Motores EcoBoost

Ford Motor Company es el fabricante de automóviles encargado del proyecto de los nuevos motores EcoBoost. Se trata de una nueva gama de motores de gasolina de alta eficiencia, capaces de ofrecer al usuario vehículos equipados con motores más potentes y, al mismo tiempo, más económicos y respetuosos con el medio ambiente.

Motor Ecoboost

Están englobados dentro del concepto “downsizing”. Éste consiste en el desarrollo de motores de baja cilindrada, con menor número de cilindros y menor tamaño.Tienen ventajas como un reducido nivel de fricción interior, menor pérdida de bombeo, mayor ligereza y disminución del tiempo de alcance de la temperatura óptima de funcionamiento.

Los técnicos de Ford han conseguido mejorar un 20 % el consumo de combustible y un 15 % el nivel de emisiones de CO₂. Esto ha sido posible, en gran parte, por la utilización del diseño “downsizing” y la adopción de tres tecnologías clave como son la inyección directa del combustible, la sobrealimentación por turbocompresor y la distribución variable en las fases de admisión y escape.

El primer motor EcoBoost se utilizó en 2010, en algunos modelos del mercado americano. Se trataba de un 3.5 litros V6 con más de 300 CV de potencia, que reemplazó a los anteriores V8 de mismas prestaciones mejorando los índices

Correa de distribución húmeda

En este post se muestra un nuevo sistema de correa de distribución, en el cual la correa está siempre en contacto con el aceite del motor.




La correa de distribución es uno de los elementos más importantes del motor, ya que es la encargada de transmitir el movimiento del cigüeñal a los árboles de levas, que a través de las válvulas, se encargan de facilitar la entrada de combustible al motor y la expulsión de los gases de escape.





Esta correa está fabricada generalmente de caucho, goma y nylon con un armazón de fibra de vidrio en su interior.

Actualmente fabricantes como PSA con sus motores PureTech y Ford con sus motores EcoBoost, equipan los motores con una correa de distribución húmeda, que a diferencia de las convencionales, están bañadas con el aceite del motor. 

Con este nuevo sistema de distribución se alarga la vida de la correa y se evita que se seque, por lo que durante su vida útil, no perderá elasticidad.

Los motores que equipan la correa de distribución húmeda están diseñados para alojarla en el interior del motor con una tapa metálica hermética, a diferencia de las convencionales que se alojan detrás de una tapa de plástico.

Pros y contras de la inyección dual

En este post analizaremos las ventajas y las desventajas del sistema de inyección dual y estudiaremos los motivos por los cuales diversos fabricantes han implantado esta tecnología en sus motores.

En el transcurso de las dos últimas décadas, con el objetivo de mejorar las prestaciones y reducir las emisiones de sustancias contaminantes, la mayoría de fabricantes han equipado sus motores con sistemas de inyección directa de combustible.

La introducción del combustible en orientación geométrica definida, mejor pulverizado y con penetración variable en función de la presión, permite adaptar la distribución del mismo en el interior de los cilindros para lograr la máxima homogeneización de la mezcla en todo el rango de revoluciones. La presión de suministro variable y el mayor tiempo disponible para la dosificación permiten crear patrones de inyección adecuados a la carga del motor y retrasar al máximo el momento de la inyección, reduciendo con ello la tendencia a la detonación característica de los motores sobrealimentados.

El combustible, introducido directamente en la cámara de combustión, absorbe calor en su vaporización, refrigerando el aire, la culata y hasta la misma cabeza del pistón, permitiendo trabajar con presiones de soplado más altas, incluso de forma sostenida. El aumento del par motor y la potencia son indiscutibles en estas circunstancias. Mejorando el rendimiento, se diseñan motores de menor cilindrada, que por naturaleza resultan más eficientes y producen menos CO₂ que sus antecesores.

