El motor Big Bang SBK de Virgin Yamaha

[Txupete]

Holaholahola...

Como siempre ando buscando articulillos técnicos que echarme al ojo, esta tarde he encontrado uno bastante curioso (aunque algo antiguo) en Crash.net relativo al motor Big Bang de SBK que emplea el equipo Yamaha Virgin en el BSB. Os lo pongo por si alguien se aburre y le apetece leer algo en plan interesantillo.

Ahí va eso:

A continuación del anuncio de que el equipo del campeonato británico de SBK Virgin Yamaha haría correr un motor con configuración Big Bang en el campeonato británico de esta temporada, ha habido un montón de estrujamiento de ideas respecto a como han hecho para ponerlo en marcha.

En cualquier caso, una investigación independiente, dirigida por Adam Arnold, de Crash.net, ha encontrado las respuestas:

El motor Big-Bang de SBK no es nada nuevo, pero, a pesar de haber sido probado intensivamente, nunca había sido puesto en carrera previamente, debido a problemas causados por los dos grandes pulsos de potencia producidos. Estos dos pulsos “Big-Bang”, dentro de un motor de cuatro cilíndros, crean tremendos esfuerzos, que frecuentemente llevan a la rotura en 30 minutos.

Los problemas comienzan con la fuerza total de dos cilindros que hacen su explosión al mismo tiempo en un motor que fue construido para que explosione un cilíndro cada vez. Esto tiende a poner grandes esfuerzos en los árboles de levas (parte del motor que tiene contacto en primer lugar con la fuerza de las explosiones) y la caja de cambios, que es tremendamente acelerada después de cada gran pulso.

En MotoGP las reglas permiten a los equipos emplear árboles de levas desfasados (bespoke en el original, no se si será la traducción correcta), lo que emplean para compensar el encendido de cada uno de los cilíndros en el sector “Big-Bang” de 40-50 grados de la rotación del cigüeñal, reduciendo así los esfuerzos sobre el motor. En cualquier caso, el reglamento de SBK dicta que las máquinas de 1000cc y cuatro cilíndros deben usar árboles de levas standard.

Hay además un incremento masivo del esfuerzo sobre los árboles de levas, como Scott Smart, de Rizzla Suzuki (bien versado en los aspectos técnicos de la ingeniería de competición) nos describe:

“Cuando lo probamos nosotros (el Big-Bang) con una GSXR600 de 2001, hace años, la fuerza sobre los árboles de abrir dos juegos de válvulas de admisión a la vez, sin ayuda del cierre de otro juego, era simplemente demasiado esfuerzo sobre la cadena de distribución”, dijo.

El fallo de la cadena de distribución surge cuando el árbol de levas intenta abrir las válvulas de dos cilindros simultáneamente, siendo la fuerza de los muelles de válvulas simplemente demasiado grande para ser soportada por largos períodos.

En un motor convencional, sea este un cuatro cilindros o un twin, la apertura de un juego de válvulas es apoyada por la fuerza de los muelles que cierran otro juego de válvulas. Esto reduce efectivamente la cantidad de esfuerzo que sufre la culata durante cada ciclo del motor.

Crash.net cree que Virgin Yamaha ha superado este problema a base de no hacer explotar su motor “Big-Bang” en el orden tradicional de dos en dos que se esperaría de un cuatro cilindros.

En lugar de hacer explotar los cilindros en dos grupos de dos, Crash.net cree que el equipo Virgin Yamaha hace explotar primero un cilindro por su lado, después dos cilindros a la vez, y entonces, el cuarto y último cilindro por otro lado. Esto reduce de forma efectiva la cantidad de esfuerzo soportado por el motor a la mitad.

Pero no aceptes nuestra palabra símplemente por si misma; aquí están nuestras pruebas para apoyarla:

El análisis de las grabaciones de audio del motor Big-Bang de Virgin Yamaha mostraron tres “Bangs” distinguibles: Un bang, seguido por un segundo (aún mayor), y después un tercer bang más pequeño. Las ondas de audio que producen los pulsos del motor pueden verse en la foto de abajo:

http://www.crash.net/pictures/view/130089.jpg

El tiempo entre cada uno de los pulsos fue preparado para realizarse en 180º de rotación del cigüeñal, con 360º de rotación de descanso entre cada ciclo, como sería de esperar. (Esto no me cuadra, igual es una errata).

