lunes, 11 de noviembre de 2013

Motor S14

S14 BMW Motorsport, 14 días que marcaron una época. Parte I.



Foto pre-serie del motor S14. Se aprecia el detalle del tubo de expansión de gases sin decantador, conectado directamente al pequeño pulmón de admisión. Detalle modificado en el modelo definitivo.




Motor nacido de la necesidad de poder crear un modelo de competición rápido y sobre todo, ligero.  Representa el inicio de una saga mítica: el BMW M3. Sus características, robustez, sonido, elasticidad, accesibilidad mecánica, estética dentro del vano motor… Hacen que sea una pieza única, una mecánica que nunca pasará desapercibida y que siempre permanecerá como ejemplo de innovación. Su alto rango de revoluciones (para la época) fue el objetivo primordial en su diseño.
En su momento los ingenieros de BMW iniciaron su desarrollo partiendo del robusto bloque M10. La idea de descartar el M20 de seis cilindros venía de la necesidad de aligerar su peso y centrar más las masas al ir el motor más retrasado en el vano del E30.

Bloque del cual deriva el S14, el mítico M10.





M88: culata de la cual deriva la utilizada en el S14


Ya definida la parte baja del motor quedaba la zona superior, quizá la característica que define mejor este motor. La culata es prestada del motor M88 restando dos cilindros. Todo el sistema de admisión con los conductos directos, inclinados en la misma medida que el motor  y su pulmón de admisión en voladizo redundaba la ligereza y sencillez mecánica de este motor. Unido a unas prestaciones y fiabilidad considerables.

Las diferentes versiones de este motor han ido vinculadas a otras tantas versiones del BMW M3 E30, siendo:
BMW M3 E30 primera serie de 5000 unidades: S14b23. Con una cilindrada de 2303 c.c., 200cv a 6750 rpm (195cv en modelos catalizados), impulsaba al M3 hasta los 235 km/h y en el 0 – 100 km/h en 6.7 s.



En el BMW M3 EVO I se montaba el mismo motor, este modelo añadía algunas mejoras aerodinámicas como el faldón delantero.



Modificación más profunda tiene lugar en el M3 EVOII. Modificando árboles de levas (264º - 248º), relación de compresión a 11:1, reducción de peso del VM, mayor diámetro de admisión a 48 mm y la tapa de culata y pulmón de admisión pintados con los colores motorsport.







Una modificación en los últimos M3 producidos introducida en las versiones Cecotto y Ravaglia fue un S14 también de 2302 c.c. con una potencia de 215 cv, gracias a la reprogramación de la electrónica y árboles de levas modificados. Estos modelos llevaban los cuerpos superiores del motor pintados como el EVOII pero en este caso del color de la carrocería.




De la necesidad de obtener más potencia en competición dio como resultado el desarrollo del último S14: el B25. Con un aumento del diámetro y de la carrera, 95 y 87 mm. Válvulas de mayor tamaño, refrigeración en la falda del pistón con surtidores de aceite, árboles de levas más agresivos (de ahí la reducción del par motor respecto al EVOII) y el resto de modificaciones del EVOII. 238 cv a 7000 rpm y 240 Nm a 4750 rpm.



Última versión del S14: el S14B25 montado en los M3  E30 Sport Evo. Curiosamente con los cables en negro en lugar de rojo como venían instalados realmente…



Como rareza podríamos mencionar la existencia de un S14B20 destinado al modelo 320is. Modelo comercializado en Portugal e Italia. No debía superar los dos litros de cilindrada debido a ventajas fiscales.  Es el “falso” M3 E30.
Aquí las diferentes evoluciones de un motor histórico, una obra maestra de ingeniería.
Enfocado al placer de sentarte aquí:

               
Hasta la próxima entrada.

martes, 26 de febrero de 2013

turbo de geometría variable - revolución diesel

¿Una nueva entrada en mi blog refiriéndose a los motores diesel de nuevo? Si.
Únicamente para constatar una de las mejoras más evidentes en este tipo de motores, una innovación en el apartado de la sobrealimentación: el turbo de geometría variable.


Si nos adentramos un poco en el funcionamiento de un turbo convencional, veremos que una de las mayores desventajas del mismo es la falta de elasticidad (http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4183539143026693218#editor/target=post;postID=4362218803284656341;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=0;src=postname)

Es decir, el turbo necesita una carga mínima de los gases de escape para dar presión. Como esta carga se obtiene al girar el motor a un número determinado de revoluciones el turbo tarda en cargar. Es lo que se conoce como "efecto turbo" o "patada" del turbo.
Para paliar esto podemos modificar los conductos de alimentación, reducir el tamaño del turbo, etc. Pero esto compromete el rendimiento máximo, es decir, si reducimos el tamaño del turbo éste no será capaz de soplar hasta la potencia presión / caudal deseados y por tanto la potencia se reducirá.

