Cómo funciona el Sistema Anti-Lag del turbo
El Bang-bang (también conocido como ALS que significa Sistema Anti-Lag) es una técnica de gestión del motor que permite minimizar el tiempo de retardo del turbo.
Como ya sabrás, los turbocompresores presentan lo que se conoce como tiempo de retardo, que es el tiempo necesario para que la turbina alcance su máxima aceleración desde un estado de velocidad de giro intermedio. La duración del retardo de un turbocompresor depende de muchos factores, entre ellos su inercia, la eficiencia del flujo de aire, la contrapresión, etc. El problema se resuelve en parte instalando una válvula de descarga del turbo, que actúa cada vez que el conductor levanta el pie del acelerador. La válvula de descarga evacuará el aire presurizado que sale del turbocompresor mientras el colector de admisión está cerrado, permitiendo así que la turbina no se cale y evitando posibles daños en sus rodamientos. En los coches de carreras es muy común montar turbocompresores sobredimensionados para poder producir suficiente presión de sobrealimentación y asegurar una potencia suficiente del motor. Los turbocompresores de gran tamaño presentan un retraso significativo debido a su mayor inercia de rotación. En estos casos, la válvula de descarga es insuficiente para permitir que el turbocompresor no pierda demasiada velocidad cuando el conductor arranca. Además, los coches de rally están equipados con un restrictor de turbo, que está regulado por la FIA. Uno de los efectos del restrictor es aumentar el tiempo de retraso. Por ello, en los coches de carreras, y más concretamente en los coches de rally, donde el par motor y la disponibilidad del motor son factores críticos de rendimiento, la mayoría de las aplicaciones utilizan sistemas antiretraso.
Durante el tiempo de retraso, el motor tiene una respuesta mucho menor y su potencia está muy por debajo de la nominal. Para contrarrestar el efecto del tiempo de retraso del turbocompresor, los conductores solían anticiparse a las reacciones del motor acelerando mucho antes de lo que lo harían en un coche sin turbo. Otros han utilizado una técnica, introducida por el piloto alemán Walter Röhrl, conocida como «frenado con el pie izquierdo», en la que el conductor utiliza su pie izquierdo para frenar el coche mientras su pie derecho acelera para mantener el turbocompresor en carga óptima. El frenado con el pie izquierdo es muy duro para los frenos, que se ven sometidos a una tensión extrema, pero es muy eficaz para mantener el turbo girando.
ALS era una idea sencilla, pero relativamente difícil de aplicar. Sólo cuando los sistemas de gestión electrónica del motor fueron lo suficientemente avanzados como para permitir tener en cuenta muchos más parámetros, en tiempo real, que en el pasado, fue posible utilizarlos de forma eficiente en el manejo del ALS. Hasta donde yo sé, el equipo Toyota Europa fue el primero en utilizarlo en las carreras (la implementación de Toyota se conoce como Sistema de Control de Combustión Toyota, mientras que Mitsubishi llama al sistema Sistema de Control de Postcombustión).
Cómo funciona el ALS
Cuando el conductor levanta el pie del acelerador, la sincronización del encendido se altera con a veces 40° o más de retraso (retard) y la mezcla de aire de admisión y suministro de combustible se hace más rica. La mariposa de admisión se mantiene ligeramente abierta o se utiliza un inyector de aire, sin pasar por la mariposa de admisión, para mantener el suministro de aire al motor. El resultado es una mezcla de aire y combustible que sigue entrando en las cámaras de combustión cuando el conductor ya no acelera. Al retrasarse mucho el encendido, la mezcla de aire y combustible llega a los tubos de escape en su mayor parte sin quemar. Cuando la bujía se dispara, la válvula de escape está empezando a abrirse debido al retraso del encendido mencionado anteriormente. Además, como la temperatura del escape es extremadamente alta, el combustible no quemado explota al contacto de los tubos de escape. Por suerte, el turbo se encuentra justo ahí y la explosión lo mantiene girando (de lo contrario, se ralentizaría ya que su entrada, los gases de escape, está cortada). El efecto es que se reducen enormemente los tiempos de respuesta con algunas desventajas:
- Un rápido aumento de la temperatura del turbocompresor (que salta de ~800°C a la región de 1100°C+) cada vez que se activa el sistema
- Un enorme estrés en el colector de escape y los tubos (montado en un coche de calle un sistema bang-bang destruiría el sistema de escape en 50-100 km)
- El turbo produce un impulso significativo incluso a velocidades de ralentí del motor
- Las explosiones que se producen en los tubos de escape generan importantes llamas que pueden, a veces, se pueden ver en el extremo del tubo de escape
- Freno de motor reducido
El efecto ALS depende sobre todo de la cantidad de aire que se permite en el motor, cuanto más aire se suministre más se notará el efecto ALS. En consecuencia, los sistemas ALS pueden ser más o menos agresivos. Un ALS suave mantendrá una presión de 0 a 0,3 bares en el colector de admisión cuando está activado, mientras que, cuando está inactivo, la presión en el colector de admisión con el acelerador cerrado estaría en la región de -1 bar (vacío absoluto). Las versiones de competición del ALS pueden mantener una presión de hasta 1,5 bares en el colector de admisión con la mariposa cerrada.
Mientras que los sistemas montados en los coches de competición de Toyota y Mitsubishi son relativamente suaves y silenciosos, los instalados en los coches de Ford y Subaru son mucho más ruidosos y agresivos.
El sistema bang-bang debe su nombre a los fuertes ruidos de explosión que se oyen cada vez que el conductor levanta el pie. La mayoría de las implementaciones de carreras tienen configuraciones de antirretorno seleccionables por el usuario en función del terreno, normalmente el conductor puede seleccionar tres configuraciones que van de suaves a muy agresivas.
Nótese que algunos eventos europeos regionales o nacionales prohíben el uso de sistemas ALS mientras que cada vez más eventos del WRC regulan los niveles de ruido permitidos por los coches de competición deshabilitando efectivamente el ALS.
A partir de 2002, las nuevas técnicas anti-lag, como la Recirculación de Gases de Escape (EGR), están superando poco a poco el método descrito anteriormente, ya que son más amables con las partes mecánicas del motor.