El motor VC-T de Nissan demuestra que el mejor complementode un motor eléctrico es uno de combustión avanzado que no participe en el impulso del auto y se convierta en un generador ecológico que alimenta una batería, sin el estrés de conectarse a la red eléctrica. VC-Turbo, la tecnología de Nissan que va más allá.
Rendimiento y eficiencia, en otras palabras, potencia, bajo consumo y menores emisiones contaminantes en el medio ambiente. ¡Qué difícil es esta ecuación en la industria automotriz
Porque no perder poder energético, sobre todo, en países con una topografía tan difícil y
cambiante como Colombia, y al mismo tiempo ser ecológico y amigable con el bolsillo del usuario,
es una de las razones que llevaron a los ingenieros de Nissan a crear e-Power.
Lo lograron. Ya se puede ver en Colombia con la nueva X-Trail y se espera la llegada del Kicks e-
Power que es todo un éxito en México, país referente del sector automotor.
Más allá de que sea un auto eléctrico de rango extendido, que cuenta con un motor de
combustión a manera de generador de energía que no participa en el impulso del auto, está
precisamente una tecnología de tren motor que se conoció en el 2017.
Un propulsor tan avanzado que combina un motor de ciclo Atkinson con uno de ciclo Otto. Sí, para
la ingeniería automotriz, durante más de 150 años, eso parecía imposible. Hubo un intento en
Suecia a comienzos del siglo XXI, con la extinta Saab, pero nunca ‘mordió el pavimento’.
Antes de empezar a explicar en qué consiste, los ingenieros de Nissan Mexicana explicaron que el
X-Trail e-Power cuenta con ese motor como generador por su balance, garantía de durabilidad, de
estabilidad y de mínimas emisiones para completar el ciclo de una camioneta ecológica que supera
las expectativas de emisiones de los autos híbridos. Es como el eslabón perdido entre un auto
ciento por ciento eléctrico y un híbrido.
Bien, para entrar en materia, es importante recordar lo que significa un motor de ciclo Atkinson y
el de ciclo Otto, que hemos explicado muchas veces en nuestro medio, tanto impreso como
digital. Pero no sobra repetirlo.
ATKINSON Y OTTO
El ciclo Atkinson que, en los últimos años salió del olvido gracias a los autos híbridos, consigue
relaciones más altas de compresión. La gasolina, que está muy comprimida, tiende a detonar antes
(eso no interesa), presenta un rendimiento termodinámico superior al del ciclo Otto.
Al tener una relación de compresión más alta (14 a 1) pues necesita gasolina de mayor octanaje y,
para evitar que detone antes, retrasa el cierre de las válvulas de admisión, y eso hace que haya un
pequeño reflujo de gases que regresa al colector de admisión mientras asciende el pistón, y es ahí
en donde surge una compresión superior.
En la práctica, lo que sucede es que la carrera de compresión dura menos que la carrera de
expansión y es así como se aprovecha mejor la energía liberada durante la explosión de la
gasolina. Como hay una menor mezcla en el cilindro, la potencia es inferior al de un motor Otto de
la misma cilindrada, pero la eficiencia termodinámica del Atkinson es más alta: gastan menos.
Por eso, como los Atkinson gastan menos y dan menos potencia, son motores idóneos para los
híbridos (HEV y PHEV), no los de hibridación ligera, porque el motor eléctrico aporta la potencia
que falta, y así combinan una entrega de potencia buena con un consumo realmente bajo.
Los motores de ciclo Otto, los más comunes en el mundo, se acciona a través de una chispa
eléctrica y puede ser de cuatro o dos tiempos. Utilizan relaciones de compresión que suelen ser de
8 a 1, o de 10 a 1. Aunque también pueden utilizarse proporciones más grandes que, en ese caso,
se necesita de gasolina de mayor octanaje para evitar la detonación; extra.
El rendimiento ideal para este tipo de motores Otto, oscila entre el 25 y el 30 por ciento. En caso
de que lo comparemos con el rendimiento de los motores diésel, éstos últimos pueden llegar a
alcanzar un rendimiento del 30 al 45 por ciento, lo ideal.
EL MOTOR NISSAN VC-TURBO
Y nos referimos a los motores diésel porque el motor VC-Turbo de Nissan ofrece el torque y el bajo
consumo de un diésel, siendo de… ¡gasolina! Empecemos por lo general: es la respuesta a la
ecuación de la ingeniería mecánica de hace 150 años, bajo consumo, emisiones y máximo poder.
