Estequiometría y regulación lambda
Un motor de combustión interna funciona como una gran bomba de aire, utilizando combustible para operar y generar potencia para el desplazamiento. El factor clave en este proceso es la mezcla de aire y combustible. Para maximizar la eficiencia y minimizar las emisiones, la ECU (Unidad de Control del Motor) busca una relación aire-combustible estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), que es cuando el combustible se quema por completo sin que quede exceso de oxígeno. Este estado ideal se representa con Lambda = 1,0. El sensor de oxígeno de los gases de escape (sonda Lambda) mide continuamente los niveles de oxígeno en el escape, permitiendo que la ECU ajuste dinámicamente el suministro de combustible, asegurando un equilibrio óptimo en condiciones variables.
Gestión precisa del combustible con las ECUs
Los motores modernos requieren un control preciso del combustible y del encendido para cumplir con las exigencias de rendimiento, consumo de combustible y emisiones. La ECU monitorea múltiples variables para calcular la relación aire-combustible ideal, incluyendo:
- la demanda de carga del motor
- la temperatura del motor, del aire y del combustible
- la calidad y la presión del combustible
- la presión de sobrealimentación o la presión del colector de admisión
Al acelerar, la ECU ajusta la inyección de combustible para mantener una buena combustión. Sensores como el sensor de flujo de masa de aire (MAF) y el sensor de presión de sobrealimentación (si el motor está turboalimentado) miden el aire entrante y la tasa de llenado de los cilindros, permitiendo ajustes en tiempo real del suministro de combustible. Este control dinámico proporciona la máxima potencia cuando es necesario, mientras se mantiene la eficiencia del motor en velocidad de crucero. En los motores diésel, la regulación de la mezcla aire-combustible es particularmente importante, ya que es la forma principal de controlar la potencia de salida. En lugar de controlar la carga del motor con una mariposa, como en los motores de gasolina, los motores diésel se regulan por la cantidad de combustible inyectado. Aunque un motor diésel tiene técnicamente una relación aire-combustible estequiométrica, esta nunca se alcanza, ya que el motor diésel se controla mediante relaciones aire-combustible variables. Estas pueden variar desde 100:1 al ralentí hasta 16:1 a plena carga con aire de admisión turboalimentado.
Un delicado equilibrio
Debido a las estrictas regulaciones de emisiones actuales, los motores funcionan la mayor parte del tiempo a lambda = 1,0. Algunos motores incluso logran funcionar con mezclas de aire-combustible pobres (lambda > 1,0), lo cual es muy eficiente pero puede tener efectos secundarios indeseables. Uno de ellos es la mayor producción de gases NOx debido a la altísima temperatura de combustión. Estos gases son aproximadamente 300 veces más dañinos que el CO₂ como gas de efecto invernadero. Por esta razón, la última normativa EU6e prohíbe emisiones de NOx superiores a 60 mg/km para motores de gasolina y 100 mg/km para motores diésel, según el estándar WLTP.
En situaciones de carga baja y media, los motores se ajustan para funcionar de la manera más eficiente posible, pero en situaciones de alta carga y a pleno rendimiento, lambda = 1,0 ya no es viable. Con un mayor riesgo de detonación (picado) o fallos de encendido y un aumento de la temperatura en los cilindros y el sistema de escape, el uso de una mezcla de aire-combustible rica (lambda < 1,0) puede mitigar estos efectos. Inyectar un exceso de combustible en los cilindros, que no se quemará, absorbe calor y enfría los cilindros y los gases de escape. El combustible adicional también crea una mezcla más resistente a la detonación en la cámara de combustión, lo cual es muy beneficioso en condiciones de alta carga y alto rendimiento. La relación aire-combustible para un rendimiento óptimo se puede calcular en 12,6:1, lo que equivale a lambda = 0,86.
AutoTuner: liberando el potencial de la ECU
En AutoTuner, entendemos que la relación aire-combustible correcta es un equilibrio delicado, pero también uno de los parámetros más importantes para una reprogramación de motor efectiva y orientada al rendimiento. Con herramientas como AutoTuner, nunca ha sido tan fácil acceder a los datos de su ECU y escribir los parámetros modificados en la unidad de control, permitiendo que cualquiera pueda entrar en el mundo del tuning y la reprogramación.