Para apoyar estas reivindicaciones, se empleó el mismo experimento con otros dos motores (en los que ya se conoce el orden de encendido: Un V-twin de Honda a 90º y un Triumph 855cc tres cilindros. Porque el orden de encendido es conocido y es posible comprobar si nuestro método es correcto, lo que vimos que así era.

“Mi cabeza de ingeniero me dice que esto tiene perfecto sentido”, comentó Smart sobre la prueba que le presentamos “El encendido del único cilindro antes de los dos que lo hacen a la vez prepara a las piezas que soportan el esfuerzo, de forma que cuando éste (los dos cilindros juntos) llega, no es un golpe tan grande”.

Se cree que esta “preparación” del motor, explosionando un solo cilindro primero, es la clave para que este diseño funcione y sea fiable a lo largo de la duración de toda una carrera.

El propio equipo Virgin Yamaha declara que ellos no han tenido ningún fallo mecánico usando este motor, y presumen de hacer 1500 Km. De pruebas sin problemas. Los árboles de levas solo tienen que soportar un pulso grande, el cual Scott cree que podría ser producido por los dos cilindros centrales. (the middle two cilinders).

“La forma en la que probablemente lo han hecho es hacer explotar ambos cilindros centrales a la vez, puesto que éstos están bastante bien reforzados rodeados de apoyos”, explicó Smart.

El esfuerzo sobre la transmisión también se reduce enormemente en comparación con un motor Big-Bang convencional de dos grupos de dos. El cierre de las válvulas del primer cilindro que hace la explosión libera algo de la fuerza que hace falta para abrir las válvulas de admisión de los dos cilindros siguientes.

Esto significa en la práctica que los árboles de levas solo están tratando de abrir un juego de válvulas de admisión de los cilindros emparejados, dando así un rodeo al problema que había detenido anteriormente a los equipos que usaban cualquier tipo de motor “Big-Bang”.

No es solo por esto, pero el motor R1 2005 tiene, ya de serie, una cadena de transmisión relativamente grande, lo que hace al motor ideal para probar esta configuración sobre él.

Después de los tres pulsos separados que produce este motor, hay un largo “descanso”, que es la razón fundamental por la que se usa este tipo de motor en competición. Con los modernos motores de SBK creando tanta potencia (por encima de 210 CV, lo cual es un nivel similar a aquella vista por los equipos punteros de MotoGP), los equipos han tenido que encontrar nuevas formas de transmitir la potencia a la pista.

El problema de las motos de cuatro cilindros, en su disposición convencional de encendido (explosiones cada 90º de giro del cigüeñal), es que una vez que el neumático trasero empieza a girar en vacío, debido a la naturaleza del motor, es difícil de parar.

Cuando se emplea un motor “Big Bang”, la rueda trasera tiene cierto tiempo, en términos de rotación del cigüeñal, durante el cual no hay pulsos de potencia intentando hacerla girar. Esto permite que la rueda trasera pueda reducir su velocidad de forma efectiva entre los pulsos y encontrar agarre de nuevo al adaptar su velocidad a la velocidad de la pista.

El sistema de Virgin Yamaha, funcionando como un tricilíndrico calado a 180º, con un cilindro sobredimensionado, tiene el beneficio de darle a la rueda trasera un gran margen (360º de rotación de cigüeñal) –INSISTO, ME PARECE QUE ESTO ES ERRÓNEO-, para liberarse de un montón de los esfuerzos que conllevan los grandes pulsos.

El equipo Virgin declara además que han conseguido encontrar más potencia por encima de los más de 200 CV que tenían la temporada pasada, a pesar de emplear la configuración “Big-Bang”.

Pero, como señala Smart, la prueba está en la competición: “Puede estar todo correcto y bien sobre el papel” comentó Smart “Pero va a ser muy interesante ver lo que le hace este motor a la rueda trasera en la distancia de una carrera”.

¡Tú lo has dicho Scott!

Habreis visto que he introducido algún comentario relativo a los grados de giro del cigüeñal, ya que creo que si un motor realiza todas sus explosiones en 180º, lo que queda hasta el siguiente ciclo de explosiones son otros 180º, no 360º como ponen en este artícu*o. Si estoy equivocado, que me lo diga alguien, porque mi conocimiento de estos temas no es tampoco muy avanzado.

