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Medición del par y la potencia
Las curvas de par y potencia del motor se pueden medir de dos formas, en banco de potencia con el motor fuera del automóvil o en banco de rodillos sobre el automóvil
Banco motor o de potencia
Imagen 8.6
- Se coloca en el extremo del cigüeñal del motor el tambor de giro del banco de potencia.
- El banco de potencia incorpora la gráfica para grabar las mediciones, palancas de freno que inciden sobre el tambor de giro y sensor de par que conecta con el tambor de giro.
- Se pone el motor en marcha y se acelera a fondo.
- Las palancas de freno sobre el tambor de giro estabilizan las RPM del motor para ir midiendo el par generado y grabar la curva de par.
- Al subir el motor de RPM se comprueban los valores y se confirma el cálculo de la curva de potencia.
- Parada del motor.
Para hacer esta medición se dispone de un sistema externo para refrigerar el motor, y todos los complementos necesarios para su correcto funcionamiento.
Banco de rodillos en ruedas motrices
Imagen 8.7
- El banco de rodillos dispone del gráfico de grabación de las curvas.
- El automóvil se coloca sobre el banco de rodillos, las ruedas motrices sobre los rodillos, las delanteras en este caso pues es un automóvil de tracción (delantera), y las no motrices, traseras, sobre los soportes – freno.
- Motor en marcha, se inserta la 3ª relación (generalmente) y se acelera a fondo.
- El banco va grabando en la gráfica el par de giro de los rodillos, lo que da la curva de par en rueda.
- Después calcula la curva de potencia en rueda.
- Se para el motor y se repite la prueba en 3ª relación con el embrague pisado, pero ahora es el banco a través de sus rodillos el que mueve la transmisión para valorar la pérdida de par.
- Suma esta medición a la original en rueda y se obtienen las curvas de par y potencia del motor.
- Según el tipo de banco de potencia puede contar con otros métodos para poder medir el par que consume la transmisión, para automóviles con caja de cambios automática y 4×4.
- Durante esta prueba es muy importante mantener la temperatura de funcionamiento del motor, y controlar que no entren en funcionamiento consumidores eléctricos que alteren las mediciones.
Par y potencia específicos
Imagen 8.8
El par y potencia del motor del automóvil dan idea de sus prestaciones, con el peso como factor muy influyente.
Se van a analizar los valores de par y potencia que se obtienen del motor según su cilindrada, son los datos de par y potencia específicos, Pare y Pote.
Después se relacionan los valores de par y potencia máximos entre sí para obtener el índice potencia / par IPot/Par.
También se relacionan los valores de par y potencia con el peso del automóvil que determinan sus prestaciones.
Las unidades de mediada que se van a utilizar son; kilogramos x metro para el par (kgm), caballos de vapor (CV) para la potencia, litros para la cilindrada (L) y kilogramos para el peso (kg).
Pare par específico
Pare par específicoIndica los kgm de par que da el motor por cada litro de cilindrada.
El valor es alto cuando se necesita fuerza para llevar peso u otras exigencias de uso, por ejemplo, en todoterreno y se confirma si el par máximo se obtiene a bajas RPM.
Si el Pare es alto indica mejor rendimiento y más exigencias mecánicas a bajas y medias RPM.
Menor Pare implica menos rendimiento a bajas y medias RPM y menos solicitaciones mecánicas.
Pote potencia específica
Da el dato de cuantos CV se obtienen por cada litro de cilindrada.
Valores altos de Pote indican mejor rendimiento a altas RPM y más exigencias mecánicas.
Si el valor de Pote es menor supone menos rendimiento a altas RPM y menos solicitaciones mecánicas.
IPot/Par índice potencia / par
Relaciona los valores máximos de par y potencia.
Si es alto favorece la potencia y las prestaciones relacionadas, aceleración y velocidad.
Cuando es más bajo prima el par sobre la potencia, con mejor respuesta a bajas/medias RPM y el motor es más elástico, más margen de RPM de uso con buena respuesta del motor.
Relación peso potencia y peso par
Imagen 8.9
El par y potencia que entrega un motor tiene diferente resultado según el peso del automóvil que han de mover.
Una forma de valorar estos resultados es calcular los datos de estas relaciones.
Relación Peso / Potencia RPeso/Pot
Informa de cuantos kg ha de arrastrar cada CV de potencia.
Los valores bajos favorecen las prestaciones y el consumo de combustible, decantándose a uno u otro factor según el tipo de automóvil.