Bien, una vez presentado este inconveniente del  turbo veamos como podemos resolverlo.

Para resolverlo es obvio que debemos hacer que el turbo sea más eficiente. Trabajar en revoluciones bajas así como en altas con una buena presión en el compresor. Para lograrlo se diseñó el turbo de geometría variable. Con esta innovación la turbina puede variar su geometría para trabajar con una baja presión de los gases de escape y seguir dando una buena potencia máxima. El secreto es que hace variar la geometría de sus álabes en función de una serie de parámetros de funcionamiento del motor.






En el esquema podemos apreciar el corte en la turbina mostrando la corona donde se aloja el mecanismo de álabes móviles. Estos álabes comandados por un sistema neumático (asociado al sistema de vacío del motor) varía su posición en función del número de revoluciones.



 Reduciendo la sección se obtiene una mayor eficiencia de la turbina y por tanto un buen comportamiento en bajas r.p.m. Así una vez se van incrementando las r.p.m. la sección se hace mayor y el turbo rinde adecuadamente dando el caudal y presión adecuados al motor.

Con esta breve explicación decir que las ventajas del turbo de geometría variable son evidentes. De hecho los motores diesel han tenido en esta ventaja tecnológica la clave de su éxito comercial y la capacidad de presentar cara a las mecánicas de gasolina en cuanto a prestaciones puras y capacidad de recuperación.

Todos estos años han propiciado que alrededor del 80% de parque automovilístico en España haya sido de motores diesel. Esta tendencia se está invirtiendo actualmente debido a la equiparación de precios de la gasolina y el gasóleo, lo que provoca que sea cada vez más largo el periodo de amortización de un diesel respecto a un gasolina. Ruidos, vibraciones, complejidad mecánica, intervalos de mantenimiento y agrado de conducción a aparte.



Es más, la tendencia es a que las mecánicas de gasolina se aprovechen de las ventajas del turbo. Actualmente, con la reducción de cilindrada (downsizing) con motivo de mejorar los consumos, el turbo es una solución muy aprovechada. Normalmente turbos de pequeño tamaño, gobernados electrónicamente que proporcionan una curva de par plana y rendimiento aceptable en altas revoluciones.

Ejemplos de ello son los motores 1.2 y 1.4 TSI, Twin Power turbo del BMW serie 3 F30, con consumos que rondan los 5L. Como un diesel.



El verdadero avance se dará cuando, precisamente, los turbos de geometría variable se monten en mecánicas "populares" de gasolina. Sólo el motor Porsche del nuevo 911 lleva TGV. El coste elevado es la principal causa. Esto es debido a que la temperatura de los gases de escape es muy alta en un motor de gasolina y el mecanismo que varía la geometría no es capaz de soportar esas temperaturas. Los gases de escape de los motores diesel salen a un menor temperatura (900 frente a 400ºC aproximadamente).


Hasta la próxima entrada!!!






lunes, 25 de febrero de 2013

Glosario de términos automovilísticos

Elasticidad (añadido el 25-02-2013): capacidad del motor para dar un rendimiento adecuado en una gama amplia de revoluciones. Esta característica es independiente de la potencia máxima del motor y/o su nivel prestacional.

viernes, 15 de febrero de 2013

Subviraje y sobreviraje

Hola,
ciertas palabras que se usan en las retransmisiones de F1 así como en comentarios técnicos, nos pueden dejar fríos.
Es el caso de las dos que nos ocupan y que centran una de las bases para el correcto equilibrio del comportamiento de un coche.




Obviamente yo no soy un experto en puesta a punto. A pesar de ello voy a intentar explicar desde un punto de vista sencillo que significan y como se corrigen ambas "derivas" del comportamiento de un coche.
Primero hacer entender que estas tendencias se producen cuando llevamos el vehículo al límite, no en condiciones normales de conducción. Para evitar malos juicios de aquellos que toman una rotonda y en su ignorancia ya empiezan a ver visiones de derrapajes, entradas de turbo, etc.

