VEHICULOS DE RELACION DE COMPRESION VARIABLE.
Infiniti presenta el primer motor de gasolina de compresión variable
Infiniti presentará en el próximo Salón Internacional Internac ional del Automóvil de París, que se celebrará del 1 al 16 de octubre, su nuevo motor VC-T (Variable CompressionTurbocharged), el primer propulsor de relación de compresión variable listo para su producción mundial. Se abre así un nuevo capítulo en la historia del motor de combustión interna.
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La marca ha explicado en un comunicado que, con más de 20 años de desarrollo, el VC-T de gasolina será un dos litros de cuatro cilindros en línea y turbocompresor, el cual representa "un gran avance en la tecnología de motores de combustión interna. Este será el sustituto inicialmente del 3.5 V6 que equipan algunos modelos de la marca de lujo de Nissan Motors. Según el presidente de Infiniti, Roland Krueger, la tecnología VC-T supone "un gran cambio" para la marca y es "el siguiente paso en la optimización de la eficiencia de un motor de combustión interna". Este avance, ha añadido, ofrece la potencia de un propulsor de gasolina de 2.0 litros turbo de alto rendimiento que será un 27% más eficiente que el 3.5 V6, con lo que se equipara a lo que sería un diésel 2.0. Lo novedoso de esta tecnología reside en su capacidad de variar de forma efectiva su cilindrada. Como consecuencia, el desplazamiento de los cambios de motor y la relación de compresión pueden variar entre 8:1 y 14:1, en función de la situación de conducción. Además, el motor VC-T ofrece una disminución tanto del consumo de combustible como de las emisiones y una reducción de los niveles de ruido y vibraciones. También es más ligero y más compacto que los motores convencionales comparables.
Qué es la relación de compresión de un motor? Es el ratio entre el volumen total de la cámara de combustión y el volumen existente cuando el pistón está en el punto muerto superior, comprimiendo la mezcla de combustible y aire antes de su combustión/ignición. Un motor de gasolina suele tener una relación de compresión de 10:1 y un motor diésel moderno ronda los 17:1. La relación de compresión de un motor convencional es fija, manteniendo un equilibrio de prestaciones y consumos en diferentes situaciones de conducción, desde un relajado viaje por autopista a una conducción exigente en un puerto de montaña. A mayor relación de compresión, un motor es más eficiente. No obstante, una alta relación de compresión no está exenta de problemas: por ejemplo, la autodetonación prematura de la mezcla de combustible y aire, la necesidad de altos octanajes en motores de gasolina o un mayor nivel de vibraciones. Un
motor de alta relación de compresión puede ser más eficiente, pero nunca será demasiado potente. Un motor turboalimentado de alta potencia específica requerirá una baja relación de compresión… pero no será especialmente eficiente.
La gracia de la relación de compresión variable es la posibilidad de tener dos motores en uno. Tener un motor que puede ser eficiente a la par que potente – ojo, no al mismo tiempo. Un propulsor que permita consumos ridículos en autopista, y tenga una enorme reserva de potencia para acometer adelantamientos o para practicar una conducción deportiva. Es uno de los “Santos Griales” de la ingeniería mecánica , y es un objetivo que muchos ingenieros llevan años persiguiendo. Saab fue la primera empresa en lograrlo. Esta relación de compresión variable permitía una gran eficiencia en situaciones de baja carga (14:1), y una mayor potencia con alta carga y menor relación de compresión. Saab estimaba que el aumento en eficiencia térmica del motor era de entre un 4 y un 5%, con una reducción de consumos reales de en torno al 30%. DEFINICION
La relación de compresión en un motor de combustión interna es el número que permite medir la proporción en
que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible (Motor Otto) o el aire (Motor Diésel) dentro de la cámara de combustión de un cilindro. Para calcular su valor teórico se utiliza la fórmula siguiente:
donde
d = diámetro del cilindro. s = carrera del pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior Vc = volumen de la cámara de combustión. RC = es la relación de compresión y es adimensional.
Independientemente al número de cilindros, la fórmula se aplica a uno solo. Ejemplo: un motor de cuatro cilindros en línea (4L) con 1.4 litros de desplazamiento, se divide el desplazamiento entre el número de cilindros (1 400 cc / 4 = 350 cc). A este valor se le suma el volumen de la cámara ( 350 cc + 40 cc = 390 cc y se divide por el volumen de la cámara (390 cc / 40 cc = 9.75). La relación de compresión de este motor es de 9.75:1. O sea, la mezcla se comprime en la cámara 9.75 veces. La relación de compresión es uno de los factores que infieren en el funcionamiento de un motor de combustión interna, que a su vez actúa sobre el rendimiento térmico de este motor. El rendimiento térmico, para decirlo de forma sencilla, es la forma en que ese motor aprovecha de la mejor manera posible la energía proveniente de la combustión de la mezcla aire-combustible .
La relación de compresión determina la eficiencia del motor. De manera que a mayor relación de compresión menos energía necesitará un vehículo para funcionar. Si este factor tiene cierta flexibilidad, el coche podrá utilizar el valor más alto cuando necesite más combustible y un valor más bajo cuando no tenga tanta necesidad de potencia.
