayor recorrido.
• Reemplazar un cuerpo del acelerador de serie por un cuerpo del acelerador más grande (ya que aumenta el flujo de aire debido a su mayor tamaño de orificio ^[3] ), un cuerpo del acelerador 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.
• Utilizar carburadores más grandes o múltiples para crear una mezcla de aire y combustible más controlable para quemar y que ingrese al motor con mayor fluidez. La inyección de combustible se utiliza con más frecuencia en los motores modernos y puede modificarse de manera similar.
• Aumentar el tamaño de las válvulas de asiento del motor reduce así la restricción en el camino de la mezcla de combustible y aire que entra en el cilindro y de los gases de escape que lo abandonan. El uso de múltiples válvulas por cilindro produce el mismo efecto, aunque suele ser más difícil colocar varias válvulas pequeñas que tener válvulas individuales más grandes debido al mecanismo de válvulas necesario. También puede ser difícil encontrar espacio para una válvula grande en la entrada y una válvula grande en el lado de salida, y a veces se colocan una válvula de escape grande y dos válvulas de entrada más pequeñas.
• El uso de colectores de admisión y de escape más grandes, más lisos y menos contorsionados ayuda a mantener la velocidad de los gases. Los puertos de la culata se pueden agrandar y suavizar para que coincidan. Esto se denomina " portación de la culata" . Los colectores con curvas cerradas obligan a que la mezcla de aire y combustible se separe a altas velocidades porque el combustible es más denso que el aire.
• El diámetro mayor 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 cambiarán 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 de válvulas en motores de válvulas en cabeza (OHV), o los seguidores de levas en motores de levas en cabeza (OHC).
• Optimización de la sincronización de válvulas para mejorar la eficiencia de combustión; esto generalmente aumenta la potencia en un rango de RPM de funcionamiento a costa de reducirla en otros. Esto generalmente se puede lograr instalando un árbol de levas con un perfil diferente.
• Aumentar la relación de compresión mediante la reducción del tamaño de la cámara de combustión, lo que hace un uso más eficiente de la presión desarrollada en el cilindro y conduce a una combustión más rápida del combustible mediante el uso de pistones con una mayor altura de compresión o juntas de culata más delgadas o mediante el uso de una fresadora para "rasurar" la culata . Las relaciones de compresión altas pueden provocar detonaciones en el motor a menos que se utilicen combustibles de alto octanaje.
• Inducción forzada ; se añade un turbocompresor o un supercargador . La mezcla de aire y combustible que entra en los cilindros aumenta comprimiendo el aire. Se pueden lograr más beneficios enfriando el aire de admisión comprimido (comprimir el aire lo hace más caliente) con un intercooler aire-aire o aire-agua.
• Utilizando un combustible con mayor contenido energético y añadiendo un oxidante como el óxido nitroso .
• Usar un combustible con mejores características de supresión de detonaciones (combustible de carrera, E85, metanol, alcohol) para aumentar el avance de la sincronización.
• Reducción de las pérdidas por fricción mecanizando las piezas móviles con tolerancias inferiores a las que serían aceptables para la producción o reemplazando piezas. Esto se hace en los motores con válvulas en cabeza reemplazando los balancines de producción con repuestos que incorporan cojinetes de rodillos en el rodillo que está en contacto con el vástago de la válvula.
• Reducir la masa rotatoria 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 al utilizar piezas hechas de aleación en lugar de acero.
• Modificación electrónica de las características de ajuste, modificando el firmware del EMS . Este ajuste de chip suele funcionar porque los motores modernos están diseñados para producir más potencia de la necesaria, que luego el EMS reduce para que el motor funcione de forma más fluida en un rango de RPM más amplio y con bajas emisiones. Esto se denomina desajuste y produce motores de larga duración y la capacidad de aumentar la potencia de salida más adelante en los modelos renovados. Recientemente, las emisiones han desempeñado un papel importante en el desajuste, y los motores suelen desajusterse para producir una determinada emisión de carbono por razones fiscales.
• Reducción de la temperatura debajo del capó para reducir la temperatura de admisión del motor, aumentando así la potencia. Esto se suele hacer instalando un aislamiento térmico  (normalmente un escudo térmico, un revestimiento de barrera térmica u otro tipo de gestión del calor del escape  ) en el colector de escape o alrededor de él. Esto garantiza que se desvíe más calor del área debajo del capó.
• Cambiar la ubicación de la entrada de aire, alejándola de los sistemas de escape y radiador para disminuir las temperaturas de admisión. La entrada se puede reubicar en áreas que tengan mayor presión de aire debido a efectos aerodinámicos , lo que da como resultado efectos similares a la inducción forzada .

La elección de la modificación depende del grado de mejora de rendimiento deseado, del presupuesto y de las características del motor que se va a modificar. Las mejoras de admisión, escape y de chip suelen estar entre las primeras modificaciones que se realizan porque son las más económicas y aportan mejoras generales razonables. Un cambio de árbol de levas, por ejemplo, requiere un compromiso entre suavidad a bajas revoluciones del motor y mejoras a altas revoluciones del motor.

