¿Se puede alcanzar el 100 % de la carga calculada en punto muerto?

Mientras buscaba información sobre cómo se calcula la carga del motor, encontré esta pregunta que contiene una ecuación para los cálculos de carga de la ECU.

Según tengo entendido, en condiciones atmosféricas fijas, la carga del motor depende solo del flujo de aire actual y las RPM (que determinan el flujo de aire máximo con el acelerador completamente abierto), ya que otros miembros de la ecuación pueden considerarse constantes.

Sin embargo, realmente no entiendo cómo se pueden medir diferentes valores de carga en un motor de aspiración natural cuando se abre completamente el acelerador rápidamente en punto muerto y se sube una colina en WOT en la marcha más alta. Que yo sepa, el valor de carga del 100% no se puede alcanzar en neutral, ¿por qué? El acelerador completamente abierto debe permitir el flujo de aire máximo para las RPM en punto muerto y en subida.

EDITAR: después de probar en mi propio automóvil, se PUEDE alcanzar el 100% de la carga, pero solo por un breve momento, cae antes de alcanzar las revoluciones máximas. No estoy muy seguro de qué causa este comportamiento.

Respuestas (4)

El flujo de aire se basa únicamente en la posición del acelerador y las revoluciones del motor en un motor de aspiración normal, agregar un cargador (turbo, etc.) agrega complicación. Con el acelerador completamente abierto, cada carrera de entrada tomará la máxima cantidad de aire (y por lo tanto combustible) en el cilindro. Esta entrada de aire se puede multiplicar por las revoluciones del motor. Si el acelerador no está completamente abierto, es evidente que está restringiendo el flujo de aire hacia el motor y, por lo tanto, cada carrera de entrada no tendrá la capacidad total de aire/combustible.

Tiene razón en que si pone el pie plano en el suelo en punto muerto, permitirá que entre el máximo de aire y las revoluciones se acumularán rápidamente hasta el limitador de revoluciones. Toda la potencia producida por el motor se destinará a acelerar el motor y el volante, etc., a su velocidad máxima. La aceleración de la masa del motor es en efecto la carga sobre el motor.

Entonces, ¿básicamente ponerlo en neutral causará una carga del 100% en los motores NA? ¿Qué pasa entonces con los motores turboalimentados? Hasta donde yo sé, la presión de sobrealimentación está determinada por la carga del motor y las rpm. Pero los motores turboalimentados nunca permiten una alta presión de turbo en punto muerto, ¿por qué si es posible alcanzar la carga más alta?
Cuando dice cargar, presumiblemente quiere decir que el motor está generando su máxima potencia posible a las revoluciones actuales del motor, ¿es eso lo que quiere decir? Creo que hay un poco de confusión con los términos aquí, creo que desea determinar la carga en el motor a partir de la potencia de salida actual del motor. Si el turbo agrega más aire y, por lo tanto, se agrega más combustible, entonces el motor puede producir más potencia y, por lo tanto, impulsar una carga más grande.
Carga es un término usado frecuentemente en ingeniería para referirse a la fuerza ejercida sobre una superficie o cuerpo. La fuerza es la masa multiplicada por la aceleración. Entonces, para aumentar la velocidad de aceleración de un vehículo, su motor tiene que producir una fuerza mayor. Ver - diffen.com/difference/Force_vs_Power
No, volvamos. Estoy hablando de la carga definida por SAE J1979 / ISO 15031-5 en la pregunta que cité y está disponible a través de OBD, ¿hay diferentes "cargas"? De acuerdo con la ecuación, la carga depende del flujo de aire y las rpm. ¿No es esta la misma carga que se tiene en cuenta cuando la ECU calcula la presión de sobrealimentación máxima permitida?
La última pregunta que hizo no tenía sentido: "¿por qué si es posible alcanzar la carga más alta?" Si el turbo pudo girar lo suficientemente rápido y se le permitió producir un gran impulso en neutral, las revoluciones del motor podrían girar tan rápido que podría perder el control.
Vea qué otras respuestas obtiene, tal vez sea más claro entonces.
Lo entiendo, por eso estoy confundido. Si la carga del motor puede alcanzar valores altos en ralentí y (por lo que he leído) la presión del turbo se calcula a partir de las RPM con la carga del motor, entonces la presión del turbo se dispararía en ralentí, lo que estoy seguro de que no sucede. Entonces, la carga del motor no puede alcanzar valores altos en ralentí o la presión umbral se calcula a partir de más variables.

