Hoy veremos la tercera y última entrega de este especial. Ya hemos visto cómo mejorar la aerodinámica, la resistencia de rodadura, fricciones internas, climatización y reducción de peso en la primera parte. También hablamos de hibridación, mejorar la gestión térmica, cambios automáticos, reducción de cilindradas y sobrealimentación en la segunda parte.
Hoy veremos varias medidas que se están haciendo comunes en coches de todo tipo, incluyendo los que conducimos hoy día. Son frutos de la irrupción de la electrónica en los automóviles, una de las mayores revoluciones de los últimos años. Menos trabajo para el conductor, y más eficiencia.
Vamos a hablar del famoso Stop/Start, el alzado de válvulas variable o VVT, la inyección directa de combustible, el ahorro del sistema eléctrico, y los asistentes al conductor para una conducción eficiente. Algunas de estas innovaciones, en realidad, llevan mucho tiempo entre nosotros.
Stop/Start o Start&Stop
Tradicionalmente, los motores de combustión interna han necesitado permanecer encendidos aunque el vehículo no estuviese en movimiento para alimentar a los sistemas auxiliares. Me refiero al aire acondicionado, alternador, bomba de la dirección asistida, etc. Es lo que todos conocemos como estar al ralentí.
Pero los ingenieros encontraron una forma de evitar este desperdicio de energía, en el que los coches están contaminando pero no se mueven. Es el sistema Stop/Start, que algunos fabricantes llaman de otra forma. Excepto Mazda, que usa un sistema diferente, consta de un motor de arranque reforzado y una batería de mayor capacidad. También se pueden llamar microhíbridos.
El coche tiene un consumo de energía estando parado, pero no tiene por qué salir del combustible directamente, sino de energía previamente acumulada. Por ello, se utiliza energía recuperada durante la deceleración o la frenada, vía alternador. Si no se acumula energía suficiente el sistema no funcionará.
Por debajo de cierta velocidad (p.e. 10 km/h) o cuando el vehículo se haya detenido (como en un STOP), el motor de combustión interna se parará temporalmente. La batería se encargará de alimentar los grupos auxiliares durante un tiempo, y si no se inicia la marcha antes, se encenderá el motor de todas formas.
Hay varias circunstancias en las que el motor no va a pararse, como estar muy frío, alta demanda al climatizador, haberse desabrochado el cinturón de seguridad, puerta abierta, etc. El motor de arranque está preparado para funcionar mucho más que uno normal, motivo por el cual es más costoso, y la batería también es más cara.
El Stop/Start baja el consumo en ciclo urbano, ya en carretera es virtualmente inútil. A los fabricantes les sirve para bajar el consumo en ciclo urbano hasta un 30%, y por lo tanto, baja el mixto. No lo podemos comparar con parar y arrancar un motor "a mano", donde una parada inferior a un minuto no ahorra, sino al contrario. Con S&S, bastan segundos.
Alzado variable de válvulas (VVT)
Hace años que vemos cosas como CVVT, VVT-i, MultiAir, VALVETRONIC, i-VTEC, etc. En todos los casos, el principio de funcionamiento es el mismo. Los motores de toda la vida han tenido un alzado de válvulas de escape y admisión fijo, lo cual es óptimo para la máxima potencia pero no para baja y media carga.
Como el motor no siempre necesita tanto aire, eso se puede regular para reducir el contenido de oxígeno en la mezcla, pero con mayor precisión que la mariposa de admisión. Las centralitas electrónicas deciden cuál es el alzado de válvulas necesario para cada situación.
A baja y media carga, las válvulas tienen menor carrera, pero a tope, abren como siempre. Para controlar este fenómeno se pueden usar sistemas eléctricos, hidráulicos, mecánicos o mediante presión de aceite. Así logramos comportamientos diferentes del mismo motor, y ahorrar combustible donde no es necesario más.
En los motores Diesel esta innovación aún no se utiliza, pero en los motores de gasolina tienen ya su tiempo. Los sistemas más simples son de tipo discreto, es decir, las carreras de válvula están limitadas a un número concreto de posiciones. Si son continuos, se puede controlar su alzada tanto como se quiera.
Cuanta mayor es la precisión del sistema, sobre todo si es continuo, más caro es de fabricar y desarrollar, pero mejor es el resultado. El beneficio es fundamentalmente a nivel de emisiones contaminantes, pero indiscutiblemente ayuda a consumir menos siempre que al motor no se le exija todo su potencial.
El sistema MultiAir de Fiat --en la imagen superior-- es uno de los más sofisticados que hay en la actualidad, y sus efectos se notan mucho comparando con un motor cuya única diferencia es no tener dicho sistema (motores TurboJet). Ofrecen más potencia, menos emisiones, menos consumo, y la misma fiabilidad (en teoría).