Un motor reacondicionado es aquel que se ha quitado, desmontado, limpiado, inspeccionado, reparado según sea necesario y probado utilizando procedimientos aprobados por el manual de servicio de fábrica . El procedimiento generalmente implica el pulido , nuevos anillos de pistón , cojinetes , juntas y sellos de aceite. El motor se puede reacondicionar hasta "nuevos límites" o "límites de servicio", o una combinación de los dos utilizando piezas usadas, piezas nuevas del fabricante de equipos originales (OEM) o piezas nuevas del mercado de accesorios . Se mantiene el historial de funcionamiento anterior del motor y se devuelve con cero horas desde la revisión general.

Los fabricantes de piezas de recambio suelen ser los proveedores de piezas OEM de los principales fabricantes de motores. ^[4]

Una "revisión general" consiste en la sustitución de componentes dentro de la culata sin desmontar el motor del vehículo, como la sustitución de válvulas y balancines. Puede incluir una " revisión de válvulas ". Una "revisión general" consiste en la sustitución de todo el conjunto del motor, lo que requiere que el motor se retire del vehículo y se traslade a un soporte para motores. Una revisión general cuesta más que una revisión general.

Los "límites nuevos" son los ajustes y tolerancias aprobados en el manual de servicio de fábrica según los cuales se fabrica un motor nuevo. Esto se puede lograr utilizando tolerancias "estándar" o "de tamaño inferior" y "de tamaño superior" aprobadas. Los "límites de servicio" son los ajustes y tolerancias de desgaste permitidos en el manual de servicio de fábrica según los cuales una pieza con límites nuevos puede deteriorarse y aún así seguir siendo un componente utilizable. Esto también se puede lograr utilizando tolerancias "estándar" y "de tamaño inferior" y "de tamaño superior" aprobadas. ^[4]

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Los motores remanufacturados son motores usados ​​que han sido reconstruidos según unas especificaciones aproximadas a las del fabricante. ^[5]

Se utiliza una combinación de piezas nuevas y usadas, y al menos el bloque de cilindros se recicla, generalmente después de haberlo desengrasado y limpiado con vapor, de haber limpiado sus conductos de refrigerante y de haber limpiado sus conductos de aceite y conductos, y de haberlo inspeccionado para detectar grietas y otros defectos. Las reconstrucciones de alta calidad incluirán el bruñido de los cilindros y, por lo general, se ajustarán al desgaste estándar mediante la instalación, según sea necesario, de cojinetes, anillos y otros componentes similares propensos al desgaste ligeramente más grandes, nuevos resortes y guías de válvulas, pulido de los asientos de las válvulas y, de otro modo, acercando razonablemente el motor a las especificaciones del fabricante. Mejor aún, la remanufactura puede incluir pistones nuevos y el mandrilado de los orificios desgastados del cigüeñal y del árbol de levas para permitir la instalación de bujes más grandes.

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Diseñar un motor significa construirlo según especificaciones de diseño, límites y tolerancias exactas creadas por sus ingenieros OEM.

A pesar de esa definición, el término se utiliza a menudo de manera coloquial para referirse a la búsqueda de tolerancias y rendimiento mejores que los de fábrica, posiblemente con especificaciones personalizadas (como en las carreras).

Los objetivos comunes incluyen la refabricación de motores para lograr la potencia nominal según el diseño del fabricante y la reconstrucción de un motor para optimizar su rendimiento mediante el cumplimiento o la superación de las especificaciones exigentes del fabricante. Los componentes diseñados a medida permiten un equilibrio más exacto de las piezas recíprocas y los conjuntos giratorios, de modo que se pierda menos potencia debido a vibraciones excesivas del motor y otras ineficiencias mecánicas.

Cuando es posible, como en el caso de un equipo de carreras patrocinado por una fábrica, se realizan planos de los componentes retirados de la línea de producción antes del equilibrado y el acabado normales. Se rechazan las piezas sobremecanizadas, fundidas por debajo de la capacidad y fabricadas de forma deficiente, y solo se seleccionan aquellas que cumplen exactamente las especificaciones o permiten la eliminación del material sobrante. Los fabricantes de piezas de recambio y los particulares deben trabajar con lo que tienen o buscar repuestos adecuados que puedan ajustarse a las especificaciones, siguiendo las mismas pautas.

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El ajuste moderno de motores fue el resultado de una combinación de avances en las carreras, el movimiento práctico de hot rods de la posguerra y la electrónica y las tecnologías avanzadas desarrolladas durante la Segunda Guerra Mundial.

El comprobador de encendido electrónico 'Igniscope' fue producido por English Electric durante la década de 1940, originalmente como 'tipo UED' para uso militar durante la Segunda Guerra Mundial . ^[6] La versión de posguerra, el comprobador de encendido electrónico 'tipo ZWA', fue publicitado como "el primero de su tipo, que empleaba una técnica completamente nueva". ^[7]

El Igniscopio utilizaba un tubo de rayos catódicos , lo que proporcionaba un método de diagnóstico completamente visual. Fue inventado por D. Napier & Son , una subsidiaria de English Electric. ^[8] El Igniscopio era capaz de diagnosticar fallas latentes y reales tanto en los sistemas de encendido por bobina como por magneto , incluyendo una mala conexión de la fuente de alimentación de la batería, problemas con los puntos y el condensador, fallas del distribuidor y espacio entre las bujías. ^[9] Una característica era un control de "carga" que hacía que las fallas latentes fueran más visibles.

El manual UED incluye el orden de encendido de las bujías de los tanques y vehículos utilizados por las fuerzas armadas británicas. ^[10]