¿No absorbe tanto como lo permite la velocidad del motor y la posición del acelerador?

No, la posición del acelerador y la carga del motor determinan la cantidad de aire consumido.

Puede ser bastante difícil de entender al principio cómo un motor de aspiración natural puede ingerir diferentes cantidades de aire a las mismas RPM.

Esto es lo que dice sobre el tema el capítulo Aspectos básicos de la gestión del motor del libro Inyección de combustible y gestión del motor de Bosch :

Los requisitos de suministro de combustible dependen más que nada de la cantidad de trabajo que le pide al motor que haga, o de la "carga" que le está colocando. Para acelerar, pisas más fuerte el acelerador. Esto abre la válvula de mariposa, aumentando la presión del colector. La mayor diferencia de presión entre el colector y los cilindros aumenta el flujo de aire de admisión y, por lo tanto, el flujo de combustible, para aumentar la potencia y acelerar el automóvil.

Conduciendo por una carretera llana, puede navegar cómodamente y mantener la velocidad deseada con una apertura relativamente pequeña del acelerador. Cuando llega a una colina, es necesario presionar más el acelerador para mantener la misma velocidad, aunque las revoluciones del motor no cambien. La colina ha exigido más trabajo del motor, ha creado una carga más alta, y el motor ha exigido más aire y combustible para igualar esa carga.

Independientemente de la velocidad del motor, las demandas de flujo de aire y suministro de combustible del motor dependen de la carga que se le aplique. Esa carga, y la apertura del acelerador resultante, afectan directamente la presión del múltiple. La presión del colector, a su vez, afecta el flujo de aire y, por lo tanto, los requisitos de combustible.

Lo citado anteriormente debería ser suficiente para responder a su pregunta, pero aquí están mis reflexiones originales sobre el tema:

  • El motor de combustión interna es un dispositivo volumétrico.

    En otras palabras, funciona absorbiendo un cierto volumen de mezcla de aire y combustible durante la carrera de admisión. Es importante tener esto en cuenta porque...

  • La eficiencia volumétrica afecta la cantidad de aire y combustible que realmente se toma

    Entonces, un motor de 4 tiempos de 2.0 L podría estar funcionando a 2000 RPM, y uno podría esperar que el motor consuma 2.0 * 2000 / 2 = 2000 L de mezcla de aire y combustible por minuto, cuando en realidad consume algo más cercano a 1700 L La razón de esto es la eficiencia volumétrica, que es la relación entre lo que realmente se consume y el consumo teórico basado únicamente en el tamaño y la velocidad del motor.

  • La eficiencia volumétrica se ve afectada por la carga

    Construyamos sobre el ejemplo del automóvil en punto muerto frente a cuesta arriba agregando un tercer escenario en el que el automóvil está funcionando a nivel del suelo. El par requerido por el motor para mantener una cierta velocidad variará dependiendo de las cargas externas del vehículo según el diagrama ASCII:

    LOW                                                    HIGH
--------------------------  TORQUE ------------------------>

Neutral                     Level Ground         Uphill
[2000 RPM]                  [2000 RPM]           [2000 RPM]

Auxiliaries                 Auxiliaries          Auxiliaries
                          + Aero Drag          + Aero Drag
                          + Drivetrain         + Drivetrain
                                               + Car Weight

    Las diferentes demandas de torque ("carga") darán como resultado que el motor altere la eficiencia volumétrica para ajustar la mezcla de aire y combustible en consecuencia.

    Entonces, la carga en el motor gobierna el volumen de aire/combustible que se ingiere. Esta es también la razón por la cual es posible determinar la carga absoluta en el motor si se conoce el flujo de aire volumétrico y la velocidad del motor.