El núcleo de esta tecnología consiste en variar la altura de cada biela y, por tanto, la que alcanza el pistón en cada explosión. De esta manera, puede variar su compresión entre 8:1 para lograr un mayor rendimiento hasta 14:1 para conseguir el máximo ahorro. La marca ha tardado 18 años en desarrollar este motor y pretenden incorporarlo a su gama de motores en 2018, como sustituto de su antiguo V6 de 3.5 litros de aspiración atmosférica. El motor VC-Turbo de compresión variable de INFINITI minimiza el compromiso que se presenta al tener que elegir entre un motor potente con mejor economía de combustible y un motor eficiente en cuanto a economía de combustible a menor potencia del motor. Cuando se acelera y se requieren más caballos de fuerza, el sistema multi-enlace del motor reacciona como un velocista, flexionándose para reducir la relación de compresión. En este proceso la cámara de combustión se expande para liberar una carga de energía. Por el otro lado, cuando se quita el pie del acelerador, el sistema imita la postura de un maratonista para aumentar la eficiencia en largas distancias. La cámara de combustión se contrae, aumentando la relación de compresión y obteniendo mayor eficiencia de combustible. Cuando se requiere potencia de motor, la relación de compresión puede disminuir hasta 8:1. Cuando se desee eficiencia de combustible, la relación de compresión puede aumentar hasta 14:1. Para todas las otras necesidades, el motor puede ajustarse a cualquier opción intermedia. De esta manera, el motor VC-Turbo ofrece tanto los beneficios de la verdadera flexibilidad a la vez que cancela las desventajas de la compresión fija. El nuevo motor de INFINITI evita el problema de "knocking" (golpeteo), un proceso de ineficiencia que puede ocurrir en relaciones de compresión altas cuando la mezcla de aire-combustible se quema prematuramente en el cilindro, lo que puede dañar el motor. El motor de compresión variable de INFINITI evita este problema entregando una inyección directa de combustible y optimizando constantemente la relación de compresión, lo que asegura una eficiencia mayor de la que ofrecen muchos motores de alto rendimiento con una baja relación de compresión fija. Las especificaciones del motor Turbo de compresión variable de INFINITI son las siguientes:
Menos emisiones por consumo de combustible: 27%* menos con respecto a motores de salida equivalentes (*objetivo meta) Torque máximo de 390 Nm de 1600 a 4400 rpm
Relación de compresión mínima de 8:1 para una potencia optimizada Relación de compresión máxima de 14:1 para una eficiencia optimizada VC-Turbo de 2.0-Litros Ruido y vibración reducidos Motor de cuatro cilindros
Esta tecnología es respaldada por 20 años de investigación. En 1998 INFINITI inventó la tecnología multi-enlace, la cual fue clave para la relación de compresión del motor variable. Trescientas patentes después, INFINITI marca de nuevo un punto de referencia para los motores de combustión interna con el motor VC-Turbo que estará disponible en 2018.
De este modo varía la relación de compresión durante el funcionamiento normal del motor. Esto permite no sólo tener lo mejor de dos tipos de motores, sobrealimentados y atmosféricos, sino ir aún más lejos y llevar el valor de compresión hasta cifras que resultarían imposibles si el motor debiera trabajar siempre con ellas. Así, cuando la potencia requerida no sea alta, el compresor funcionará con una baja presión de soplado. Esto permite usar una alta relación de compresión de hasta 14:1 (muy por encima de la de cualquier motor de nafta fabricado en serie) sin que se produzca detonación, con los beneficios que aporta de cara al rendimiento termodinámico. En el momento en que se exija una alta potencia, el compresor soplará con fuerza y entrará una elevada cantidad de aire y nafta en los cilindros. Para evitar la detonación se reducirá la relación de compresión hasta 8:1, menor que la de la inmensa mayoría de modelos turboalimentados. Esto hace inevitable que en esas condiciones el aprovechamiento del combustible no sea el óptimo, pero no obliga a lastrar al motor con este condicionante en todo momento, como ocurre en un motor sobrealimentado tradicional; cuando la potencia requerida descienda, la relación de compresión volverá a aumentar y con ello la eficacia en el uso del combustible. Según Per Gillbrand, «la parte mecánica estaba suficientemente desarrollada hace tiempo, pero hasta ahora no teníamos los conocimientos de sobrealimentación y —sobre todo— el control electrónico que requiere este motor». Para llevar a la práctica el SVC, Gillbrand ha trabajado durante los últimos 10 años en una serie de prototipos, cuyo representante actual es un 5 cilindros de únicamente 1,6 litros de cilindrada, ayudado por un compresor mecánico con intercooler. Anteriormente trabajó con configuraciones diferentes a la actual, destacando un 6 cilindros de tan sólo 1,4 litros de cilindrada. Gracias a la posibilidad de reducir la compresión hasta 8:1 la presión máxima absoluta de
admisión llega a 2,8 bares, muy por encima de lo habitual. Con esta sobrealimentación, consigue una potencia máxima de 225 caballos y un par de hasta 305 Nm. Ello significa una potencia y par específicos de 140 caballos y 190 Nm por litro. Es necesario fijarse en modelos como el Carisma EVO VI para encontrar cifras semejantes.
Pero gracias a que la relación de compresión pueda aumentarse hasta nada menos que 14:1 cuando la potencia requerida no sea alta, el motor SVC consigue esas cifras con un consumo un 30% menor que el de un motor tradicional de similar potencia. Esto facilita el cumplimiento de presentes y futuras normas de emisiones.
