Mazda no se rinde con la gasolina

Mazda ha decidido invertir a contracorriente, apelando por los motores de combustión interna a pesar de la transición de la industria automotriz hacia el vehículo eléctrico. El director general de la marca, Masamichi Kogai, declaró: “Investigaremos cada posibilidad en nuestra búsqueda para perfeccionar el motor de combustión interna y convertirnos en la compañía líder mundial en este campo”. Aunque los esfuerzos de la armadora nipona son dignos de admiración y tenacidad, ciertos mercados desarrollados y en vías de desarrollo no permitirán el uso de gasolina en vehículos nuevos a mediano plazo y largo plazo.

Holanda estableció su meta de no vender ningún coche a gasolina o diésel para el 2025, Noruega e India para el 2030, Francia y Reino Unido para el 2040, y ciudades como Barcelona, Copenhague y Vancouver para el 2030. Una vez que se empiecen a legislar cambios en materia de transporte, otras naciones no dudarán en replicar estas iniciativas. A Mazda no le preocupa, ya que posee un desarrollo propio en tecnología híbrida y eléctrica, pero tiene a su vez la intención de sacarle el máximo provecho a una tecnología dejada de lado por otras marcas, hablamos de la HCCI.

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI)

Este tipo de combustión tiene ciertas similitudes con el ciclo diésel en la etapa de ignición, la cual por sí misma explota debido a la presión y temperatura de la mezcla. La clave para entender el porqué de la importancia de esta etapa se encuentra en la forma en que hace combustión la mezcla. Para ello hay que desglosar el tipo de explosión de los dos ciclos principales. El motor HCSI (Homogeneous Charge Spark Ignition) o motor Otto se caracteriza por la detonación de una carga o mezcla homogénea a través de una chispa (por bujía), empezando con un frente de llama en la parte central y superior de la cámara, extendiendo el fuego a toda la mezcla (desde el centro hacia afuera).

El segundo motor es el SCCI (Stratified Charge Compression Ignition) o motor diésel, el cual inyecta el combustible a alta presión en la cámara cuando el pistón se encuentra en la parte superior del cilindro (una vez finalizada la etapa de compresión), provocando la autoignición. Su combustión se realiza con zonas disparejas en la concentración del combustible. Una de las principales ventajas del motor diésel contra el Otto es el rendimiento de combustible, puesto que el primero puede funcionar con mezclas más pobres en baja carga, mientras que el segundo está limitado a una relación más alta de combustible-aire; sin embargo, los contaminantes del diésel son mayores.

Ahora bien, el motor HCCI (el cual combina lo mejor del Otto y del diésel) detona la mezcla por la misma compresión, generando la explosión de manera homogénea en toda la cámara, usando una relación pobre de combustible-aire. Esto genera una temperatura uniforme en toda la cámara, a diferencia del HCSI y SCCI que tienen puntos de altas temperaturas, produciendo óxidos de nitrógeno y partículas nocivas para la salud. Además, el motor HCSI requiere del encendido por chispa tiempo antes de que el pistón llegue al punto superior (Punto Muerto Superior), a fin de encender toda la gasolina en la mezcla; mientras que el HCCI explota la mezcla cerca de este punto, requiriendo menos tiempo en la ignición.

La dificultad en la operación del motor HCCI es el comportamiento dinámico entre carga demanda, velocidad (RPM) y temperatura de la mezcla. Conocer el momento exacto de la detonación, así como saber dónde se ubicará, son variables extremadamente difíciles de predecir. Pero, gracias al avance tecnológico en simulaciones de dinámica de fluidos, se ha podido avanzar en el análisis y diseño de este tipo de motores, incluyendo el desarrollo de una electrónica de control capaz de conocer el estatus del motor en sus diferentes variables. Por lo tanto, la operación óptima del HCCI se ve delimitada por una región específica, donde es incapaz de trabajar a mucha carga debido a que requiere de mayor inyección de gasolina (mezcla rica), conduciendo a una detonación temprana (conocida como picado de biela o ‘knocking’ en inglés); tampoco puede operar a altas RPM debido a que no le da tiempo de estallar a la mezcla (ahogando al motor) y restando temperatura en el cilindro (perdiendo la capacidad de auto-encendido).

Spark Controlled Compression Ignition (SCCI)

La solución que Mazda propone es incluir una bujía en el cilindro (aunque parezca confuso con el HCSI), lo que le dota de otra función, en vez de quemar la mezcla directamente. Cuando el aire pobre en gasolina ingresa a la cámara de combustión lo hace de forma de turbulencia (torbellino), ocasionando concentraciones altas de combustible en las paredes del cilindro y una región de aire con baja cantidad de gasolina en el centro. La bujía controla la ignición por compresión a través de un incremento súbito de la presión en la mezcla, conduciendo a una explosión uniforme, esto debido a la inyección instantánea de gasolina y la chispa, generando un frente de llama de muy poca propagación. Bajo el régimen del encendido por chispa se tiene distribución variable de válvulas, permitiendo retrasar el cerrado de la válvula de admisión para disminuir la relación de compresión a un 14:1 y operar en una zona segura, previniendo el ‘knocking’ o picado de biela. Cuando el motor opera en condiciones propicias para ser un HCCI la bujía es desactivada, prescindiendo de su control en el cilindro.

Con todo esto, Mazda promete una disminución de 20 al 30 por ciento en el consumo de combustible, trabajando con una relación de compresión entre 18-19:1. La promesa de Mazda ha dejado a muchos curiosos esperando la comercialización del producto, puesto que el fabricante puso la mira para marzo de 2019. Como dijimos, Mazda no dejará morir al motor de gasolina, al menos no en los próximos años. Esperamos que el desarrollo no pare aquí, sino que otros se animen a introducir mejoras y obtener de estos motores una mayor eficacia con menor contaminación.

Comentarios