Por qué los Motores de Cinco Tiempos Son Más Eficientes pero Siguen Siendo un Fracaso

Описание: Como probablemente sepa, los motores de combustión interna no son muy eficientes. En promedio, los motores de gasolina modernos de los turismos alcanzan alrededor del 35%, mientras que las versiones diésel pueden superar ligeramente el 40%, pero requieren equipos de control de emisiones complejos y costosos para ser tan limpios como sus homólogos de gasolina.

Una eficiencia del 35% significa que, de la energía presente en el combustible, solo el 35% se convierte en trabajo útil. El resto se pierde. Parte se pierde por fricción interna, pero la mayor parte se escapa en forma de calor y ruido por el escape.

Entonces, ¿por qué se pierde tanta energía? ¿Por qué no podemos aprovecharla más eficientemente?

El problema radica en que los cuatro tiempos de un motor de cuatro tiempos tienen la misma longitud y duración, y de esos cuatro tiempos, solo el de combustión produce una cantidad significativa de energía. Los tres tiempos restantes consumen principalmente energía. Esto significa que un motor sería más eficiente si tuviera más tiempo para aprovechar la energía.

Una de las maneras de aumentar la eficiencia del motor es aumentar la relación de compresión. La relación de compresión es simplemente la relación entre el volumen del cilindro más pequeño y el más grande. Sin embargo, los efectos positivos de aumentarla son limitados debido a la limitación de su capacidad para aumentarla. En algún momento, el espacio para la combustión se vuelve tan pequeño que la combustión ocurre tan cerca del pistón que se transfiere demasiada energía con demasiada rapidez, lo que dificulta que incluso los motores más robustos puedan manejar estas fluctuaciones.

Por lo tanto, tenemos limitaciones en lo que podemos hacer con la relación de compresión. Esto significa que debemos buscar otras maneras de aumentar la eficiencia; lo ideal sería que las carreras fueran desiguales. Lo que realmente queremos es que la carrera de combustión, o también conocida como carrera de expansión, sea de alguna manera más larga que las demás.

Por supuesto, el conjunto rotatorio convencional no permite diferentes longitudes para las diferentes carreras, por lo que James Atkinson decidió renunciar a la anatomía tradicional del motor y creó una nueva anatomía que le permitió tener una carrera de combustión o expansión notablemente más larga. Incluso el propio inventor del motor de cuatro tiempos, Nikolaus Otto, vio las limitaciones de su diseño y quiso aumentar el tiempo y el espacio para la expansión y el aprovechamiento de la energía. Sin embargo, Otto, junto con Gottlieb Daimler, decidió adoptar un enfoque diferente. En lugar de crear un conjunto rotatorio novedoso y no probado, decidieron basarse en la anatomía del motor existente. Simplemente añadieron otro cilindro para aprovechar la energía restante de los gases de escape.

En lugar de dejar que los gases de escape salieran a la atmósfera, los cilindros de alta presión los enviaban al cilindro de baja presión, donde la presión restante de los gases de escape se utilizaba para impulsar el pistón central, de mayor tamaño. De esta manera, los cilindros exteriores funcionan como cilindros normales de cuatro tiempos.

Bueno, todo eso suena genial en teoría, pero el motor de cinco tiempos de Otto y Gottlieb fue un fracaso. Se comercializó, pero su rendimiento era bajo y la producción se interrumpió rápidamente. Probablemente porque Gottlieb y Otto trabajaban con tecnología de finales del siglo XIX.

Por lo tanto, el diseño fue abandonado, pero no olvidado. Permaneció inactivo durante 124 años hasta 2003, cuando fue despertado por el ingeniero e inventor belga Gerhard Schmitz, quien patentó un motor de tres cilindros y cinco tiempos prácticamente idéntico al diseño de Otto y Daimler.

Por supuesto, obtener una patente para un concepto teórico es una cosa. Materializar ese concepto en un prototipo funcional es otra. Pero en este caso, Gerhard Schmitz logró convencer a una empresa muy seria para que hiciera realidad su idea: Ilmor Engineering. Quizás no hayas oído hablar de ellos, pero Ilmor no se parece en nada a las nuevas empresas creadas en torno a diseños de motores innovadores. Fundada en 1983 por Mario Illien y Paul Morgan, Ilmor Engineering ha diseñado y desarrollado con éxito motores para Chevrolet en las carreras de IndyCar, para Sauber y McLaren en la Fórmula 1, e incluso compitió en MotoGP.

Así que, cuando una empresa como esta se encarga del desarrollo de un diseño de motor novedoso, sin duda le otorga credibilidad y grandes esperanzas de alcanzar la producción en masa. Entonces Ilmor se puso manos a la obra y sólo 4 años después, en 2007, obtuvimos un prototipo en funcionamiento.

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