Actualmente los fabricantes están dedicando tiempo y dinero para reducir el peso de los automóviles, algunos ejemplos son; nuevos materiales, diseños compartidos por sus gamas (plataformas comunes y órganos modulares) y motor “down size” entre otros.
Relación Peso / Par RPeso/Par
Indica el número de kg que ha de mover cada kgm de par motor.
Con valores bajos se dispone de buen par que redundaría en mejor respuesta a medias RPM.
Para complementar mejor la respuesta del motor a bajas, medias y altas RPM se ha de tener en cuenta el índice potencia / par.
El objetivo, como ya se ha expuesto, es lograr que la curva de par sea plana, lo que permite buenos valores de potencia conjugando buena respuesta del motor en un amplio margen de RPM, es la elasticidad del motor.
Con buenos valores de par y potencia se pueden obtener excelentes resultados de consumo y prestaciones según el estilo de conducción y condiciones de circulación.
Relaciones entre par, potencia, cilindrada y peso del automóvil
Con las explicaciones de las relaciones entre los datos de características técnicas vamos a ver su aplicación en seis automóviles diferentes.
Estos son algunos comentarios de los resultados comparativos, imágenes 8.10.
Relación peso / potencia (RPeso/Potencia)
Mayor Hummer (16) y menor el Lamborghini (2,5); el Hummer es el más lento en aceleración y velocidad, lo que no es importante para la utilización prevista y el Lamborghini el más rápido en ambas mediciones, que son objetivos buscados.
Relación peso / par (RPeso/Par)
Mayor Dacia (89,3) y menor Lamborghini (27,2); la respuesta a las RPM de par en el Dacia es escasa, hay que reducir de marcha con frecuencia.
El Lamborghini a las RPM de par tendrá excelente respuesta, pero al ser un régimen alto a menos RPM se nota que el empuje es menor.
Potencia específica (Pote)
Mayor Lamborghini (117,2) y menor Hummer (31); el Lamborghini tiene el rendimiento mayor y también las exigencias mecánicas al motor.
En el Hummer el rendimiento es sensiblemente menor en busca de la mayor fiabilidad del motor.
Par específico (Pare)
Mayor Mercedes (15,4) y menor Hummer (9,3); el mejor rendimiento del par motor del Mercedes es por la ayuda del turbocompresor y se busca buena respuesta que autoriza desarrollos de transmisión largos para reducir el consumo y contaminación.
El menor valor del Hummer, que también tiene turbo, es para primar sobre todo la fiabilidad.
Se explican los desarrollos de transmisión, relación entre la velocidad y RPM en cada marcha en el capítulo “17. Caja de cambios y transmisión”.
Índice potencia / par (IPot/Par)
Mayor el Lamborghini (10,7) y menor el Hummer (3,4); son claros ejemplos de las diferentes especialidades de cada automóvil, el Lamborghini prima prestaciones deportivas y el Hummer tener la mejor respuesta a bajas y medias RPM para poder llevar mucha carga y circular por terrenos difíciles.
Menos rozamientos en el motor
Los objetivos de reducción de los rozamientos del motor son para disminuir proporcionalmente el consumo de combustible y la contaminación.
Al funcionar el motor se producen fricciones que consumen parte de la energía, par y potencia, producida por el motor.
Se busca reducir todo lo posible los rozamientos sin comprometer la fiabilidad del motor.
Dos de las tecnologías para disminuir las fricciones son las siguientes.
Rebajar el peso y longitud de los pistones y espesor de los segmentos
Imagen 8.11
Con menos peso del pistón se generan menos inercias que influyen en el rozamiento con el cilindro.
El menor espesor de los segmentos disminuye las zonas de contacto con el cilindro, lo que reduce los rozamientos e incrementa la presión favoreciendo la estanqueidad.
Se exigen mayores esfuerzos mecánicos que se han de tener en cuenta en el diseño.
Intercalar rodillos en la distribución
Imagen 8.12
Al funcionar la distribución se producen fricciones entre las levas y los elementos de actuación sobre las válvulas.
Estos rozamientos se incrementan sensiblemente en motores multiválvulas.
Una solución consiste en colocar un rodillo entre las levas y el elemento sobre el que incide, balancín en la imagen, así al girar el rodillo el rozamiento se reduce mucho.
Con este sistema se rebaja la fuerza de giro que el motor ha de aplicar para mover el/los árbol/es de levas, aumentando la duración y fiabilidad del sistema de accionamiento, especialmente valorable si es por correa de distribución.
Este sistema de distribución con rodillos se explicó en el capítulo anterior.
