¿Cómo funciona un motor de compresión variable? Durante la última década hemos visto innumerables avances técnicos en el mundo del motor. Desde nuevos sistemas de infoentretenimiento, como el MBUX de Mercedes, a innovadoras mejoras en seguridad, rendimiento y eficiencia. Es precisamente esto último sobre lo que quiero contarte algo. El paso de gigante en eficiencia y consumo que pocos se atreven a dar: los motores de compresión variable.
Y es que nos encontramos en un momento crucial. A pesar de que cada vez hay más coches eléctricos, a los motores de combustión interna aún les queda mucha vida por delante. Por eso los avances son cada vez mayores. Los motores diésel han sufrido una demonización a lo largo de los últimos años y los propulsores de gasolina llegan a un nivel de sofisticación brutal. ¿Es el motor de compresión variable la solución? Pues puede que sí.
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Cómo funciona un motor de compresión variable
Motor de compresión variable: las bases
Debemos empezar con un poco de contexto. Un motor de combustión trabaja con una mezcla de aire y gasolina. Esta se comprime para después explota en cada uno de nuestros tres, cuatro o, si tenemos un poco más de suerte, seis o más cilindros. En todos y cada uno se producen dichas explosiones que desplazan cada pistón hacia abajo, haciendo girar el motor.
En el caso de los motores de gasolina, la ignición de la mezcla se produce por chispa, por lo que es el propio vehículo quien decide en que momento de la subida del pistón se incendia la mezcla. Debido a las características térmicas del proceso de quema del combustible, el fabricante debe ajustar cuánto comprime ese aire según si busca potencia o buen consumo. Así, a mayor relación de compresión, menor es el consumo, pero también menor es la potencia.
Esto se debe a un fenómeno conocido como detonación. Si comprimimos demasiado la mezcla esta explota por sí misma antes de que se le ordene por medio de la bujía. Se trata de algo peligroso, ya que se producen fuerzas en los pistones y bielas que no deberían ocurrir, pudiendo causar la rotura del motor.
El fenómeno de detonación es causado por diversos factores. Entre los más destacados están exceso de carga en el motor, una compresión demasiado alta o que gasolina no es capaz de soportar dicha compresión. La buena noticia es que se puede evitar de varias maneras, a cada cuál más sencilla. ¿Cómo? Repostando gasolina de más octanaje, reduciendo la relación de compresión o minimizando la carga a la que se somete el motor.
El motor de compresión variable surge al necesitar aumentar la eficiencia una vez llegado al límite de la relación de compresión. Lo que se busca es reducir el consumo de combustible, pero los parámetros que podemos variar para conseguirlo dan lugar a detonación, dañando el motor y perdiendo mucha potencia. Entonces, ¿cómo narices se puede seguir avanzando?
La idea está clara pero, ¿cómo llevarla a cabo?
Conviene tener en cuenta que lo que se intenta es aumentar la eficiencia del motor en todo momento. Por lo tanto, si se incrementa la relación de compresión se consigue un menor consumo tanto en altas cargas (como en conducción deportiva, por ejemplo) como en bajas (llaneando en autopista). Ahora bien, ¿y si lo planteamos de una manera en la que el motor se adapte a las condiciones en las que se circula en cada momento?
Suena a quimera, pero lo que se podría hacer sería conseguir que la eficiencia sea máxima en los momentos en los que no exigimos potencia al motor. De esta manera, la propia potencia incrementará cuando se lo pidamos… con la consecuente disminución de la eficiencia. Pues es así, amigos, como surge el motor de compresión variable. A menor relación de compresión, más potencia, y cuanto mayor es dicha relación, menos consumo.
Todo está máscado: hay que variar cuánto sube el pistón según el momento de conducción. Pero un momento. Si el pistón está unido a la biela, que a su vez termina en el cigüeñal, y ambos hacen un movimiento rotatorio… ¿cómo se podría hacer eso? Pues esta es mi parte favorita, ya que aquí es cuando las marcas empiezan a ponerse creativas.
El ejemplo del motor de compresión variable de Infiniti
Infiniti consiguió justo esto que creíamos imposible: modificar el giro de la biela y cigüeñal para que se adapte a las condiciones de conducción. Para ello, su prototipo de motor de compresión variable añade unas cuantas piezas nuevas. Estas se encargan de fijar la biela por un punto más. De esta manera, queda sujeta por el cigüeñal y un sistema de accionamiento compuesto por dos brazos y un actuador rotativo.
Al anclar la biela por medio de una pieza trapezoidal y no hacerlo directamente al cigüeñal, sino con cierta excentricidad, se permite elevar o bajar su final del recorrido tanto como se desee. ¡Y voilà! Como el sistema está accionado por un actuador rotativo se pueden obtener infinitos valores de la relación de compresión en el rango máximo y mínimo que permite el sistema. Parece magia, pero no lo es. Es ‘simple’ técnica.
Cuando la potencia requerida es baja la idea es aumentar la eficiencia por medio de intensificar la relación de compresión. Es por ello que actúa un elemento rotativo que consigue, por medio de un complejo juego de palancas y rotaciones, que la biela (y con ella el pistón) modifique su movimiento. De esta manera, el punto más bajo de la carrera del pistón se mantiene constante, pero el punto más alto se desplaza hacia arriba, aumentando así la eficiencia al comprimir más la mezcla.
Cuando la potencia requerida es alta, el actuador rotativo se desplaza en el otro sentido. Así se consigue una relación de compresión más baja debido a que el ascenso del pistón no se realiza hasta un punto tan alto como antes. Como consecuencia, la mezcla se comprime menos y existe menos riesgo de detonación. Esto permite inyectar más combustible y regular parámetros de manera óptima para conseguir la máxima potencia.
La máxima eficiencia
Infiniti ha conseguido con su versión del motor de compresión variable una eficiencia un 27% superior a la de un motor gasolina equivalente. El motor de la marca nipona logra un ahorro importante en combustible, aportando un extra de suavidad a la vez que reduce el ruido y adecua la respuesta del motor a la conducción que se realice.
Se ofrece en una única versión de 2.0 litros y 272 CV, actualmente equipada en el QX50… junto a una transmisión continuamente variable (CVT). Lástima. Prueba una y sabrás por qué lo digo. En cualquier caso, la aceptación del modelo, especialmente en el mercado americano, ha sido muy buena. Según la web goodcarbadcar.net, cuando se estrenó este coche en el año 2017 sus ventas se incrementaron en cerca de un 35%.
Eso sí, ¿podemos esperar un coste de mantenimiento equiparable a un motor de gasolina tradicional? ¿Será tan fiable como los V6 de 3.7 litros que montaba la marca anteriormente? ¿Compensará el ahorro de combustible? En unos años lo sabremos.
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