En los motores de combustión interna con turbocompresor , el sistema anti-lag ( ALS ) es un método para reducir el retardo del turbo en aplicaciones de competición o alto rendimiento. Funciona retrasando el encendido y añadiendo combustible adicional (y a veces aire) para compensar la pérdida inherente de eficiencia de combustión con el aumento de presión en la turbina . El exceso de mezcla de combustible y aire escapa por las válvulas de escape y se quema en el colector de escape caliente , lo que hace girar el turbocompresor y genera una mayor presión útil.
Descripción general
Los sistemas ALS se utilizaron por primera vez en los inicios de la turboalimentación en la Fórmula 1 en la década de 1980, hasta que las restricciones de combustible hicieron que su uso no fuera adecuado. Posteriormente, la tecnología se popularizó en los coches de rally debido al aumento del retardo del turbo provocado por la placa restrictora obligatoria en la admisión. La restrictora produce una caída significativa de la presión de admisión; la relación de presión para un nivel de sobrealimentación dado es mucho mayor, y el turbocompresor debe girar mucho más rápido para producir la misma presión que sin restricción, lo que aumenta significativamente el retardo del turbo .
Un sistema ALS requiere una derivación de aire, que generalmente se realiza de dos maneras. El primer método consiste en utilizar una derivación de aire del acelerador que evita el acelerador y alimenta aire al motor; esto puede ser una válvula de derivación externa o un solenoide que abre ligeramente el acelerador entre 12 y 20 grados . El segundo método consiste en utilizar una derivación que alimenta el aire de carga (aire de admisión presurizado entre el turbocompresor y las válvulas de admisión) directamente al colector de escape .
Tipos
Derivación del acelerador
El sistema de derivación del acelerador o "golpe de acelerador" se combina con un retardo en el avance del encendido y un ligero enriquecimiento de la mezcla de combustible (principalmente para proporcionar refrigeración). Normalmente, el encendido se produce entre 35° y 45° después del punto muerto superior (ATDC). Este encendido tardío provoca una mínima expansión del gas en el cilindro, de modo que la presión y la temperatura se mantienen elevadas cuando se abre la válvula de escape. Al mismo tiempo, el par motor que se transmite al cigüeñal es muy pequeño (justo lo suficiente para mantener el motor en marcha). La mayor presión y temperatura de los gases de escape, junto con el aumento del caudal, son suficientes para que el turbocompresor gire a alta velocidad. Al abrir el acelerador, el encendido y la inyección de combustible vuelven a la normalidad.
Dado que muchos componentes del motor están expuestos a temperaturas extremas y pulsos de alta presión durante el funcionamiento del ALS, este tipo de sistema somete al motor, al turbocompresor y al colector de escape a un gran esfuerzo. [ 1 ] Además de los problemas de temperatura, las velocidades de turbo incontroladas pueden destruir rápidamente el turbocompresor. En la mayoría de las aplicaciones, el ALS se desactiva automáticamente para evitar el sobrecalentamiento cuando el refrigerante alcanza una temperatura de 110–115 °C.
Derivación de admisión
Un sistema ALS, en combinación con una válvula de derivación de admisión, alimenta de aire directamente al colector de escape, donde se mezcla con los gases parcialmente combustionados del motor, lo que provoca su reencendido y la activación del turbocompresor. Este sistema puede perfeccionarse considerablemente en comparación con el sistema de derivación de la mariposa descrito anteriormente.
Uno de los primeros sistemas de este tipo fue utilizado por el equipo Ferrari F1 en la década de 1980. [ 1 ] [ 2 ] Otra aplicación conocida de este tipo de sistema anti-lag se encontraba en las versiones del Campeonato Mundial de Rally de 1995 del Mitsubishi Lancer Evolution III y el Toyota Celica GT-Four (ST205). El sistema estaba controlado por dos válvulas de presión, operadas por la ECU. Además de la versión de competición, la tubería del sistema anti-lag también se instaló en el modelo de homologación WRC del Celica GT-Four, homologado para la calle , aunque el sistema en sí estaba desactivado; las tuberías y válvulas solo estaban presentes para fines de homologación. En los modelos posteriores del Mitsubishi Lancer Evolution para el mercado japonés (IV a IX), el SAS (Sistema de Aire Secundario) se puede modificar para proporcionar anti-lag. El prototipo Prodrive P2 utiliza un sistema de derivación de admisión más moderno y refinado. [ 1 ]
Sistemas adyacentes al antilag
Derivación del turbocompresor
A veces denominada válvula Dan Culkin o válvula D, este método consiste en la inserción de una válvula de retención unidireccional de gran tamaño justo antes del cuerpo de la mariposa, lo que permite que el aire evite el turbocompresor, el intercooler y la tubería de admisión durante los periodos de presión negativa en la entrada del cuerpo de la mariposa. Esto genera un suministro constante de aire, lo que permite que se queme más combustible e impulse la turbina. La válvula se cierra en cuanto se alcanza la presión positiva en la carcasa del intercooler. Este sistema es más un sistema de respuesta rápida que un sistema anti-lag propiamente dicho, por lo que puede integrarse en otros sistemas ALS. [ 1 ]
Cuando se utiliza con un sensor de flujo de aire másico (MAF), la válvula de retención debe aspirar aire a través del MAF para mantener la relación aire-combustible adecuada. Esto no es necesario en una configuración de velocidad-densidad.
