El secreto de Red Bull en calificación
hace 15 años
Cuando explicamos el funcionamiento de los difusores soplados por el escape comentamos que el mayor inconveniente del sistema era que en el momento en el que el piloto soltaba el pie del acelerador, su efectividad disminuía. Ese es el motivo por el que se dejaron de utilizar cuando desaparecieron los motores turbo, motores que suavizaban este inconveniente. Un cuidadoso diseño y la posición de los escapes respecto al difusor podían aliviar ciertos problemas, pero el beneficio que producen los gases de escape en el difusor se ve muy reducido en el momento en el que se deja de acelerar y dejan de salir gases del escape, justo en el momento en el que más falta hace el apoyo aerodinámico que genera, en frenada y entrada en curva. La solución al problema era fácil, está presente desde hace tiempo y también en la actualidad en otras competiciones, pero Adrian Newey ha sido el único al que se le ha ocurrido emplearla. Ideas y conceptos antiguos (como la suspensión trasera por tirantes, el difusor soplado...) para crear el coche más rápido del 2010.
Un inconveniente de los motores turbo es el retraso en la entrega de potencia. Desde que se pisa el acelerador, hasta que el turbo recibe la presión y gira a la suficiente velocidad, transcurre un cierto tiempo. Para eliminar este retraso, en competición (los antiguos F1 turbo o coches actuales de rallyes) se utiliza un sistema denominado anti-lag o bang-bang, que sigue inyectando gasolina al motor aunque el piloto no acelere, retrasando el encendido para que la combustión no genere potencia y permitir que el turbo siga girando. Así, al volver a acelerar, no habrá retraso en la respuesta del motor.
La idea de Newey ha sido la de emplear este sistema en un motor sin turbo, para que continuamente estén saliendo gases por el escape. Así, aunque el piloto levante el pie del acelerador mientras frena para entrar en una curva, el flujo de gases se mantiene constante, manteniendo el apoyo aerodinámico que permite una mejor frenada y un paso por curva más rápido.
La combustión dentro del cilindro cuando se está acelerando ocurre normalmente como se ve en el dibujo superior. Cuando el pistón se encuentra en su punto muerto superior comprimiendo la mezcla aire-gasolina, la bujía produce una chispa que provoca la explosión, y al estar las válvulas cerradas la expansión de los gases empuja hacia abajo al pistón, haciendo girar el motor. Si el piloto levanta el pie del acelerador, no se inyecta combustible, por lo que no hay combustión, el motor no ofrece empuje y el flujo de gases disminuye mucho, disminuyendo la eficacia del difusor.
Lo que Red Bull hace es retrasar el encendido (el momento en el que la bujía da la chispa) y mantener el acelerador un poco abierto cuando se levanta el pie de él. Así, lo que se consigue es retrasar la explosión de la mezcla, que se produce cuando la válvula de escape ya se ha abierto (dibujo superior). En vez de empujar al pistón hacia abajo y producir potencia, la explosión se expande por el escape, creando una ráfaga de gas que imita el efecto de seguir acelerando sin producir empuje, logrando mantener la carga aerodinámica en el difusor.
Pero cómo no, el sistema tiene sus inconvenientes. El calor de la combustión tiene lugar en el escape (por eso se escuchan esas explosiones en los coches turbo de rallyes cuando levantan el pie del acelerador, y de ahí el nombre bang-bang), produciendo un sobrecalentamiento en las válvulas de escape, culata y el escape. Estos componentes no podrían soportar tanto calor durante largos periodos, y el mayor consumo de combustible sería un inconveniente ahora que los repostajes están prohibidos. Éstos son los motivos por los que el equipo sólo lo emplea en los momentos cruciales de la Q3.
El mapa de retraso del encendido se controlaría a través de la centralita standard seleccionándolo el piloto por medio de un interruptor en el volante, siendo todo ello completamente legal.