Según los ingenieros de Nissan Mexicana, el ‘cuartel general’ de mando de la marca en la región,
con ese motor de Nissan se logra una eficiencia superior en el 27 por ciento superior a la de un
motor Otto convencional de cilindrada similar. Prácticamente, se llega al 50 por ciento de
eficiencia térmica que nunca se ha visto en la industria. Eso significa menor consumo, menores
emisiones, más potencia y más torque.
Para recordar, la necesidad de reducir las emisiones y el consumo, han llevado a muchos
fabricantes a optar por el downsizing. Se reduce la cilindrada y el número de cilindros del motor
atmosférico y se compensa la pérdida de potencia y torque con la sobrealimentación por turbo.
Sin embargo, está probado que el downsizing tiene sus limitaciones. El motor de compresión
variable presentado por Nissan, aunque fue su marca de lujo Infiniti la que empezó a usarlo y que
se llama VC-Turbo, permite llevar el downsizing más allá: lo hace más eficiente.
Porque hay un momento en la reducción de cilindrada en el que para obtener una determinada
potencia es preciso aumentar la presión de sobrealimentación, el problema es que llega un punto
en el que esa presión hace que la mezcla aire-gasolina arda antes de tiempo.
En la realidad, y ya ha pasado en algunas marcas, esa mezcla arde de forma espontánea antes de
producirse el encendido provocando una detonación. A largo plazo, esa detonación puede
producir daños en los pistones y generar graves averías en el motor.
En Colombia, y es un hecho, los ingenieros han enriquecido la mezcla en gasolina, lo que aumenta
el consumo, con el fin de que la evaporación del carburante sobrante enfríe la mezcla y limite los
fenómenos de detonación. Otras marcas, han reducido la relación de compresión del motor.
Y es que es la relación de compresión es la que determina la proporción de energía térmica
desarrollada por la combustión que será transformada en energía mecánica. Cuanto más baja es la
relación de compresión, más potencia tenemos, pero también aumentará el consumo. Al
contrario, con una relación de compresión baja, no tendremos mucha potencia pero sí un
consumo reducido. El VC-Turbo une estas dos realidades técnicas, sin que el conductor intervenga.
¿CÓMO FUNCIONA?
Al disponer de una relación de compresión variable, Nissan no tiene que escoger entre consumo
(relación alta, de 14:1 en este caso) y potencia (relación baja, de 8:1 en este caso), puede tener los
dos. De ahí que el consumo sea muy, pero muy inferior al de un motor gasolina equivalente.
Y eso lo probamos en AUTO & ESTILO en el 2018 cuando Dinissan trajo el Altima que tenía este
motor VC-Turbo. Reemplazó un motor V6 por el VC-Turbo de 2,5 litros y 4 cilindros en línea, con una ventaja: 181 caballos de potencia, muy similar a la del V6, pero con la economía de
combustible de un propulsor de 4 y hasta de 3 cilindros.
Lo que pasa es que la ECU del VC-Turbo adapta en tiempo real la relación de compresión en
función del régimen de vueltas y de la posición del acelerador. A baja carga (léase aceleración), en
ciudad por ejemplo, el sistema favorecerá una relación de compresión alta para contener el
consumo.
Y lo hace con un ciclo Atkinson. Es como si fuera el Dr. Jekyll y Mr. Hyde. Luego, a mayor carga, en
el carril de aceleración de una autopista, por ejemplo, el motor se cambia a una relación de
compresión baja, se vuelve ciclo Otto para disponer de potencia.
Para aclarar, si pensamos en la novela inglesa de Robert Stevenson de 1886, Atkinson es el
apacible Dr. Jekyll y Otto es el terrible Mr. Hyde. Dos mundos en un mismo motor: es como tener
un city car para las grandes ciudades, y un deportivo para ir en carretera o en un autódromo.
Para conseguir una relación de compresión variable, los ingenieros de Nissan añadieron antes del
cigüeñal una serie de elementos: un actuador eléctrico, un árbol de levas excéntrico y más bielas
intermediaras, y, entre el cigüeñal y la biela, un elemento móvil.
Esa es la clave porque es el que permite reducir o aumentar la relación de compresión. En función
de la aceleración, la ECU ordenará al motor eléctrico girar. Al girar, vía una serie de árboles y bielas
adicionales, éste hará que la carrera de todos los cilindros a la vez suba o baja. Al mismo tiempo
que cambia de ciclo Otto a Atkinson y viceversa.
En resumen, el VC-Turbo de Nissan tiene una tecnología de vanguardia. No lo tiene otra marca,
excepto Infiniti que es del grupo japonés. Combina la inyección directa e indirecta y el ciclo Otto
con el Atkinson, con una serie de nuevos elementos móviles en la zona baja del motor. Pero es
gracias a esa complejidad que la eficiencia de este motor es cercana a la de un diésel.
