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domingo, 20 de diciembre de 2015

Volvo C30 T5 - Parte 3 - Aumentando la potencia


El Volvo de esta prueba había estado hace poco en el blog (Parte 1, Parte 2), así que este es un pequeño update debido a que su propietario no estaba conforme con la gran cantidad de torque proveniente del cinco cilindros, por lo que una mañana se despertó pensando en la forma de extraer algunos caballos más del T5 de 2.5 litros y rápidamente tuvo como opción uno de los primeros pasos a la hora de modificar un motor con inducción forzada: una reprogramación de la ECU.


Sin embargo las condiciones de presión atmosférica y gasolina de poco octanaje que encontramos en el país son una combinación nefasta para la mayoría de "repros" traídas desde otros lugares, vamos que en el mejor de los casos tenemos una "extra" de 87 octanos (IAD o AKI) equivalentes a unos 91 RON (en la mayoría de países la extra es de 95 ó 98 octanos RON) y aparte los más de 2600 metros sobre el nivel del mar de la capital dejan sin "aliento" a la mayoría de motores, así que había que ser muy cuidadoso con los parámetros  a modificar, la solución vendría desde Inglaterra gracias a la reprogramación de ECU de Shark Performance así como un nuevo Intercooler frontal.


La "repro" escogida para este T5 es la Stage 1, es decir la que contiene el programa menos agresivo, aunque pasar desde 15 hasta los 30 grados de avance de chispa a 2000 rpm no es muy conservador, esto podría generar detonación o cascabeleo la cual se evita en parte gracias a una relación de compresión de 9,0:1, también hay que recordar el hecho de que Ford ha exprimido este motor hasta los 300 HP y la cifra incluso ha llegado hasta los 345 HP SAE en el Focus RS500, valores obtenidos con gasolina de surtidor en Norteamérica, claro está que los ingenieros de Ford han usado una nueva bomba de combustible, un nuevo filtro de aire, una "repro" y un nuevo intercooler, pero tengan en cuenta este hecho: durante su desarrollo en Alemania el Focus RS500 dio 500 vueltas seguidas en Nürburgring sin romperse, así que no hablamos de un motor "apretado" que en cualquier momento va a enviar los pistones a través del capó, hay un buen margen para extraer caballos acá.

Volvamos al Sueco con las gráficas de boost y avance de chispa de la "repro" Stage 1 de Shark Performance tomadas de un log en condiciones reales en Bogotá:


Y si están pensando que hay muy poco boost... están en lo correcto, pero es que son las ventajas de un motor mediano (2.5 litros), aunque como veremos más adelante este leve incremento en boost así como un intercooler frontal más grande han reducido levemente ese carácter de "cero lag" que tenía antes, pero compensando con una buena dosis de potencia extra.

Ahora recordemos los tres pasos que deben seguirse al realizar modificaciones de potencia en un motor: 

Paso 1: Ir a un dinamómetro y medir la potencia antes de comenzar a modificar.
Paso 2: Realizar la modificación. 
Paso 3: Volver al dyno y comprobar mediante otra medición de potencia si la modificación funcionó. 

Cualquier otro procedimiento sin métodos de medición como el clásico "me parece que ahora corre más" o las ganancias mágicas de potencia con reducciones de consumo que solo se comprueban con gráficas tomadas de Internet déjeselas a los seudocientíficos y a los vendedores del "turbonator", este es un blog serio y el propietario de este Volvo también, así que muy juicioso siguió los tres pasos:


Paso 1: El "rompe corazones" de Dyno Dynamics, antes de comenzar las modificaciones se le midió la potencia al C30, el resultado fue de 226,5 HP medidos en las ruedas, unos 260 HP medidos al volante (es decir el equivalente a la potencia de una Nissan Murano).


Paso 2: Realizar la modificación, como ya lo mencioné se trata de una reprogramación de ECU de Shark Performance - Stage 1 y un intercooler frontal de tipo aire-aire que va a permitir que el motor no comience a perder potencia por temperatura después de un par de aceleraciones fuertes.