Si se controla el problema del sobrecalentamiento (¿recordáis la primera carrera, en Bahrein, cuando a Vettel se le rompió el escape y el equipo dijo que había sido una bujía?), esta solución es relativamente sencilla de copiar para los equipos que están empleando el difusor soplado. Renault, la proveedora de motores de Red Bull tendría que saber esto... por cierto, el Renault de Kubica hizo una muy buena calificación en Silverstone, cuando el resto del fin de semana no tenía tan buen ritmo. Ay pillines...
fuente y gráficos: scarbs f1, fotos: grandprix
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jorgech dice:
ESTIMADO ION,como te lo comente oportunamente,es algo incompleto,toda la explicacion,no dudo de tu capacidad,pero "debe haber algo mas que atrasar el encendido",y en que me baso,el exceso de temperatura,y en el cruce de valvulas,por mas que atrases el encendido las valvulas siguen teniendo el mismo angulo de AAA y RCE,Y EL INGRESO DE COMBUSTIBLE AL CILINDRO ES LA MISMA,debe de haber un sistema que permita un ingreso extra de combustible en la inyeccion,es decir prolongar la admision y retardar el escape,¿y quien gobierna eso, la "centralita",a ese regimen de motor no puede haber retencion de gases de escape,porque seria pejudicial para el proximo tiempo positivo,una cosa es explicar una vuelta de motor otra es 18000rpm,tienen que tener un sistema acumulativo de gases de escapes y electronicamente disponer de ellos,si RENAULT realizo en sus estudios un cruce de valvulas distinto este año con referencia al motor del 2009,no lo se "ES SECRETO DE FABRICA",PERO POR ESAS COSAS RARAS DE LA MECANICA LES DIO RESULTADO,oh los renault tambien no caminan,mi punto de vista es que el multiple de escape y sus salida al ser modificados de posicion introducen bajo presion sus gases al doble difusor de acuerdo a la velocidad del coche ,a menor velocidad del coche mayor presion de salida, aumentando asi el paso de los gases hacia el difusor,aumentando el apoyo al piso.
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ESTIMADO ION,lo otro que no comparto es que en el tiempo de compresion las 4 valvulas estan cerradas y recien cuando se produce el salto de la chispa en la bujia recien resulta un tiempo positivo,y antes de llegar el piston a su PMI,comienza la AAE y finaliza en el RCE, es decir para ser mas entendido por todos AAA,(apertura avance admision),RCA,(retardo cierre de admision) AAE,(apertura avance de escape) RCE(retardo cierre de escape)PMI(punto muerto inferior del piston) PMS(punto muerto superior del piston).lo que yo pienso y es mi punto de vista es que hay un desfasaje en la valvulas de escape cerrando una despues de la otra,y si entonces se provocaria el arrastre de una mayor cantidad de combustible en el cruce de valvulas,espero no haberte complicado la vida,pero me las dejas servidas,los cruces de valvulas fueron, es, y seran mi pasion,un abrazo.
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ESTIMADO ION,el 2º dibujo no se ajusta con la realidad,y por favor no lo tomes como una critica,para que ocurra eso ¿cuanto tiempo permanecera abierta la valvula de escape?,tengo entendido que por reglamento no se puede corregir ni mecanicamente ni electronicamente la variacion de aperturas de las valvulas ,es decir NO TIENE CORRECTORES AUTOMATICOS DE PUESTA A PUNTO,lo que si se es que el fabricante del motor debe de emplear el mismo material que todos,ahora la apertura y cierre es un secreto del fabricante y lo puede variar de acuerdo a sus necesidades,mas o menos cruce de acuerdo en que momento necesita el par torque del motor,ya que no es lo mismo un circuito trabado a uno rapido,no te quiero molestar mas por hoy,ayer tuve 23 de presion hoy tengo 15 de maxima, se me esta pasando la "BRONCA" pero todo lo tecnico me seduce y me transforma espero y deseo que tomes mis comentarios como cosas de un viejo motorista que pese a los 76 años sigo pendiente de todas las novedades,un abrazo
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Ion Emparan dice:
Hola Jdavid, creo que esto es algo más que una hipótesis, pero bueno, ya nos enteraremos.
