Se buscan motores más eficientes y respetuosos con el Medio Ambiente, que cuenten con tecnología que sea accesible para no encarecer aún más los coches y que, sobre todo, permitan prolongar la combustión interna mediante nuevas soluciones que demuestren ser más eficaces y con un óptimo rendimiento. Este bien podría ser el anuncio que se ha impuesto en la industria del automóvil en los últimos meses, y no son pocos ya los ingenieros y fabricantes que han decidido presentar solicitud para alzarse con el título de innovación del año.
De la construcción ligera al hidrógeno, cualquier tecnología que permita prolongar la vida del motor de combustión con una eficiencia nunca vista sería buena. Atrapados entre la tradición y el futuro, estas mecánicas afrontan su última oportunidad de supervivencia, pero, para ello, deben mostrar nuevos avances que no resultan ni mucho menos sencillos. Fabricantes como Ferrari, Porsche, Mazda o BMW ya trabajan en nuevas soluciones para reducir sus emisiones, basándose en enfoques poco convencionales hasta ahora. Gracias a un informe de nuestros colegas alemanes de Auto Motor und Sport, te desvelamos cuáles son ya los 7 nuevos conceptos de tecnologías innovadoras que más probabilidades parecen presentar para convertirse en el futuro de los coches de combustión.
El motor de pistón ovalado de Ferrari
Uno de los mejores ejemplos actuales nos llega de Italia. A principios de año, Ferrari presentó una patente en la Oficina Europea de Patentes para un motor de combustión interna con una forma de pistón inusual: un V12 con pistones de paso largo. La idea en realidad no es tan nueva, ya que Honda ya utilizó pistones de forma ovalada en motos de competición en 1979. Sin embargo, los agujeros alargados discurrían paralelos al cigüeñal y requerían dos bielas por pistón.
El diseño de Ferrari, por otro lado, se basa en agujeros alargados perpendiculares al cigüeñal, lo que permite un diseño de motor más compacto. Además, una biela por cilindro es suficiente. Ferrari también utiliza bielas, donde las bielas principal y secundaria utilizan un cojinete común, para evitar el desplazamiento de los bancos de cilindros y hacer que el motor sea aún más corto. Este diseño compacto podría ser especialmente ventajoso para configuraciones con motor central o propulsores híbridos. Todavía no está claro si Ferrari producirá este innovador motor en serie.
Porsche apuesta por 6 tiempos en lugar de solo 4
La siguiente innovación nos lleva a Porsche, donde sus ingenieros han sorprendido con un diseño completamente diferente. Su patente de 2024 no tiene cuatro, sino “dos veces tres barras”. El motor utiliza un mecanismo de cigüeñal único. Realiza dos procesos de tres tiempos por ciclo, y un ciclo completo requiere tres revoluciones del cigüeñal (1.080 grados). Los seis tiempos se dividen en: 1. admisión, 2. compresión, 3. trabajo, 4. compresión, 5. trabajo, 6. escape.
Un elemento central es la disposición especial de los pistones, que están conectados mediante bielas a un engranaje planetario que engrana en un anillo acoplado al cigüeñal. Este diseño permite que el pistón alcance diferentes puntos muertos superior e inferior. Además, el cilindro tiene puertos de barrido y válvulas convencionales para controlar la mezcla de aire y combustible y los gases de escape. El sistema incluye mecanismos de relación de compresión variable para optimizar el proceso de combustión. Para un funcionamiento suave del motor, el número de cilindros debería ser múltiplo de tres, lo que sugiere una posible aplicación en un motor de seis cilindros, como el del Porsche 911. Por lo tanto, es concebible que Porsche quiera rescatar el motor de combustión con este nuevo principio para la era de los e-combustibles y el hidrógeno.
Motor de carbono de Nissan
Mientras que los dos primeros ejemplos cambian la tecnología de los motores, la innovación japonesa de Nissan apuesta por un material diferente. La marca también presentó en 2024 una patente para un motor de combustión interna cuya carcasa está hecha predominantemente de carbono. Este material ligero reduce el peso del motor y mejora la rigidez. Para regular la carga térmica se crea un espacio entre el cilindro metálico y la carcasa de carbono a través del cual puede circular el agua de refrigeración.
Este diseño está destinado a permitir alcanzar más rápidamente la temperatura de funcionamiento y reducir el desgaste durante los arranques en frío. Aunque Nissan no detalla ahorros de peso específicos, se sabe que los materiales compuestos hechos de 40% de resina epoxi y 60% de fibra de carbono son aproximadamente un 42% más livianos que las construcciones de aluminio comparables. Queda por ver si este motor ligero se utilizará en futuros modelos como el Nissan GT-R.