Sobre el papel las ventajas son obvias, sin embargo, son varios los motores que han experimentado un problema que nunca se dio con los sistemas de inyección indirecta. Con la acumulación de kilómetros, y de forma más acusada bajo determinadas condiciones de utilización del vehículo, la acumulación de suciedad y carbonillas en las válvulas y conductos de admisión es evidente, provocando problemas de rendimiento por obstrucción e incluso de falta de estanqueidad y dificultad de arranque en caliente.

La acumulación de depósitos es particularmente acusada en vehículos que realizan trayectos cortos o intermitentes a baja carga, o lo que es lo mismo, circulación en ciudad. La integración de los sistemas Start&Stop resta más que sumar en estos casos.

Nuevos conceptos: nuevas motorizaciones

Las investigaciones efectuadas en los últimos años por los fabricantes de motores, concretamente de gasolina, radica en la lucha por bajar las emisiones de CO2 (considerado el causante del calentamiento global).

El cumplimiento de la mágica cifra  de 130 gr/km válida hasta el año 2020 ha conseguido poner a los departamentos de desarrollo de motorizaciones a toda máquina. Dicha cifra es la única que ha obligado a un cambio radical la manera de entender un motor moderno, dado que las normativas desde la Euro IV hasta la Euro VI poco difieren en los tres gases contaminantes medidos en homologación (CO, HC y NOx).

El motor de gasolina y Lambda 1 es un gran generador de CO2, de hecho en el catalizador se producen dos oxidaciones y una reducción, siendo gran parte de su resultado CO2.

A día de hoy, la única forma de reducir las emisiones de CO2  pasa por reducir el consumo. De momento no hay ningún sistema o “artilugio” que ayude al motor a bajar dicha emisión.

Para reducir el consumo y consecuentemente la emisión de CO2  también ayudan sistemas periféricos del motor, por ejemplo:

Motores de arquitectura modular

El post de hoy tratará sobre la arquitectura modular aplicada a los motores, poniendo como ejemplo la motorización "B" del grupo BMW-MINI. También expondré algunos datos actuales sobre el tipo de uso que adoptan diversas marcas en base a esta tecnología.

Como ya puntualicé en mi anterior entrada, un motor de arquitectura modular destaca por lo siguiente: bajo una misma base y compartiendo un gran número de elementos, se construyen propulsores de gasolina y diésel reducidos y de características similares, dejando a un lado parte de los problemas de costes y fiabilidad que sufrían los fabricantes.

La arquitectura modular no solamente afecta a los motores, sino que, como venimos observando desde hace unos años, los fabricantes de automóviles han planteado soluciones de este tipo también en los chasis, dando forma a diferentes modelos (o incluso a todos los modelos en algunos casos) empleando una base idéntica.

Plataforma de arquitectura modular MQB del Grupo VAG

En la alianza Renault-Nissan nos encontramos con la Common Module Family (CMF), familia de vehículos que comparten un mismo diseño de arquitectura modular. Por ejemplo, los modelos X-Trail y Qashqai utilizan este concepto. La marca francesa aseguró que ahorrarían, por cada vehículo construido, un máximo de un 30 % en piezas y elementos. Esto se vería compensado, para el cliente, en el precio final del producto o en el nivel de personalización del mismo.

La plataforma Efficient Modular Platform 2 (EMP2) es el sistema modular que aplica el Grupo PSA en sus modelos de gama media y alta. En él se reúnen conjuntos como los bajos de la carrocería, las suspensiones, las adaptaciones de los motores y las cajas de cambios, la arquitectura eléctrica principal... La plataforma EMP2 se inauguró con el Peugeot 308 en el año 2013 y actualmente permite producir los nuevos SUV Peugeot 3008 y 5008 y los nuevos Traveller y Expert.

A continuación, enlazo un vídeo en el que se muestra gráficamente la idea principal de la arquitectura modular en el caso de los chasis de Volvo, la cual bautizaron Compact Modular Architecture (CMA):

Válvulas de descarga del turbocompresor (Blow off)

Hoy en día no es difícil ver vehículos por la calle que al soltar el acelerador se escucha un silbido de descarga de aire a modo de “Pshhhhh”. 