Paso 3: De vuelta al dyno, llegó el momento de la verdad, ¿funcionaría esa reprogramación Inglesa con nuestro cocinol aguapaneloso combustible de poco octanaje?... bueno el resultado es muy positivo y dejo la gráfica para que juzguen ustedes mismos.

En la siguiente gráfica se muestra el resultado final, las líneas de color rojo oscuro representan ambas modificaciones (reprogramación e intercooler), las líneas rojo claro son con el motor stock.

En la siguiente gráfica la líneas moradas representan las gráfica de potencia y torque con el Intercooler frontal, y las líneas rojas con la reprogramación Stage 1 de Shark Performance.


263.8 caballos medidos en las ruedas equivalen a unos 303 caballos medidos al volante del motor, los cuales están acompañados de 330 Lb-Ft de torque, las curvas de potencia y torque son bastante planas, sin baches ni interrupciones y si estos números por sí solos no les dicen mucho tengan en cuenta este ejemplo: la nueva Dodge Durango con el motor V6 Pentastar produce menos potencia (290 HP) y mucho menos torque (260 Lb-ft) que el cinco cilindros de este pequeño Volvo... impresionante y aquí uno comienza a entender por qué los ingenieros de Volvo tuvieron que limitar el torque máximo en primera y segunda en los C30 equipados con caja automática.


Conducción - Torque, sedoso torque.
Una de las cosas que más me gustó del C30 T5 es el torque y la ausencia de retraso del turbo, subir por una pendiente pronunciada a 1500 rpm es lo más sencillo del mundo, en este Volvo uno se siente como en una SUV con motor V8.

Aunque a cargas medias se nota un ligero aumento del lag, pero es algo momentáneo y fugaz porque de pronto aparece una cantidad abrumadora de potencia acompañada de torque suficiente como para que las Continental SportContact2 le quieran hacer arrugas al pavimento, algo que la programación del Control de Tracción permite, pues durante la prueba en un par de ocasiones las llantas perdieron tracción al acelerar fuerte (inclusive en línea recta) y el sistema fue bastante permisivo sin necesidad de desconectarlo.


Estoy seguro que este C30 volverá a aparecer en el blog, tal vez en una comparativa o como actualización de modificaciones, así que estén atentos; y ya que en varios artículos de este blog les he nombrado las pruebas de dinamómetro, aquí les dejo una muy breve explicación al respecto.

Explicación técnica dinamómetros
Los dinamómetros son sistemas de medición de potencia, la potencia se produce en el motor y se reduce levemente en su camino hasta las ruedas, esto sucede por las pérdidas que genera la fricción y la temperatura a través de la línea de transmisión.

Así que lo ideal para conocer la potencia sería medirla en el punto de salida, antes que comience a "perderse en el camino", por ejemplo medirla en el volante del motor, el problema es que medir la potencia ahí es cuanto menos difícil, habría que bajar la caja, instalar un dinamómetro, poner la caja, generarle carga al motor, etc.


Los fabricantes en cambio miden la potencia con el motor fuera del vehículo, antes se medía sin los accesorios del motor (bomba de dirección, alternador, etc) los cuales reducen un poco la potencia, sin embargo como estos accesorios son necesarios para su funcionamiento, ahora son tenidos en cuenta al momento de medir la potencia y el par motor, hoy en día el proceso se encuentra estandarizado a través de algunos estándares de SAE [1], DIN, JIS, etc. como el J1349 y J1995 de SAE, donde aparte de la medición se aplica un factor de corrección por condiciones ambientales, pues la potencia puede afectarse dependiendo de la presión atmosférica, temperatura y humedad.

Estas mediciones se hacen con bancos de prueba en los cuales pueden poner a funcionar un motor con sistemas auxiliares, accesorios, etc. y realizar la medición ahí, de esa forma homologan la potencia que luego divulgan en las fichas técnicas.