Híbrido con hidrógeno
Ferrari no sólo experimenta con la forma del pistón, sino también con combustibles alternativos. En este caso se trata de hidrógeno. La marca italiana ha presentado una patente para un sistema de propulsión híbrido que combina un motor de combustión de hidrógeno invertido con un motor eléctrico. El motor de hidrógeno de seis cilindros en línea está ubicado de manera que el cárter está en la parte superior y la culata está cerca del asfalto. Esta disposición permite una posición de instalación de la caja de cambios más alta y crea espacio para un difusor trasero grande y bajo que se extiende hacia adelante hasta la cubierta del motor.
A pesar del centro de gravedad más elevado, Ferrari destaca que esta disposición permite un deportivo especialmente corto. La patente prevé dos variantes de carga del motor: un sistema de carga con doble compresor eléctrico, en el que los compresores son alimentados por la energía recuperada del motor eléctrico, y una versión con turbocompresor de gases de escape. La patente fue presentada por Fabrizio Favaretto, Gerente de Innovación para Arquitecturas de Vehículos y Sistemas de Propulsión de Ferrari. Aún no está claro si este concepto se trasladará a la producción en serie ni cuándo.
BMW se basa en un principio bien conocido: la precámara
Entre los fabricantes alemanes, BMW también está implicada en la innovación del motor de combustión. Sin embargo, se basan en un principio bien conocido: el desarrollo de una tecnología con precámara para motores de gasolina. Esta técnica utiliza una precámara con aberturas de desbordamiento especiales a través de las cuales una mezcla de combustible y aire ingresa a la precámara y se enciende allí. Una característica especial es la separación del electrodo de encendido y el electrodo de masa, lo que evita encendidos no deseados y permite un montaje independiente. Esta configuración mejora la disipación del calor, reduce el riesgo de preignición o ignición por incandescencia y da como resultado una combustión más rápida y eficiente en la cámara de combustión principal. Para el cliente final, esto se podría traducir en beneficios como un mejor consumo de combustible, una reducción de emisiones, un mayor rendimiento del motor y una mayor vida útil del mismo.
Sin embargo, es importante destacar que el principio de combustión en precámara no es tampoco nuevo. Fue desarrollado originalmente para motores diésel y está diseñado para mejorar la eficiencia y las emisiones. BMW ahora está transfiriendo este concepto probado a los motores de gasolina para optimizar su rendimiento y sostenibilidad. Queda por ver si BMW utilizará esta tecnología en vehículos de producción y cuándo.
Motor de dos tiempos con sobrealimentador
El diseño del motor de dos tiempos se remonta a 1878. Varias fuentes citan a Dugald Clerk y Carl Benz como sus creadores. Con su patente, Mazda vuelve a las raíces de los motores de combustión. Sin embargo, los japoneses le dan al dócil motor de dos tiempos un sobrealimentador adecuado. Este motor utiliza válvulas de admisión y escape con sincronización variable.
Las válvulas de admisión están ubicadas cerca del centro superior del cilindro, mientras que las válvulas de escape están ubicadas a los lados de la culata en forma de techo. Un conducto de admisión casi vertical dirige el aire cargado hacia abajo a lo largo de la pared del cilindro, forzando a los gases de escape a salir a través de un conducto de escape casi horizontal. El inyector y la bujía están ubicados en el centro, cerca de la parte superior de la cámara de combustión.
La sincronización variable de válvulas permite ajustar los tiempos de apertura y cierre de las válvulas para lograr 120 grados de compresión y 100 grados de expansión o viceversa. Los motores de dos tiempos se encienden con cada revolución del cigüeñal, lo que genera un mayor torque y un funcionamiento más suave en comparación con los motores de cuatro tiempos. Sin embargo, existen desafíos relacionados con las pérdidas por recuperación, cuando el combustible no quemado ingresa al escape. Debido a las estrictas regulaciones sobre emisiones, es difícil prever si Mazda podrá introducir este motor en Europa.
Mazda y el motor Wankel: una relación leal
Un diseño algo más reciente de Mazda también se centra en una tecnología de motor que había desaparecido de escena durante los últimos tiempos. Esta máquina procede originariamente de Neckarsulm y utiliza un único pistón que gira en círculo. Sí, en realidad era sólo cuestión de tiempo antes de que Mazda volviera a traer el motor Wankel. Esta patente combina una tecnología de aproximadamente 93 años con un extensor de alcance moderno. A diferencia de otros conceptos, Mazda ya ha instalado este motor en un automóvil: el MX-30 e-Skyactiv R-EV.