La moda de este tipo de válvulas, llego del Tuning gracias a películas como la saga A todo gas. 

Los vehículos que la montan generalmente suelen ser de carácter deportivo y conducidos por jóvenes. 

¿Qué son y para qué sirven?

La válvula de descarga es una válvula mecánica que se coloca en los motores sobrealimentados entre el elemento compresor y los conductos de admisión. 

Su función es evitar que la presión en el colector de admisión pueda superar un determinado valor y dañar los componentes del motor.

Esto sucede en los momentos en los que la mariposa de admisión está cerrada pero el turbo compresor sigue girando por su propia inercia y sigue dando sobrepresión, un ejemplo de ello es en los cambios de velocidad.

En el momento que se cambia de velocidad, se suelta el acelerador para desembragar el motor, en este momento la mariposa se cierra impidiendo el paso al aire dentro del cuerpo de admisión, donde se provoca una depresión causada por el movimiento de los cilindros. 

En este momento, el turbocompresor sigue girando por su propia inercia emitiendo flujo de aire por encima de la presión atmosférica, pero al no tener por donde salir, este aire se bloquea en el tramo entre el turbocompresor y el cuerpo de la mariposa creando una sobrepresión en este conducto. 

Esta sobrepresión también es ejercida sobre la turbina, lo que provoca una fuerza inversa al movimiento del turbo pudiendo dañar las aspas de éste. Pasa solventar este problema se instalan estas válvulas, el cual es un simple mecanismo que libera la sobrepresión al exterior, emitiendo así ese silbido característico de descarga de aire.

Fabricantes de motores downsizing

En esta entrada, echaremos un vistazo a los principales fabricantes que utilizan la técnica downsizing en alguno de sus motores. A través de, por ejemplo, este artículo que enlazo, estos motores son ya conocidos por los lectores del blog, así que ahora nos centraremos en nombrar las diferencias entre los últimos modelos.

Durante los últimos años han ido sumándose, prácticamente todas las marcas, al empleo de la "reducción de tamaño". Si bien este proceso se enfoca en motorizaciones de gasolina, también se ha aplicado en los diésel, surgiendo las denominadas arquitecturas modulares; bajo una misma base y compartiendo un gran número de elementos, se construyen propulsores de gasolina y diésel reducidos y de características similares, dejando a un lado parte de los problemas de costes y fiabilidad que sufrían los fabricantes.

BMW-MINI

Tanto si se trata de una versión de gasolina o diésel, el Grupo BMW cuenta con una familia de motores downsizing que engloba ambos tipos, denominada EfficientDynamics. Concebida esta estrategia de construcción modular, todos los motores, excepto los diésel de seis cilindros, comparten hasta un 60 % de las piezas.

El término TwinPower Turbo, por su parte, se refiere a la tecnología que reúnen los motores de la firma alemana para cumplir los requisitos propios de dicha categoría; esta combina los últimos sistemas de inyección con la sobrealimentación (inyección directa de alta presión y turbocompresor de doble entrada en los de gasolina, e inyección Common-Rail de hasta 2.000 bares de presión y turbocompresor de geometría variable en los diésel), doble distribución variable VANOS y, prácticamente en todas las versiones, sistema de alzado variable de válvulas Valvetronic.

Debido a las innovaciones técnicas que adopta la marca, se encuentran opciones de gasolina o diésel de tres cilindros con varias potencias, partiendo desde los 55 kW del 1.2 cm³ de gasolina del MINI One, hasta los 170 kW que proporciona el propulsor híbrido del modelo i8 de BMW, que combina un motor de gasolina de 1.500 cm³ con otro eléctrico para desarrollar 266 kW totales. El bloque de cilindros siempre es de aluminio y de tipo closed-deck, mientras que el montaje de un árbol de equilibrado se emplea para reducir las vibraciones.