Retardo de encendido y descarga de combustible
Muchas unidades de control del motor (ECU) programables también ofrecen una función "anti-lag" diseñada para acelerar los turbos durante los arranques o entre cambios de marcha. [ 1 ] Al igual que con el bypass del turbo mencionado anteriormente, este no es tanto un verdadero sistema anti-lag como un sistema de aceleración rápida (y también se puede combinar con otros sistemas), aunque se aproxima más a un verdadero ALS.
Cuando un coche está listo para arrancar y alcanza sus RPM de arranque , algunas ECU (mediante un interruptor o un acelerador adicional) pueden programarse para retrasar el encendido varios grados y añadir mucha más gasolina. La combustión se produce cuando el motor expulsa la mezcla aire/combustible del cilindro, acercándola a la turbina, lo que provoca que esta gire a menos RPM o genere mucha más presión de sobrealimentación a las RPM de arranque de lo que lo haría normalmente. [ 1 ]
Algunos programas también pueden activar esta función "anti-lag" mediante la entrada del embrague con cambio a máxima aceleración, haciendo que funcione efectivamente entre cambios. Al igual que otros tipos de anti-lag, el uso excesivo de este tipo de anti-lag puede causar daños a la rueda de la turbina, el colector de escape y más debido a la alta presión de la mezcla aire/combustible que se quema espontáneamente casi (o completamente) fuera de la cámara de combustión. [ 1 ] También puede provocar incendios posteriores .
Este sistema anti-lag suele funcionar bien porque solo se activa con el acelerador a fondo , momento en el que entra más aire al motor. Por consiguiente, no rinde igual (o no se activa en absoluto) con el acelerador parcialmente cerrado o cerrado, a menos que se combine con un sistema de aire secundario o un bypass como el descrito anteriormente.
MGU-H
Los motores modernos de Fórmula Uno adoptan la forma de un motor V6 turboalimentado con un sistema híbrido adicional. Hasta 2026, este sistema híbrido constaba de dos unidades motor-generador (MGU): la "Unidad Motor-Generador Cinética " (MGU-K) y la "Unidad Motor-Generador Térmica" (MGU-H), siendo esta última prohibida en el reglamento de unidades de potencia de 2026. [ 3 ] Para eliminar casi por completo el retardo del turbo, la energía eléctrica almacenada en la batería del coche se desplegaba parcialmente hacia la MGU-H, que hacía girar la turbina del compresor. Esto permitía que el sistema turbo alcanzara la presión máxima de sobrealimentación casi de inmediato, anulando así cualquier retardo del turbo.
En condiciones normales de carrera, la entrada del motor eléctrico se reducía gradualmente a medida que aumentaban las RPM del motor y los gases de escape podían mantener las presiones de sobrealimentación deseadas. Durante las vueltas de clasificación y, en ocasiones, estratégicamente a lo largo de la carrera, se podía suministrar energía al MGU-H bajo demanda, incluso cuando el motor funcionaba a altas RPM. Esto permitía que los gases de escape evitaran el turbocompresor a través de la válvula de descarga . Se decía que esto aumentaba la potencia entre un 5 % y un 10 %, aunque a costa de los niveles de energía almacenada.
El MGU-H también podía utilizarse para generar energía eléctrica, permitiendo que el motor eléctrico que normalmente hacía girar la turbina fuera accionado por el propio sistema turbo, un proceso conocido como "recolección". Este escenario se daba cuando los gases de escape se canalizaban a través del turbo y el sistema turbo funcionaba de forma convencional. Si bien la recolección conllevaba una pérdida de potencia total, permitía una ganancia neta en la reducción de los tiempos por vuelta, ya que se realizaba en secciones del circuito que no requerían niveles máximos de potencia (por ejemplo, al final de las rectas o entre ciertas curvas), o donde los cálculos habían determinado que la pérdida de par en esas secciones del circuito se compensaba en las secciones donde se podía utilizar la potencia generada.
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 Markus, Frank (9 de septiembre de 2024). "¿Qué es el Turbo Anti-Lag? La tecnología detrás de los gorgoteos y estallidos de la turboalimentación" . MotorTrend . Recuperado el 20 de agosto de 2025 .
- ↑ Knowling, Michael (7 de octubre de 2008). "Los primeros días del turbo - Parte uno" . www.autospeed.com . Recuperado el 24 de mayo de 2023.
El retardo y el par a bajas revoluciones habían mejorado enormemente (en parte gracias a la introducción de turbocompresores cerámicos con rodamientos de bolas) y Ferrari, aunque brevemente, también había desarrollado lo que ahora llamamos un sistema anti-lag, mediante el cual se encendía una mezcla de combustible y aire en los colectores de escape.
- ↑ "Reglamento de unidades de potencia de F1 para 2026 aprobado por el Consejo Mundial del Deporte del Motor de la FIA · RaceFans" . 16 de agosto de 2022. Consultado el 16 de agosto de 2023 .
Fuentes
- "Sistema Bang-bang o Sistema Anti-Lag" . Rallycars.com . Consultado el 31 de marzo de 2019 .
- "Un vistazo a los sistemas anti-lag para vehículos turboalimentados" . Brewed Motorsports . 12 de junio de 2012. Consultado el 31 de marzo de 2019 .
- Equipos para carreras de autos
- Tecnología de motores
- Turbocompresores