Hablemos del motor de Ciclo D o Ciclo Dual. Un motor que podríamos decir que combina las ventajas de los motores de 2 y 4 tiempos. Para lograrlo utiliza unos elementos adicionales como el llamativo pistón dividido. Solo mira las fotos de la galería y deja que te explique cómo funciona, sus virtudes y desventajas.
¿De dónde sale el motor de pistón dividido?
Este ingenio fue concebido por Yang Engines, con sedes en Estados Unidos y Reino Unido. El equipo quería construir un motor que mejorase la eficiencia de los motores 4 tiempos actuales, y lo lograron.
Incluso hicieron pruebas con resultado exitoso en un Ford Fiesta EcoBoost de 3 cilindros y en un camión militar de 6. Veamos a continuación cómo funciona el motor de Ciclo Dual.
Conceptos previos de funcionamiento del motor Ciclo Dual con pistón dividido
Para entender cómo funciona, hay que tener en cuenta cómo lo hacen los motores de 4 y 2 tiempos. En un 4T, el cigüeñal necesita 2 vueltas para poder quemar el combustible. En la primera vuelta aspira y comprime. En la segunda hace la combustión y el escape. Podríamos decir que la potencia se transmite al cigüeñal solo en la etapa de combustión. En las otras 3, desde el punto de vista del rendimiento puro, podemos decir que los elementos quedan «desaprovechados».
Pasando al motor 2T, el cárter es usado para aspirar la mezcla de combustible, luego precomprimirla para mandarla al cilindro y finalmente comprimirla de nuevo y quemarla. Si hubiera aceite en el cárter para la lubricación, este sería mandado irremediablemente hacia el cilindro y se quemaría. Por eso el aceite va en la mezcla, teniendo así, un motor contaminante. No obstante, este motor completa el ciclo en una sola vuelta de cigüeñal, por lo que el cilindro se usa al 100%. Eso se traduce en que a igualdad de cilindrada, siempre será más potente que un 4T.
¿Y si combinamos estos dos motores en 1? Aquí entra el motor de Ciclo D. Sus partes elementales son: un cigüeñal, una biela dividida en dos «columnas», un pistón falda hueco que se sujeta a ellas, un pistón cabeza que se sitúa sobre el falda, una biela única que se une al pistón cabeza, un brazo que opera esa biela única y una leva que gira a la vez que el cigüeñal y guía el movimiento alternativo del brazo, biela única y pistón cabeza. No te preocupes, te dejo una animación abajo para que lo entiendas mucho mejor.
Funcionamiento motor D Cycle o Ciclo Dual
Al contrario que los motores 4T, este sistema usa levas que giran a la misma velocidad que el cigüeñal para operar la apertura y cerrado de válvulas. El ciclo comienza con el pistón separado. El pistón falda sube a la vez que el pistón cabeza desciende aspirando el aire.
Cuando el pistón se une, la válvula de admisión se cierra y comienza la compresión. En la parte de arriba, el inyector directo mete la gasolina y se genera la chispa de la bujía. La combustión resultante empuja el pistón hacia abajo y la biela doble manda la fuerza al cigüeñal.
La leva solidaria al cigüeñal comanda el brazo, que a su vez comanda a la biela única para volver a separar el pistón en 2 de manera repentina. El pistón cabeza sube expulsando los gases por la válvula de escape. El motor acaba de completar los 4 tiempos (el ciclo completo) en una sola vuelta del cigüeñal.
Pruebas reales del motor de Ciclo Dual
Para una aplicación real, eligieron de 1 litro del Ford Fiesta EcoBoost. Dicho motor había sido galardonado durante 6 años seguidos como motor con mejor consumo. Era el reto ideal para ver si el nuevo sistema podía mejorar todavía más su eficiencia. Además, al ser 3 cilindros, se ahorraban tener que adaptar 4 pistones durante esta fase inicial.
Se modificó y fue sometido a pruebas en banco de potencia. Los resultados eran brillantes, pues otorgaba un 20% más de potencia sin elevar el consumo de combustible. Para asegurar resultados, la unidad de potencia se instaló en el coche y se probó en la calle, logrando repetir resultados y mostrando que el sistema de pistón dividido aguantaba bien la presión del turbo.
A vista del logro, el Cuerpo de Marines de EE.UU. les cedió un camión MTVR con motor Caterpillar turbodiésel de 6 cilindros y 11,9 litros de 425cv. Tras modificarlo, demostraron que el Ciclo D también podía funcionar en diésel. Para final de 2019, completaron las pruebas, en supuestas condiciones extremas, de manera satisfactoria. Una vez más, lograron una ganancia del 20%. Veamos a continuación si es oro todo lo que reluce.
Ventajas y desventajas del motor de Ciclo Dual
Las ventajas son claras. La potencia se mejora sustancialmente con respecto un motor 4T de igual cilindrada porque el cilindro se usa el efectivamente el doble de veces. Esto hace que el tamaño de los motores se pueda reducir, disminuyendo el peso. Como los laterales del pistón cabeza y falda son menores que en un pistón convencional, hay menos fricción y, por tanto, consumo de combustible. Además, el pistón falda se mueve menos que el cabeza.
Las desventajas apuntan a eso mismo, los laterales de los pistones. El pistón falda necesita una abertura para que el brazo auxiliar pueda hacer bien su movimiento. Eso incrementa el cabeceo generando mayor fricción y ruido. Como la cabeza del pistón tiene menor superficie en contacto con las paredes del cilindro, disipar su temperatura hacia el bloque motor es más complicado. Eso llevaría a tener que agregar tomas de aceite adicionales por debajo, pero esos laterales tan estrechos aumentan también la probabilidad de que el lubricante termine en la cámara de combustión.
La gran cantidad de elementos adicionales, complican el sistema. Un sistema complicado es más susceptible de fallos. Además, el pistón cabeza sufre el doble de desgaste que el pistón falda y la leva que lo propulsa hacia arriba provoca en él cambios de velocidad e inercias repentinas e irregulares. Esto se traduce en que estos motores deberán capar sus rpm máximas para una mayor fiabilidad y limitar el cruce de válvulas que se genera por la rápida ejecución del proceso de escape, seguido de la nueva admisión.
El futuro del proyecto y conclusiones
Hablaba antes de la «opacidad» como problema. Me refiero a opacidad del proyecto en la actualidad. La web oficial muestra solo imágenes en baja resolución de los prototipos empleados y no hay signos de haber sido actualizada con novedades recientemente.
No obstante, me parece un diseño rompedor que podría marcar la diferencia en todo tipo de aplicaciones en las que se necesita un motor de combustión. Es por ello que seguiremos con un ojo sobre todo esto para poder informarte de lo siguiente que ocurra.
El motor de combustión interna parece sentenciado en los tiempos que corren, pero existen proyectos como este que siempre arrojan un nuevo rayo de luz sobre ellos. ¿Crees que han sido abandonados, o hay alguna marca que siga apostando por ellos?
