Porsche está siendo una de las marcas que más fuertemente apuesta por los combustibles sintéticos como la forma más sostenible de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y conseguir una progresiva transformación hacia una movilidad eléctrica de futuro y con futuro, aunque en el momento actual parece debilitarse.
Los e-fuels, o combustibles neutros en carbono, parecen ser una de las soluciones más óptimas para seguir ofreciendo propulsores de alto rendimiento. Serían totalmente válidos en los motores de combustión actuales, con mínimas o incluso nulas modificaciones, pero desaprovecharían parte del potencial que esconden los combustibles de futuro. La solución pasa por mirar hacia atrás y convertir los actuales propulsores de cuatro tiempos en motores de seis tiempos. Porsche tiene claro que es la solución más viable, y la intención parece clara: alargar tanto como se pueda la vida del 911 de combustión, aunque también deban utilizar tecnologías híbridas.
Así funciona el motor de seis tiempos de Porsche
El motor de seis tiempos es esencialmente un motor de ciclo Otto de cuatro tiempos, pero con un ciclo adicional de compresión y otro en la fase de encendido. La secuencia por cada ciclo quedaría así: inducción, compresión, encendido, compresión, encendido y escape. Este segundo ciclo de compresión y encendido se facilita gracias a un sistema de engranaje planetario, que permite una rotación elíptica del cigüeñal y una carrera más larga en el segundo ciclo. En realidad, es como combinar lo mejor del motor de cuatro tiempos con el de dos tiempos. Los primeros tres tiempos son idénticos a los de un motor “normal”, pero después del primer ciclo, el pistón bajaría más allá del punto muerto inferior natural, logrando un mayor volumen de aire fresco y facilitando la expulsión de los gases de escape a través de las válvulas.
Porsche está actualmente tramitando una solicitud de patente para este motor. La patente revela que el cigüeñal gira dentro de un anillo con engranajes planetarios, lo que permite que los pistones tengan dos posiciones diferentes, generando compresiones variables. Porsche espera que esta tecnología ofrezca una combustión más eficiente, proporcionando mayor potencia, mejor consumo de combustible y reduciendo las emisiones. Hasta ahora, con la actual tecnología de motores Otto de cuatro tiempos, el desarrollo, la complejidad y el costo de los diseños de seis tiempos superan las ventajas reales de su uso, pero deja las puertas abiertas para que, después de 2035 (fecha en la que se pretende prohibir la venta de motores de combustión), esta tecnología, combinada con los e-fuels, pueda ser un verdadero ejemplo de sostenibilidad y altas prestaciones.
El origen de los motores de combustión de seis tiempos
Los motores de combustión de seis tiempos son una evolución de los motores de cuatro tiempos, diseñados para mejorar la eficiencia, reducir el consumo de combustible y minimizar las emisiones. A lo largo de la historia, varios inventores e ingenieros han trabajado en diferentes diseños de motores de seis tiempos, cada uno con su propio enfoque y objetivo.
El primer motor de seis tiempos conocido fue desarrollado por Samuel Griffin en 1883. Griffin diseñó este motor para mejorar la eficiencia en la maquinaria industrial de la época. Su enfoque era simple: después de la combustión del motor de cuatro tiempos, el motor realizaba dos tiempos adicionales que ayudaban a expulsar mejor los gases residuales y enfriar el cilindro antes de que el ciclo comenzara de nuevo. Esto tenía como objetivo mejorar la durabilidad de los motores y su eficiencia, aunque no se adoptó de manera generalizada debido a la complejidad técnica y el costo añadido.
Otro pionero en el desarrollo de los motores de seis tiempos fue Leonard Dyer, quien patentó su versión en 1915. Dyer propuso un diseño similar al de un motor de cuatro tiempos, pero su diseño pretendía combatir los problemas de sobrecalentamiento y aumentar la eficiencia. En tiempos más recientes, Bruce Crower, un famoso ingeniero estadounidense conocido por su trabajo en árboles de levas y componentes para carreras, desarrolló un motor de seis tiempos en 2004. El enfoque de Crower era diferente al de sus predecesores. Su motor utilizaba los primeros cuatro tiempos del ciclo Otto (admisión, compresión, combustión y escape), pero añadía dos tiempos adicionales con inyección de agua en el cilindro. El agua se evaporaba rápidamente debido al calor residual, lo que generaba una expansión de vapor y proporcionaba potencia adicional, además de enfriar el motor.
El objetivo principal de Crower era mejorar la eficiencia térmica y reducir el desperdicio de energía en forma de calor. Este motor era particularmente interesante porque no solo aumentaba la potencia, sino que también mejoraba el control de las emisiones, ya que el enfriamiento del motor y la inyección de agua reducían significativamente la temperatura en la cámara de combustión.
Objetivos y finalidades de los motores de seis tiempos
Los desarrolladores de motores de seis tiempos, independientemente del siglo o enfoque, tenían objetivos comunes:
- Aumento de la eficiencia: Al añadir más ciclos al proceso de combustión, los ingenieros buscaban mejorar la utilización del combustible, extrayendo más energía útil del mismo volumen.
- Reducción del calor: Una de las principales limitaciones de los motores de combustión interna es la acumulación de calor. Los motores de seis tiempos introdujeron ciclos adicionales para reducir las temperaturas, ya sea a través de inyecciones de aire o agua, o mediante la mejor expulsión de gases de escape.
- Menores emisiones: Los motores de seis tiempos ayudaban a quemar el combustible de manera más eficiente, lo que podría reducir las emisiones nocivas en comparación con los motores de cuatro tiempos tradicionales.
- Mayor durabilidad: Al reducir las temperaturas internas del motor, se pretendía prolongar la vida útil de los componentes del motor, reduciendo el desgaste de piezas críticas como los pistones y las válvulas.
Limitaciones de los motores de seis tiempos
A pesar de los avances teóricos y algunas implementaciones prácticas, los motores de seis tiempos nunca lograron una adopción masiva debido a varias razones:
- Complejidad mecánica: Agregar dos tiempos adicionales al ciclo de combustión requería un diseño más complejo, lo que aumentaba el número de piezas móviles y los puntos de fallo potenciales.
- Costos de fabricación: Los motores de seis tiempos, debido a su diseño complejo y requerimientos adicionales, eran más costosos de producir que los motores de cuatro tiempos convencionales.
- Dificultades en la implementación: Si bien los motores de seis tiempos eran más eficientes en teoría, las mejoras no siempre compensaban los costos y dificultades técnicas de su implementación.