Hola Jorge, lo primero, nos alegramos de que te hayas recuperado, tranquilo, a partir de ahora serán todo alegrías 🙂
He leído un par de veces tus mensajes pero me cuesta entender lo que a tí no te encaja. Igual llegas a donde yo no llego, pero lo veo más sencillo. Yo al menos no veo la necesidad de modificar los tiempos en las aperturas de las válvulas, el sistema es idéntico al de los motores turbo con antilag, sólo que en vez de para hacer girar al turbo se usan los gases para alimentar el difusor, y estos motores turbo creo que no llevan nada muy raro en la distribución.
Bueno, hoy no dormimos jaja saludos!! -
Joder, qué bueno Ion, lo que estoy aprendiendo, muchas gracias por el post muy bueno!!
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issues dice:
Luego de un ataque de histeria con la carrera de ayer (otro más, y van...), pasamos a disfrutar de estos excelentes artículos técnicos. 🙂 Muchas gracias!
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segun lo escrito en autosprint de la nota publicada en su blog JAMES ALLEN, HAY UNA NOVEDAD QUE SE SABIA QUE RED BULL ,utiliza para su motores renault"la electronica de ajustes especiales",y entre esas funciones hay una que permite "RETRASAR EL ENCENDIDO" en la practica para mantener el fuego del motor aun cuando el piloto retira el pie del acelerador
.esto permitiria que los gases de escape mantengan una presion minima y "temperatura"que es lo que no explican(ya que atrasando el encendido hay perdida de potencia y una mayor cantidad de mezcla que pasa al multiple de escape inflamados sin entregar potencia,por arrastre de las salidas de las valvulas de escape,provocando esa temperatura adicional) en el cruce de valvulas,lo inentendible es a que le llaman en ingles/italiano "parte superior del altavoz",y cuando los gases no se mueven y los efectos de la extraccion no se amplifiquen ,por ese problema se utiliza solamente en la Q3,Y AL VOLVER A NORMALIZAR LA PUESTA A PUNTO DEL ENCENDIDO,TODO VUELVE A LA NORMALIDAD,"YO NO LO CREO HASTA QUE LO VEA",y menos si el comentario viene de un ingles,parece que en el mundo automotor todos somos ignorantes y el unico inteligente es el,un motor a 18000 rpm atrasado 10 segundos se cocina,y se hace una barbacoa y en argentina decimos se engrana,por exceso de temperatura,y los pistones se derriten.(lo que no esplica este señor es cuantos grados atrasan el encendido en el motor,para lograr ese fin) -
anteriormente cuando los pilotos eran pilotos se hacia punta y taco,es decir se llegaba a una curva y el piloto seguia acelerando con el taco y frenaba con la punta del pie,el motor no se caia de regimen y ayudado con el freno y la caja DE ENGRANAJES RECTOS seguia teniendo potencia,hoy si no se inventaba la secuencial semi automatica,no saben manejar,antes frenabas y tirabas el ancla 100 mts antes de una curva hoy frenas dentro de la curva con frenos a disco de carbono y para no perder potencia recurren a la electronica,TAZIO NO TE LEVANTES NUNCA DE LA TUMBA,TE MORIRIAS DE VERGUENZA.
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esto me demuestra que en el tiempo positivo de compresion las "4 VALVULAS ESTAN CERRADAS" y que solamente en el "CRUCE DE APERTURA Y RETARDO" se produce el famoso atraso del encendido,lo demas queda a criterio del consumidor,saludos a todos y disculpen mi abuso,lo que pasa es que soy un enfermo de los motores y sus cruces de valvulas,demasiados años utilizando el comparador de 360º para clavar un engranaje,de distrubucion.(todo hecho manualmente como el perfil de una leva,antes de maquinarla y darle la dureza segun el material utilizado)pido mil perdones.