Modificaría su primer punto sobre la posición del acelerador para mayor claridad: la posición del acelerador es más una indicación de su deseo de un cambio en la velocidad del motor. Cerrado == volver a la velocidad de ralentí. En el punto de equilibrio actual, no se desea ningún cambio. WOT = máxima aceleración posible. Eso podría ayudar con su explicación posterior de por qué el motor podría estar tragando diferentes cantidades de aire para un RPM dado. Es realmente un control de primera derivada en lugar de directo.
Me perdiste en esta parte: "Diferentes demandas de par darán como resultado que el motor altere la eficiencia volumétrica para ajustar la mezcla de aire y combustible en consecuencia". ¿Cómo altera exactamente el motor la eficiencia volumétrica? Si las RPM son constantes, la única forma de llenar más los cilindros es abrir el acelerador (motor atmosférico). Pero eso se puede hacer tanto en subida como en punto muerto.
@IhavenoideawhatI'mdoing: Sí, necesitaría agregar más aceleración para mantener las mismas RPM. Tenga en cuenta que la posición del acelerador requerida para mantener ciertas RPM dependerá de la carga.
Entonces, ¿cómo explica eso si la carga máxima se puede alcanzar en neutral o no? Entiendo que mantener ciertas RPM en neutral y cuesta arriba requiere diferentes posiciones del acelerador y da como resultado un flujo de aire y una carga diferentes. Sin embargo, si abre el acelerador en punto muerto, cuando llegue al limitador de revoluciones tendrá el máximo flujo de aire hacia el motor, la mayor eficiencia volumétrica y, por lo tanto, ¿100 % de carga?
@IhavenoideawhatI'mdoing: la carga del motor a RPM máximas con la marcha en punto muerto no será del 100 %. El hecho de que golpee el limitador de revoluciones se debe a que el acelerador ya no está en WOT o a que algo más, como la sincronización de válvulas, ha cambiado para alterar la cantidad de aire y combustible que demanda el motor. Supongo que su razonamiento es que el flujo de aire es una función de la posición del acelerador y la velocidad del motor, cuando es más una función de la posición del acelerador y la carga del motor. Actualizaré mi respuesta para citar un recurso más autorizado que el suyo :)
Estás hablando de RPM máximas en neutral, estoy hablando del intervalo entre RPM mínimas y máximas. Cuando abra el acelerador, habrá una demora de uno o dos segundos hasta que se alcance el limitador de revoluciones. En punto muerto, entre el momento en que se abre el acelerador y se golpea el limitador de revoluciones, ¿la carga será del 100 %?
@IhavenoideawhatI'mdoing: espero que mi edición aclare las cosas. La respuesta a su pregunta es no, porque la carga en el motor es mínima cuando la transmisión no está activada.
En ese caso, nuevamente estoy confundido por la definición de "carga". Como escribí en la pregunta, según ese estándar, el porcentaje de carga se calcula a partir del flujo de aire y las RPM (y las condiciones atmosféricas constantes). No se tiene en cuenta ninguna influencia externa. ¿No es esta la misma carga?

La carga del motor está determinada por una relación entre el flujo de aire actual y el flujo de aire máximo a las mismas RPM.

La computadora del motor tiene una tabla de consulta del flujo de aire máximo en función de las RPM para los valores WOT. Esta tabla es generada por el fabricante utilizando un dinamómetro de motor. Para generar la tabla, las RPM del motor se mantienen constantes (con el dinamómetro) y el acelerador se mantiene completamente abierto para obtener el valor. Esto se repite para todos los valores de RPM a presión y temperatura estándar.

La ecuación que cita le brinda una fracción de la carga máxima al dividir el flujo de aire actual por el flujo de aire máximo (según lo seleccionado de la tabla de búsqueda) y compensado por la presión barométrica actual y la temperatura actual. Esto es muy fundamental para los motores de aspiración natural porque a cualquier RPM solo hay un valor de flujo de aire máximo.

Cuando habla de motores supercargados o turbocargados, la única diferencia es que tiene una tabla de consulta diferente de flujo de aire máximo en WOT. Esta tabla de consulta es igual que para los motores de aspiración natural. La tabla también se genera de manera similar donde las RPM del motor se mantienen constantes en una condición WOP pero luego el impulso varía de aspiración natural a impulso máximo. Esto genera una tabla de búsqueda multidimensional en la que cada RPM tiene múltiples tasas máximas de flujo de aire según el impulso.