Subviraje (sucks!!!). Esta tendencia es lo que coloquialmente se llama "irse de morro". Habitual en los vehículos de tracción delantera debido a su mal reparto de pesos y a que la tracción en las ruedas de adelante provoca este comportamiento a "tirar de morro". En definitiva el vehículo no responde en su giro al ángulo que aplicamos al volante, el coche gira menos de lo que deseamos. Es un efecto muy desagradable ya que nos hace perder velocidad en la mayoría de los casos. Para subsanar este comportamiento debemos cargar más peso en el eje delantero en su pérdida de adherencia. Por medio de dos maniobras:
- soltar el pie del acelerador
- mantener la dirección estable (no aplicar más ángulo de giro)



Nunca debemos frenar en estos casos ya que podemos provocar un deslizamiento no deseado el eje trasero ó bien un bloqueo de la ruedas delanteras lo que producirá que nos vayamos recto sin posibilidad de corregir el comportamiento del vehículo.



Hay formas de corregir este comportamiento de forma preventiva al conducir, siendo:
- Intentar trazar las curvas con el menor ángulo posible, no trazar en escuadra
- Aligerar el eje trasero cargando peso en el delantero al la entrada de la curva con un ligero balanceo del coche ó aplicando ligeramente el freno a la entrada
- No acelerar en medio de la curva, controlar la tracción que tenemos disponible y acelerar lo más pronto pero sin pérdidas de tracción
- Trazar más despacio a la entrada de la curva
- Para manos expertas existe la técnica de frenar con el pie izquierdo. Manteniendo el nivel de aceleración con el pie derecho frenamos con el izquierdo. Inmediatamente bloqueamos el eje trasero (no el delantero porque seguimos acelerando y la potencia del motor compensa la frenada de dicho eje). Con ello pasaríamos de subviraje a sobreviraje, compensando la deriva y permitiéndonos acelerar más y antes para salir de la curva. Esta es una técnica a depurar y va muy condicionada a la puesta a punto del eje trasero (modelos del grupo PSA como el ZX o el 306 eran muy propicios para esta técnica por su eje trasero ágil).

En cuanto a la puesta a punto del vehículo un exceso de subviraje puede ser debibo a:
- Exceso de presión en los neumáticos delanteros
- Ángulo de caída negativa insuficiente
- Exceso de convergencia
- Rigidez excesiva de los elementos de suspensión del eje delantero en comparación con el trasero
- Mal reparto de pesos (todo adelante)

Corrigiendo estos puntos podemos reducir el subviraje, pero comprometiendo otros aspectos. La puesta a punto es un compromiso, mejoramos un aspecto para empeorar otro.

Sobreviraje!!! (gooooooo!). Este comportamiento es el típico de un vehículo de propulsión, las ruedas traseras pasan la potencia al suelo.



En este caso el vehículo gira más de lo que le pedimos, se produce un deslizamiento del eje trasero. La forma de corregir este comportamiento es realizando un contravolante, girando el volante en el mismo sentido al cual se dirige la zaga del vehículo. De esta manera deshacemos el giro excesivo que provoca el deslizamiento del eje trasero. Esta maniobra es más complicada que la corrección del subviraje, por lo que manos expertas pueden ejecutarla con maestría y realizar una conducción agresiva y segura. Manos inexpertas pueden acabar mal.
Este comportamiento no nos hace perder tanta velocidad como el subviraje. De hecho esta técnica se utiliza en firmes deslizantes para rodar más rápido ya que permite realizar giros aprovechando toda la capacidad de tracción del vehículo. Yendo "de lado" si se puede.



Las condiciones de puesta a punto del vehículo proclives a esta deriva serían:
- Exceso de presión en el eje trasero
- Ángulo de caída insuficiente
- Exceso de divergencia del eje trasero
- Rigidez excesiva de los elementos de suspensión del eje trasero en comparación con el delantero
- Mal reparto de pesos (todo adelante en vehículo de propulsión)

El sobreviraje es más controlable y noble que el subviraje. Podemos conducir agradablemente con sobreviraje y morir del asco con subviraje. Debemos evitar el subviraje y podemos corregir el sobreviraje, esa es la diferencia.

Bajo mi punto de vista y con un cierto nivel de conducción se puede circular más seguro con un vehículo de propulsión con una buena agilidad de dirección y buen agarre del eje delantero. Aunque esto implique la necesidad de corregir el sobreviraje en ciertas ocasiones.



Obviamente esta explicación dejará algunas cosas en el tintero pero eso es otra historia para otro post.
 (oversteer, understeer, byebye!)

Alfonso.