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ESTIMADO ION,aceptemos que el sistema es el que manifestas,estuve hasta las 03hs repasando motores turbo con configuraciones iniciales de presion de salida de presion de turbo hasta 3 a 1,si dejas un poco el acelerador abierto UNICAMENTE INGRESA MEZCLA CUANDO SE ABREN LAS VALVULAS DE ADMISION,"NUNCA CON UNAS VALVULAS CERRADAS",por lo tanto es imposible que en el tiempo de compresion ingrese mezcla,y no es teoria es una realidad,es decir solamente en el cruce de valvulas la salida de las de escape arrastran mezcla ingresada y producen el famoso BANG BANG.REFERENTE AL TURBO EN CUESTION ESTAMOS HABLANDO DE OTRO SISTEMA,el turbo aprovecha los gases de escape parara girar y enviarlos a un radiador de enfriamiento que posterormente ingresan en el multiple a presion"x"bar mezclandose con el combustible,en pocas palabras es un turbo compresor (hay varios modelos de alaves variables o fijos),y los PISTONES son especiales para soportar esa presion,y te reitero y no por cabeza dura ni tener la razon ,el bang bang del turbo es totalmente distinto a la explosion de mezcla fresca ingresada al escape.el 1º es por presion y el 2º es de arrastre.saludos je je y ahora te toca estar despierto porque no me dejaste dormir,como es martes13 no salgo y seguire disfrutando de la lectura de los turbos y biturbos,jeje.
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ESTIMADO ION,esta te la dejo picando,"POR FAVOR DECIME QUE MOTOR DE F1 QUEDA CON EL ACELERADOR CERRADO" si normalmente estan arriba de las 1500rpm,regulando,como minimo,te podes imaginar si el piloto deja de acelerar se para el motor,"siempre tienen regimen alto en baja motivado por el cruce de valvulas",Y HE COMPROVADO EN VIEJOS MOTORES COSWORTH QUE EL REGIMEN MINIMO ERAN 1500 RPM.SIEMPRE HAY ARRASTRE DE MEZCLA PESE A NO ACELERAR.
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TODO EL SECRETO ESTA EN EL ATRASO DEL MOTOR,que permite que una parte de la mezcla se inflame en las salidas del escape por exceso de temperatura en el colector y produzca la explosion,aumentando la temperatura de los gases que son aprovechados para otra funcion.FINAL no te molesto mas,ahora te dejo a que resuelvas el problema,TU eres el periodista,yo soy el rompe h.....,ME COMPROMETO A NO OPINAR MAS DEL TEMA,PARA MI ESTA TERMINADO,(al margen como me has hecho pensar,ya me habia olvidado,pero esto es como la bici despues que aprendiste no te olvidas mas)saludos jeje.
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Tavos dice:
Estimado Ion, desde ya agradezco muchísimo la aclaración: de todo lo que leí es lo que mas sustento tiene, asi y todo comparto algunos de los conceptos Jortech, Sobre todo los de producir una explosión con las valvulas de escape abiertas. En mi pequeñisimo universo de motores accionados por valvulas con llevas y entendiendo que la ECU se va a encargar de poner la Chispa donde sea necasario, veo muy complicado obtener las condiciones necesarias de presión para que la explosíon de combustible se produzca, sobre teniendo las válvulas de escapoe abiertas.
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Hola chicos, gracias a vosotros.
Jorge, yo sí que estoy a punto de sufrir un cruce de válvulas jeje.
Para ver si estamos comprendiendo lo mismo y simplificando (sin tener en cuenta avances o retrasos en cierres y aperturas de válvulas), explico lo que entiendo, diferenciando un funcionamiento normal (acelerando) y cuando funciona el sistema:
1- Admisión, en los dos casos igual.
2-Compresión, en los dos casos igual
3- Explosión, aquí empiezan las diferencias. En el caso normal, cuando el pistón está arriba salta la chispa con las válvulas cerradas, empujando al pistón hacia abajo. Cuando funciona el sistema, aquí no habría explosión porque se retrasa.
4- Escape: en el caso normal, se abre la válvula de escape y salen los gases quemados. Cuando funciona el sistema, la chispa y la explosión se producen justo cuando se abre la válvula de escape, es decir, cuando el pistón está abajo.
Es como lo entiendo, no se si me he explicado, pero las válvulas abren y cierran igual en los dos casos...