A partir de aquí, la gestión del impulso depende del fabricante específico. Algunos pueden limitar el impulso en neutral y otros no. Pero el cálculo depende de la tasa de aire actual y el valor de la tabla de búsqueda que se encuentra utilizando las RPM actuales y el impulso actual.

Entonces, nuevamente, se puede lograr el 100% de la carga en neutral. En ese caso, ¿qué crees que limita la presión de sobrealimentación en punto muerto, si claramente no son (solo) las rpm y la carga? Sensor de velocidad de la rueda? ¿Algún tipo de sensor de marcha?
@IhavenoideawhatI'mdoing Lo que pides va más allá de la teoría y se aplica. Cada marca, modelo y año administrará su impulso de manera diferente según su diseño. A menos que desee darnos una marca, modelo y año del automóvil que le interesa, solo podemos adivinar lo que desea. No hay un modelo universal aquí.
@IhavenoideawhatI'mdoing No estoy de acuerdo con la afirmación de que el 100% de la carga se puede lograr en neutral. Si tiene una herramienta de escaneo que mide la tasa de flujo de aire, debería poder ver que el valor de las RPM máximas en neutral frente a las RPM máximas con el automóvil en marcha son bastante diferentes
@Zaid ¿Qué esperaría ver a toda velocidad en punto muerto a medida que las revoluciones se acercan a las RPM máximas? No digo que estés equivocado, solo quiero entenderlo.

La carga del motor al 100 % es la situación en la que las aletas del acelerador están completamente abiertas y el sistema de combustible proporciona la mayor cantidad de combustible posible y el motor está al par máximo pero las revoluciones no aumentan. Este tipo de escenario se puede ver en el mundo real cuando un vehículo con un remolque pesado está subiendo una colina empinada, en una marcha baja y con los pies apoyados en el piso, no está acelerando.

Este escenario se puede simular en una carretera rodante. No se puede lograr en punto muerto porque no hay suficiente fuerza opuesta en el volante para contrarrestar la aceleración del motor. Lo que sucederá es que las RPM dejarán de subir cuando el limitador de revoluciones se active o los pesos de la bobina en el distribuidor no puedan hacer avanzar más el encendido. Esto no es lo mismo que las fuerzas opuestas que reducen la tasa de aumento de RPM a cero.

Me intriga la parte de "pero las revoluciones no aumentan". ¿Cómo se tiene en cuenta la aceleración del motor? Esa ecuación que señalé solo parece preocuparse por el flujo de aire, pero después de intentar verificar la carga calculada de la ECU con un escáner OBD, esto tiene sentido: después de colocarlo en carga neutral, se dispara al 100% y cae instantáneamente cuando las rpm comienzan a aumentar.
La forma en que funciona un camino rodante proporciona oposición al motor y la medida de esa oposición le permite calcular cuánta fuerza proviene del motor y cuánta resistencia superaría esa fuerza. Una vez que sepa cuál es esa resistencia, tendrá una cifra de la carga máxima que podría aplicarse al motor. Sospecho que su escáner OBD le está dando una cifra falsa. Tenga en cuenta que solo está estimando la carga en función del flujo de aire y la demanda de combustible. Si se aplicara esto y las revoluciones del motor no aumentaran, tendría una aproximación de la carga actual.
Entiendo qué es la carga, esta pregunta es puramente sobre la cifra que calcula la ECU. No me está dando una cifra falsa, me está dando la cifra que obtiene la ECU y en la que se basa (que generalmente no coincide con la carga externa real).
La estimación es lo que me preocupa - ¿cómo? La pregunta que cité parece responder esto: básicamente depende puramente del flujo de aire, pero no explica el comportamiento que veo, ya que la aceleración máxima siempre me daría una cifra de carga del 100%, incluso en neutral. Pero lo que pasa es que salta al 100% por un momento muy breve y se reduce, como si dependiera de la aceleración del motor, como dijiste.
¿Se puede alcanzar el 100 % de la carga calculada en punto muerto?
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