Compresión variable y turbocompresores eléctricos en la agenda de Audi
Si Audi quiere seguir estando "a la vanguardia de la técnica", no puede dormirse y acomodarse con lo que tiene. Ulrich Hackenberg, responsable de I+D de la firma de Ingolstadt, aprovechó la conferencia anual de resultados de la compañía para dar un anticipo de "lo que está por venir" en cuestiones tecnológicas de motores.
Dos son los caminos que Audi promete afrontar: Uno es el de la relación de compresión variable, y el otro es el de la asistencia eléctrica en la sobrealimentación.
Empezando por el segundo concepto, los turbos de asistencia eléctrica, Audi quiere comercializar relativamente pronto la misma tecnología que ahora mismo se está utilizando tanto en Fórmula 1 como en coches de Le Mans. La idea, que desarrollamos hace semanas aquí, parte de instalar un motor eléctrico acoplado al eje del turbocompresor.
Como el turbocompresor necesita de una alta velocidad y energía de los gases de escape para comprimir aire y ayudar a incrementar la potencia del motor, éste sólo es útil a partir de cierto rango de revoluciones, y tiene un tiempo de respuesta inherente elevado. Vamos, que desde que pisamos el pedal, hasta recibir el extra de potencia pasa un tiempo, que en función de lo grande que sea el turbo, puede ser más o menos elevado.
Para solucionar las dos papeletas del tiempo de respuesta y de la disponibilidad desde bajas vueltas, el motor eléctrico lo que hace es empujar al turbocompresor desde el mismo instante en el que el conductor reclama más par mediante el pedal del acelerador. Así se pueden usar turbocompresores más grandes, de mayor inercia, sin que esto repercuta en tiempos elevados de respuesta. Vamos, más potencia y más eficiencia.
Además, si el sistema se diseña con ambición, se puede aprovechar ese motor eléctrico como en la F1 o los coches de Le Mans, para generar energía eléctrica cuando el conductor suelta el pedal del acelerador, almacenando esa energía en una batería para su posterior uso en aceleración.
Actualmente, Honeywell, el fabricante de turbocomrpesores, ya ofrece estos sistemas a fabricantes de gran serie, aunque aún no hemos visto ninguna aplicación comercial de este diseño, que Nissan se planteó introducir como novedad en su GT-R R35 cuando llegó al mercado años atrás.
El tema de la relación de compresión variable es otro de esos campos deseados por los diseñadores, pero que cuesta ser alcanzado. La termodinámica nos dice que a mayor relación de compresión, mayor eficiencia del motor. De hecho, es el único parámetro directo que influye en la eficiencia de la combustión, al margen de las pérdidas de calor y fricción que podamos tener.
Pero jugar con relaciones de compresión muy elevadas tiene muchas pegas. Para empezar, si se juega con una relación de compresión demasiado elevada, se puede producir detonación. Cuanta mayor es la velocidad de giro del motor (más revoluciones por minuto), menos probable es dicha detonación.
Esto es así porque las combustiones se toman menos tiempo, y es menos probable que la ignición se inicie espontáneamente, sin colaboración de la bujía.
En los motores de inyección directa se ha podido incrementar mucho la comrpesión, gracias a que el combustible refrigera la cámara de combustión en su inyección, lo que permite evitar todavía más la detonación no controlada.
Pero a bajas vueltas sigue siendo un problema tener relaciones de compresión demasiado altas. Saab desarrolló años atrás un motor de compresión variable que usaba un bloque que modificaba su geometría para alcanzar justo esa variación. Otros fabricantes han usado otras tretas, como modificar la posición del cigüeñal respecto al bloque, pero todo estos sistemas son extremadamente complejos y caros.
La aproximación más certera, en un motor de inyección directa pasa por jugar con las válvulas. Dejándolas abiertas durante cierta parte de la fase de compresión se puede conseguir, a bajas vueltas, una efectiva reducción de la relación de compresión, pero para ello hay que contar con un tren de distribución capaz de jugar con la apertura de las válvulas de manera casi infinita, como ofrece un sistema MultiAir de Fiat, o el sistema de válvulas electromecánicas que BMW y Renault patentaron e intentaron usar en Fórmula 1.
Aquel sistema de válvulas electromecánicas se abandonó porque había impedimentos relacionados con la necesidad de trabajar con voltajes de 48 voltios en los coches y grandes intensidades, aunque Koenigsegg tiene un motor de desarrollo montado en un Saab con esta tecnología, y funciona.
¿Qué camino tomará Audi para ofrecer esta tecnología? Pues no lo han dejado claro, pero si yo tuviera que apostar mi dinero te diría que veremos un nuevo sistema de distribución variable capaz de modificar la compresión en los motores de la firma germana, por ser el más fácil de aplicar, el menos pesado y el más lógico.
Suma a estas dos tecnologías otros aspectos ya aplicados por Audi, o en fase de aplicación (rueda libre durante fases sin carga, desactivación inteligente de cilindros, inyección directa) y agrega la tecnología e-tron, y tienes el complejo argumentario técnico de la firma de Ingolstadt para los próximos años.
Ahora sólo les falta dejar de poner el motor mal colocado, colgando por delante del eje delantero...
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