La próxima revolución: ¿cómo funcionan los motores de compresión variable?

 |  @davidvillarreal  | 

Tal vez hayamos repetido tantas veces la palabra revolución que, como el lobo cuya llegada tantas veces fue anunciada, para no hacer aparición, llegó finalmente, y nos pilló a todos desprevenidos. Sea como fuere, si existe una tecnología a la que hemos de seguir con atención y detenimiento, esa es precisamente la que ha propuesto Infiniti para su nueva generación de motores de cuatro cilindros. Tampoco es la primera vez que escuchamos otra expresión, demasiado habitual en los últimos años, la de ese motor de gasolina que ofrecería un rendimiento excelente, y muy buenas prestaciones, con el consumo de un diésel. Lo único seguro es que Infiniti se anotará muy pronto un tanto, el de lanzar el primer motor de serie de compresión variable, capaz de variar su compresión volumétrica dinámicamente, entre relaciones de 8 a 1 y 14 a 1. ¿Será de verdad este motor tan revolucionario como lo pintan?

Infiniti no es la primera marca en aventurarse en un terreno tan complejo, pero a la vez apasionante para cualquier amante de la ingeniería, como es el de desarrollar un motor de compresión variable. Lloremos, una vez más, por la desaparición de Saab, que a comienzo de este siglo ya había diseñado un motor con una tecnología muy parecida (ver patente). Su coste, y la dificultad para hacerlo viable, conseguirían que General Motors guardase el proyecto en un cajón. Hace más de siete años Peugeot hacía lo propio, y presentaba su 1.5 MCE-5 VCRi.

¿Por qué resulta tan cautivadora y, una vez más, revolucionaria, esta tecnología? ¿Por qué en Infiniti sí creen en la viabilidad de esta tecnología? ¿Cómo funcionan los motores de compresión variable?

¿Por qué es tan beneficioso que un motor sea capaz de variar su relación de compresión?

La relación de compresión de un motor de ciclo Otto es la proporción en volumen que se ha comprimido la mezcla de aire y gasolina en la cámara de combustión de un cilindro. Pero lo que realmente nos interesa saber no es otra cosa que un hecho irrefutable, la relación de compresión influye significativamente en el rendimiento del motor. Una solución, como la empleada por ejemplo por Mazda (ver tecnología Mazda SKYACTIV), pasaría por crear un motor con una relación de compresión alta para conseguir una gran eficiencia, incluso sin recurrir a soluciones como el downsizing (reducir la cilindrada), o la sobrealimentación (el turbo), que están estrechamente relacionados entre sí.

El problema, que gracias a la técnica se ha conseguido superar hasta ciertas cifras de compresión realmente altas, está en que esa compresión tan elevada puede llevar a situaciones indeseables, como el fenómeno de detonación. Para evitarlo, por ejemplo en el caso de que el objetivo sea obtener una potencia específica elevada, sería necesario emplear una relación de compresión más baja.

Partiendo de esa base, y añadiendo tecnologías como el turbo, que aún añade mayor complejidad al problema, podemos ir entendiendo el concepto de ese motor ideal. Un motor ideal, en términos de compresión variable, sería capaz de reducir su relación de compresión para aprovechar al máximo el rendimiento del turbo sin arriesgarnos a que se produzca el fenómeno de detonación. Por otro lado, sería capaz de aumentar su relación de compresión para que, en un punto en el que no existe riesgo de detonación, por ejemplo a velocidad de crucero en autopista, se aproveche al máximo el combustible para alcanzar un rendimiento óptimo con un consumo muy contenido.

¿Cómo se puede variar la relación de compresión?

Infiniti ha encontrado una solución ingeniosa, y menos compleja que la que en su día ideó Saab, con una doble culata.

En cualquier motor de gasolina del mercado, incluso en aquellos que recurren a variaciones del ciclo Otto con retraso en el cierre de válvulas de admisión, como el Miller, o el Atkinson, nos encontramos con que el volumen desplazado por el cilindro es constante, y por ende su relación de compresión. Si quisiéramos variarlo, tendríamos que variar la posición del pistón en su punto muerto inferior y superior. De esta forma, el volumen de la cámara de combustión del cilindro también variaría. El gran problema está en que, de nuevo en un motor convencional, el movimiento del pistón está prefijado, y este se mueve solidario a un cigüeñal.

La solución que encontró Saab en el año 2000, y que entonces no fue considerada viable, pretendía una doble culata, con una culata superior pivotante, que con su movimiento, facilitado por un sistema hidráulico, podía variar la posición del pistón, y por lo tanto la relación de compresión.

Infiniti ha recurrido a una solución no tan aparatosa, pero no por ello menos ingeniosa. El pistón transfiere su movimiento al cigüeñal gracias a un rectángulo o, mejor dicho, un rombo, cuyo movimiento define la posición del pistón, y por lo tanto la relación de compresión en cada momento. La posición de ese rombo, o Multi-Link, que es el nombre técnico escogido para este componente, la supervisa un brazo actuador, un eje de control, y lo que Infiniti ha denominado como el Harmonic Drive.