Una vez más, si alguien ve alguna patada al diccionario, que me lo diga, ya que no practico demasiado mi inglés últimamente.

Espero que os resulte interesante.

Salu2
Txupe

[Kingo]

Txupe, muchas gracias por poner el artícu*o a nuestra disposición. La traducción está genial.

O mucho me equivoco (tal vez Lestat podría arrojar luz sobre el tema) o los datos sobre los grados son correctos. Me explico:

Estamos hablando de un 4t, con lo que el ciclo completo son dos vueltas (720º), que son las que tarda cada cilindro en volver a su posición original después de las cuatro fases admisión-compresión-explosión-escape. Lo que aquí tenemos es:
-explosión pequeña
-Media vuelta (180º)
-explosión grande
-Otra media vuelta (180º)
-Explosión pequeña.
-Una vuelta (360º) y vuelta a empezar.

Total: 720º

Tenía 4800º

4800-720=
Me quedan 4080ª :D

Saludos!

[Kingo]

Además, esta moto siempre me ha suscitado curiosidad, desde la priemra vez que Tongo (vuelveee!!!) nos habló de ella. Me encantó la idea de hacer Twinpulse una moto para Sbk. No me parece que sea trampa; a finde  cuentas, si el reglamentod eja cambiar cigüeñal y árboles de levas...



SAludos!

[RC1]

Hola Txupete,

Excelente articulo y gracias por la traducción.
Mientras escribía este post, Kingo me ganó... Concuerdo con él, creo que te equivocas con los grados.
De otra manera que Kingo estaba tratando de explicarlo...

Para mí, en un motor de cuatro tiempos (de eso hablamos, verdad?) cada cilindro explota cada “ 2 ” vueltas de cigüeñal o sea (360 X 2 =) cada 720 grados. ...Entonces, si el cilindro A explota a 0 grados y el otro cilindro B (diametralmente opuesto) explota a 180 grados... faltan 540 grados (720 -180) para que A vuelva a explotar... y no 180.
Pero si entendí bién el articulo, no se trata tampoco de 540 grados, puesto que explican que explota primero un cilindro solo, despues (probablemente) los dos centrales y al final el otro cilindro (el que sube y baja al tiempo del primero) ...es decir una vuelta de cigüeñal (360 gr.) mas tarde del primero.
Entonces (según entendí) el 1 explota solo a 0 grados, los dos centrales a 180 grados (2 a la vez y media vuelta después) y el ultimo (solo) a 180 de los dos ultimos y/o 360 del primero... No se equivocan en el articulo!
Y al primero le quedan otros 360 grados antes que volver a explotar...
En esta configuración hay 3 explosiones en 360 grados y después, 360 grados de entrenamiento(sin explosiones).
Han Cambiado entonces las explosiones del twin pulse (dos por dos) commun, que acaba las cajas y arboles de levas... y que explota cada 180/540 grados.
Pero hablando de largo tiempo para que la rueda vuelva a ser motriz, parmí, en el twin pulse el tiempo es mas mas largo (540 gr en lugar de 360). Por cierto, las fuerzas actuan de manera diferente y la mas fuerte aparece unicamente cada 720 grados (mas espaciado que en el twin pulse).
También creo (pero no soy purista) que es inapropiado llamar el dos y dos (explosiones): un motor “big bang”. Para mí, un dos y dos es un twin pulse (estilo Twin pulse probado por Ducati) y el verdadero big bang es un motor como descrito ahi (3 explosiones) o aquellos con arboles de levas y alumbrados no convencionales que no sean dos y dos.
Entre parentesis, el Twin pulse Ducati no sufría (sufre) tanto inconvenientes como otros, debido que está provecho del sistema desmodromico (distribución sin resortes) de mando de valvulas...

Ciao

[kierokilometros]

El articulo genial Txupe,gracias por la traduccion. :P

Por otro lado la explicacion de Kingof me parece muy buena y sencilla en relacion al tema de los grados de rotacion.Hay que tener en cuenta que son 4T.Asi sale la cuenta perfecta.

Sois unos monstruos :P  

[Txupete]

Holaholahola...

En efecto, me he hecho la empanada dando por sentado que el proceso se hacía con un giro de cigüeñal, cuando se hace con dos...

Empanao que está uno. Gracias por la nota chicos.

Salu2
Txupe