Pero como muy pocas personas tienen acceso a estos equipos, lo más práctico es ir a un dinamómetro de rodillos, hay de varios tipos: de cubos (como el Dynapack de la Universidad Tecnológica de Pereira), inerciales (como los Dynojet encontrados en Nicktech y Turbotek) y los "Eddy brake" (como el Dyno Dynamics de Claudio Rozo Servicio Automotriz). Por cierto, para nuestros amigos fanáticos de las dos ruedas también hay un lugar en Bogotá donde pueden medir la potencia de sus motos, se trata de Dyno Tec.


El usado en esta prueba es un dinamómetro de tipo "Eddy brake", entre sus ventajas es que se puede mantener el vehículo en un régimen de rpm constante (algo que no se puede hacer con un dinamómetro de tipo inercial), aunque una característica inherente a estos dinamómetros es que presentan cifras de potencia menores si las comparamos con las de otros dynos, por eso son llamados los "rompe corazones", eso no es un problema, simplemente que si se pasa de un dinamómetro a otro se pueden obtener cifras de potencia ligeramente diferentes (en torno a un 10%) aunque el motor en realidad esté entregando la misma potencia, por eso siempre es mejor realizar las mediciones en un solo dyno.

Como la mayoría de dinamómetros, este cuenta con una pequeña estación meteorológica que mide las condiciones ambientales de temperatura del aire, presión atmosférica y humedad relativa para aplicar el factor de corrección respectivo.


La prueba es muy sencilla y rápida de realizar, se deben montar las ruedas motrices sobre unos rodillos, el vehículo se ajusta mediante unos amarres de seguridad pues debe quedar muy bien ajustado, no solo por seguridad sino para asegurarse que las llantas no se deslicen contra los rodillos.

Luego se debe calcular la relación de transmisión (se puede encontrar como "TN" seguido de un número en la parte inferior de las gráficas), otro ajuste que debe hacerse es el "SHOOTOUT", dependiendo del número de cilindros del vehículo y si tiene inducción forzada, óxido nitroso o es un motor atmosférico/aspirado (4, 4F, 6, 6F, etc).


Para proceder con la prueba se ajusta una sonda en el escape que mide la mezcla aire combustible (de tipo wideband) y enciende un ventilador que provee la refrigeración necesaria para el motor, pues al estar el vehículo inmóvil no hay un flujo de aire que pase a través del radiador.

Momento de acelerar a fondo, acción que se realiza en el cambio que tenga la relación de reducción más cercana a 1:1 (generalmente cuarta) y se repite tres veces el procedimiento, normalmente en la tercera pasada es donde se obtiene la mayor potencia (esto debido a ajustes de la ECU, así como a una correcta temperatura del aceite del motor y transmisión), el software del dinamómetro nos presenta una gráfica de potencia vs torque o potencia vs mezcla aire combustible (AFR).

Es preciso aclarar que el dinamómetro no mide el torque sino la potencia, pues el torque se amplifica varias veces a través de la caja y la relación final o final drive, así por ejemplo en primera velocidad un vehículo con relación de 3,7:1 y un relación final de 4:1 tendrá una reducción total de 14,8:1 (valor que se obtiene de multiplicar ambas relaciones de reducción), en esa misma medida se aumenta el torque desde el motor hasta las llantas, entonces un motor que produzca 200 [Nm] multiplicará ese valor 14,8 veces hasta los 2960 [Nm] en las ruedas. Por eso los dinamómetros de rodillos calculan el torque a partir de la siguiente fórmula:

Donde HP es la potencia medida en caballos (yo sé que la unidad de medida del SI es el Vatio o Watt pero para la gran mayoría es más práctico hablar de HP); 5252 es una constante y rpm es la velocidad de giro del cigüeñal medida en revoluciones por minuto.

[1] SAE, J1349, Certified Power. [Citado el 19 de Diciembre de 2015], Disponible en <https://www.sae.org/certifiedpower/details.htm>

2 comentarios:

  1. Gracias por el articulo me gustaria que me ayudaras con algo tengo un problema entre mi aseguradora el concesionario y yo si puedes te dejo mi correo y te comento el caso diego_55087@hormail.com

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