Evidentemente, esos movimientos del Harmonic Drive transmitidos hasta el Multi-Link, y a su vez al ajuste de las posiciones del pistón, están supervisados por la electrónica, que se encarga de determinar la relación de compresión idónea en cada momento.

La complejidad del motor de Infiniti es evidente, pero el resultado, de cumplirse las expectativas, merecerá la pena. Su aplicación llegará en un motor de cuatro cilindros, que gozará de bastante potencia, aunque definitivamente no será el más potente de su cilindrada. La clave, y el aspecto en el que más insiste Infiniti, es que sí se situará como uno de los mejores, probablemente el mejor, en su relación entre potencia y consumo. Esa es la clave de este motor, y la razón por la cual la compresión variable tiene sentido.

¿Seguirán otros fabricantes el ejemplo de Infiniti?

Ese es el quid de la cuestión. En los últimos años hemos visto cómo todos los fabricantes luchaban por un mismo objetivo, mejorar las prestaciones, pero sobre todo mejorar los consumos, y reducir las emisiones de gases contaminantes. Lo interesante, para cualquier amante de la mecánica, la ingeniería, o la tecnología, está en que cada fabricante está apostando por diferentes tecnologías, escogiendo su camino para llegar el primero a un mismo destino.

Es probable que veamos otros ejemplos de motores de compresión variable en los próximos años, de hecho recientemente conocíamos una patente de Honda (ver 15 motores en 1), que abogaba por una idea no tan alejada de esta, la de la cilindrada variable. Otros fabricantes están apostando por la hibridación, e incluso los híbridos enchufables, Infiniti también ha apostado por ella en los últimos años. Koenigsegg está haciendo lo propio con motores sin árboles de levas.

Y si nos centramos en la sobrealimentación (ver 5 tecnologías que podrás encontrar muy pronto bajo tu capó), nos encontramos con soluciones de todo tipo: Porsche opta por la geometría variable (en gasolina), Koenigsegg por un turbo “híbrido” diseñado bajo impresión 3D, Volvo por el aire comprimido, BMW por muchos turbos y Audi por turbos y compresores eléctricos.

En Diariomotor:

Lee a continuación: 10+1 motores a los que amar y respetar sobre todas las cosas

Ver todos los comentarios 6
  • Voces

    Cuando se darán cuenta todas las marcas que lo único y realmente revolucionario es el coche eléctrico y, en eso, Tesla les está dando a todos en el morro. Y lo único que nos interesa saber es un hecho irrefutable, un motor de combustión contamina mucho más que uno eléctrico!!

    • Leonmafioso

      si pero mientras haya poco disponibilidad la transicion será progresiva. No puedes cambiar absolutamente todos los vehículos de combustible por eléctricos sin la infraestructura adecuada de energizacion. Mientras tanto nos tocará vivir con híbridos y con mejoras de eficiencia en los motores a combustible hasta que vayan desapareciendo.

    • Paco Tce

      Te equivocas, lo realmente revolucionario y menos contaminante es el coche con pila de hidrógeno, que siendo utilizado como combustible es prácticamente nulo en emisiones perjudiciales y también a la hora de producirse. Ese sería el camino lógico y real, si millones de coches fueran en estos momentos eléctricos las centrales nucleares serían las únicas que podrían abastecer de electricidad a todos, pero claro tendríamos el problema de los contaminantes residuos.

      • Carlos Caballero

        Un coche usando hidrogeno como combustible sigue siendo contaminante, no emitiria particulas ni CO2, pero si NOx provocado por la temperatura alcanzada en la camara de combustion, y es lo que mas se persigue hoy en dia, puesto que es lo mas perjudicial.

    • jajaja…

      No es cierto, si el coche de combustión baja consumos y emisiones contamina menos que un eléctrico ya que las fuentes de producción eléctrica también son contaminantes. Tlienes que tener en cuenta que países como Francia tienen como medio de producción la energía nuclear fundamentalmente y otros países del entorno tienen una producción mixta, nuclear, combustible fósil y la parte más pequeña es la renovable.
      Luego será lo revolucionario que quieras pero ni tienes dónde cargarlos, ni tienes autonomía de viaje ya que ahora están sobre 250 km. reales frente a los 1000 km. de un diésel o los 700 km. de un gasolina.
      Luego están las costosas y contaminantes baterías de los coches eléctricos, uso de tierras raras, minería osea todo muy ecológico
      Y por último está el precio, osea triplicar el coste de un coche convencional. Simplemente absurdo.

  • Rotodos Shur

    Mas piezas transmitiendo la potencia no hacen que pierda eficiencia?