Debido a que el tema es complejo, primero expliquemos brevemente el concepto de relación de compresión para entender por qué el motor de compresión variable VC-T de Nissan es tan extraordinario. Así que voy a intentar simplificar, a riesgo de cometer alguna inexactitud; si eso sucede, siempre puedes pasar por nuestro Facebook y dejarnos un comentario.
¿Valorar qué?
La relación de compresión es la cantidad de veces que se comprime un volumen dado dentro del cilindro. Ejemplo práctico: un motor de cuatro cilindros y 1.0 litro con una relación de 10: 1 tiene cilindros de 250 cm³ que, en su punto muerto superior, comprimen la mezcla a un volumen de solo 25 cm³, es decir, a una décima parte de su volumen ( 10: 1). La versión compleja de la explicación de la relación de compresión se puede ver aquí.¿Y por qué es esto tan importante?
Porque cuanto mayor es la relación de compresión del motor, mayor es su eficiencia. Cuanto mayor sea la compresión del motor, más rápida será la expansión de los gases resultantes de la explosión y, en consecuencia, más rápido será el descenso del pistón y la biela y, por lo tanto, más rápido el desplazamiento del cigüeñal, lo que finalmente dará como resultado una mayor transmisión de movimiento al vehículo. ruedas Es por eso que los autos deportivos tienen relaciones de compresión más altas; por ejemplo, el motor V10 del Audi R8 comprime 12,7 veces su volumen.
Entonces, ¿por qué no todos los automóviles tienen relaciones de compresión altas?
Por dos razones: la primera razón es que la mezcla detona previamente y la segunda razón es que es costoso fabricar un motor con una alta relación de compresión. Pero vayamos primero a la primera razón. A medida que aumenta la relación de compresión, también lo hace la temperatura de la mezcla de aire y combustible dentro de la cámara de combustión y este aumento de temperatura puede provocar la ignición antes de que el pistón alcance el punto muerto superior. El nombre de este fenómeno es pre-detonación y es debido a este efecto que las marcas de automóviles se ven obligadas a producir motores con relaciones de compresión conservadoras. con mapas de encendido e inyección diseñados para proteger el motor de este fenómeno a expensas de la máxima eficiencia.Por otro lado, producir motores con relaciones de compresión elevadas también es caro (para las marcas y, por tanto, para los clientes…). Porque para evitar la pre-detonación en motores con altas relaciones de compresión, las marcas tienen que recurrir a materiales más nobles y resistentes que disipen el calor generado en el motor de manera más eficiente.
Nissan encuentra (¡por fin!) La solución
Durante los últimos 25 años, varias marcas han intentado sin éxito superar las limitaciones de los motores a este nivel. Saab fue una de las marcas que más se acercó, presentando incluso un motor revolucionario que, gracias al movimiento lateral de la cabeza del motor, logró aumentar o disminuir la cilindrada de la cámara de combustión. y de ahí la relación de compresión. ¿Problema? El sistema tenía fallas de confiabilidad y nunca entró en producción. Felizmente…
La primera marca en encontrar una solución fue, como decíamos, Nissan. Una marca que presentará el primer motor de compresión variable del mundo en septiembre en el Salón del Automóvil de París. Es un motor 2.0 Turbo de 274 CV y 390 Nm de par máximo. Este motor inicialmente solo se lanzará en EE. UU., Reemplazando al motor 3.5 V6 que actualmente equipa a los modelos Infiniti (división de modelos premium de Nissan).
¿Cómo logró Nissan esto?
Fue brujería. Estoy bromeando ... fue pura ingeniería. En los motores convencionales, las bielas (ese brazo que "agarra" el pistón) están unidas directamente al cigüeñal, en el motor VC-T de Nissan esto no sucede. Como puede ver en la siguiente imagen:
En este revolucionario motor Nissan, la longitud de la biela principal se redujo y se conectó a una palanca intermedia pivotada al cigüeñal y conectada a una segunda biela móvil opuesta a la biela que varía la extensión del movimiento del pistón. Cuando la unidad de control del motor determina que es necesario aumentar o reducir la relación de compresión, el actuador cambia el ángulo de la palanca intermedia, subiendo o bajando la biela y por lo tanto variando la compresión entre 8: 1 y 14: 1. Así, el motor Nissan consigue combinar lo mejor de ambos mundos: máxima eficiencia a bajas revoluciones y más potencia a altas revoluciones, evitando el efecto de pre-detonación.
Esta variación en la relación de compresión del motor solo es posible de manera eficiente y en cualquier rango de rpm, gracias a una gran cantidad de sensores repartidos por todo el motor. Estos envían cientos de miles de información por segundo a la ECU en tiempo real (temperatura del aire, cámara de combustión, admisión, turbo, cantidad de oxígeno en la mezcla, etc.), lo que permite cambiar la relación de compresión en consecuencia. del vehículo. Este motor también está equipado con un sistema de sincronización variable de válvulas para simular el ciclo Atkinson, en el que las válvulas de admisión permanecen abiertas más tiempo para permitir que el aire escape por ellas, reduciendo así la resistencia aerodinámica del motor en la fase de compresión.
Los que anuncien repetidamente el fin del motor de combustión interna deberán volver a “mantener la guitarra en la bolsa” . Los “viejos” motores de combustión interna ya tienen más de 120 años y parecen estar aquí para quedarse. Queda por ver si esta solución será confiable.
¿Un poco más de historia?
Los primeros estudios sobre los efectos de la relación de compresión en la eficiencia del ciclo de trabajo de los motores de combustión interna se remontan a 1920, cuando el ingeniero británico Harry Ricardo dirigía el Departamento de Desarrollo Aeronáutico de la Royal Air Force (RAF). Una de sus misiones más importantes fue encontrar una solución para el alto consumo de combustible de los aviones de la RAF y, en consecuencia, para su corto alcance de vuelo. Para estudiar las causas y soluciones de este problema, Harry Ricardo desarrolló un motor experimental con compresión variable donde encontró (entre otras cosas) que algunos combustibles eran más resistentes a la detonación. Este estudio culminó con la creación del primer sistema de clasificación de octanaje de combustible.
Fue gracias a estos estudios que, por primera vez, se llegó a la conclusión de que las relaciones de compresión más altas son más eficientes y requieren menos combustible para producir la misma energía mecánica. Fue a partir de esta época que los gigantescos motores de 25 litros de cilindrada -que conocemos por los aviones de la Primera Guerra Mundial- empezaron a dar paso a unidades más pequeñas y eficientes. Los viajes transatlánticos se hicieron realidad y se aliviaron las limitaciones tácticas durante la guerra (debido a la gama de motores).