Saludos!!! -
mknico dice:
según yo lo entiendo me parece que es mas sencillo de lo que muchos piensan por eso es legal, (según parece)
que pasaría si cuando el piloto desacelera en lugar de cortar la inyección de combustible, se retrasa el encendido tanto como para que se produzca la chispa poquitos grados después del pmi. no hay potencia y si una salida de gases casi igual a que si el motor estuviera acelerado a pleno ya que la entrada de combustible es la misma y el régimen parecido (de 19,000 a 16500 no hay mucha diferencia
lo malo es que la inflamación del combustible se produciría con la válvula de escape abierta lo que recalentaría la válvulas y el múltiple hasta cocinarlos
en la primer carrera vettel tubo problemas con los escapes, no??
en una palabra en lugar de desacelerar retrasan el encendido¡¡¡ yo como mecanico pienso que puede ser posible, claro que yo a un f 1 solo los e visto por tv, y puedo estar equivocado .
saludos a los españoles CAMPEONES¡¡¡¡¡¡
Pd jorgech tranqui que con la presión no se juega¡¡ -
Hola Mknico, lo que explicas es lo que yo entiendo e intento explicar.
Saludos!! -
ESTIMADO ION,no es que no te entienda,retrasan tanto el encendido que la chispa de produce en el momento de apertura de la valvula de escape,y eso es AAE,ES DECIR EN LA CARRERA DESCENDENTE DEL PISTON"ANTES DE LLEGAR A PUNTO MUERTO INFERIOR"(tiempo de expansion)se produce el salto de la chispa,inflamando la mezcla,y es expulsada a salir al volver a subir el piston despues de llegar a PMI,para iniciar la carrera de escape,y recomenzar al llegar a PMS la de admision.EJEMPLO= RETRASAN LOS 15º( supuestos de avance inicial) mas los 150+o- de la carrera de expansion(suponiendo que tenga 30º de AAE) PARA COMPLETAR LOS 180º DE RECORRIDO DEL PISTON,(1/2 vuelta del piston desde PMS a PMI,resumiendo ¿lo que pregunto del principio total de grados sin chispa serian ,los 15º iniciales mas los 150º de la expansion,total 165º de atraso?.FELICITACIONES APROBE,ESO JAMAS SE ME HUBIESE OCURRIDO PENSAR,QUE SE PUDIERAN ATRASAR UN MOTOR TANTOS GRADOS EN UN COCHE DE CARRERA POR UNOS MINUTOS,SALUD Y PESETAS.TE DEJO DORMIR EN PAZ.
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ESTIMADO MKNICO,GRACIAS POR EL SALUDO,pero te hago una pequeña correccion,es AAE ,ES DECIR COMO BUEN MECANICO QUE LA VALVULA DE ESCAPE COMIENZA ABRIRSE "antes que el piston llege a PMI y no despues,porque en mecanica y tu lo sabes muy bien no hay posibilidades de acortar el tiempo de escape en un F1,ES PREFERIBLE QUE ABRA ANTES DE PMI,IGUALMENTE TU APORTE LO AGRADEZCO LO MISMO QUE TU SALUDO,la presion mia es controlable TENGO AAP(apertura avance de presion,un venita que revienta cuando pasa 23/24 maxima,el dia que no reviente EXPLOTE)
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Y UNA ACLARACION CON EL QUE REALIZO EL DIBUJO,el piston desciende solo no es empujado porque no hay "EXPANSION AL NO HABER INFLAMACION DE LA MEZCLA" y la temperatura del cilindro aumenta al inflamarse la mezcla dentro del mismo,faltaria a mi gusto un flecha descendente y a cuantos grados se produce el encendido,ION,TE AGRADEZCO LA PACIENCIA QUE HAS TENIDO,ves que de tanto machacar, TODO SE ENTIENDE.
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Esto no es nuevo, ya se lleva hablando desde hace algún tiempo, pero de momento siguen siendo suposicones, igual que antes era la variación de la altura de la suspensión y cuando la maFIA lo investigó no encontro nada.
De momento es una hipótesis que va tomando fuerza.
Saludos.