Inyección directa
El invento no es muy moderno que se diga, pero su uso se ha generalizado mucho en los últimos años. En vez de inyectar el combustible en el colector de admisión o la precámara --es decir, antes de las válvulas-- se hace directamente en los cilindros. Por las válvulas de admisión ya solo entra aire, no aire y combustible.
Las válvulas, al estar muy calientes, queman parte del combustible que se inyecta, una especie de peaje. Si se inyecta directamente en el cilindro, ese problema desaparece. Además, permite un control muy preciso de cuándo se inyecta el combustible, ya que no hay limitación ya debido a la carrera de las válvulas.
No solo se trata de más precisión. Se pueden realizar varias inyecciones en un mismo ciclo, que pueden llegar a 10. La presión de inyección también ha aumentado bastante, aunque los motores Diesel usan 10 veces más presión que los de gasolina, por la naturaleza inherente de cada combustible.
Al inyectarse el combustible con mejor dispersión y de forma más homogénea se produce un efecto refrigerante en la cámara de combustión. Eso permite trabajar con relaciones de compresión más altas y utilizar estrategias de ignición más retardadas. Eso significa, en palabras llanas, más potencia.
Los inyectores, al estar mas expuestos a las explosiones, requieren materiales mejores, y más caros. La inyección directa es el paso siguiente a la inyección multipunto, antes teníamos la inyección monopunto y la carburación. Los motores pierden algo de carácter pero funcionan de forma más... redonda.
La máxima ventaja se logra en carga parcial, más aún al ralentí. Por el contrario, resulta menos adecuada para motores de altas prestaciones que giren muy rápido, algunos fabricantes optan por una solución mixta indirecta/directa, con dos inyectores por cada cilindro.
Sistema eléctrico
Como los coches cada vez aglutinan más electrónica, el consumo eléctrico está aumentando a bordo. De ahí la necesidad de reducir consumos de este tipo, pues a fin de cuentas, la energía sale del combustible en los coches convencionales. Una medida que vemos muy a menos es el uso de lámparas LED en vez de halógenas o de xenón, especialmente en luces de uso diurno (DRL).
En los coches eléctricos y algunos híbridos estas medidas de ahorro van un paso más allá, incluso en el sistema de altavoces, utilizando equipos de menor consumo energético. También se pueden conseguir ahorros afectando al sistema de climatización, usando programas más suaves, que son viables en climas templados.
También podemos hablar del multiplexado, que reduce la cantidad de cables en el vehículo agrupando funciones en centralitas, redunda en un menor peso y en menores consumos eléctricos, aunque esto último es menos evidente. También se hace por razones de costes, menos cables, menos dinero.
Asistentes a la conducción
Gracias a la electrónica es posible asesorar al conductor para tomar mejores decisiones mientras circula. Un sistema muy popular hoy día es el indicador de cambio de marcha (GSI), que nos sugiere la relación correcta de cambio para ahorrar combustible o ganar respuesta. Ideal para conductores no acostumbrados a ser eficientes.
En los coches híbridos y eléctricos, así como en versiones convencionales orientadas a bajos consumos, se indica al conductor cuándo realiza una conducción económica y cuándo es agresiva. No es muy novedoso, hay modelos en los años 80 que ya informaban de esto, aunque de forma más primitiva.
Conduciendo la mayor parte del tiempo dentro de las zonas "ECO" se pueden mejorar los consumos al reducir la exigencia del motor. No siempre se pueden seguir estas recomendaciones, como subiendo cuestas o adelantando, donde hay que gastar más nos guste o no.
Algunos van más allá y proporcionan al conductor recompensas virtuales, como árboles o medallas, en función de sus logros en la conducción económica. En una minoría de casos esos resultados se pueden compartir en Internet para medir nuestras habilidades con otros conductores, como si fuese una competición.
También podemos encontrar consejos de eficiencia en algunos modelos, ya sea de forma estática (tipo manual) o en relación a cómo hemos ido conduciendo. La generalización del ordenador de a bordo también ha ido ayudando a los conductores a ser conscientes de las consecuencias de conducir de una forma o de otra, pese a su nivel de error.
Otra vía para optimizar los consumos es permitir al conductor elegir un modo eco, en el que se amuerma la respuesta del acelerador, la caja de cambios usa relaciones más largas... A largo plazo, estas ayudas acaban significando ahorros en metálico, y un poco de autoformación, especialmente para los conductores más veteranos.
Con esta entrega, damos por finalizada la serie La mejora de la eficiencia.
En Motorpasión Futuro | La mejora de la eficiencia ("parte 1":https://www.motorpasionfuturo.com/mecanica-eficiente/la-mejora-de-la-eficiencia-parte-1, "parte 2":https://www.motorpasionfuturo.com/mecanica-eficiente/la-mejora-de-la-eficiencia-parte-2)