Con 2 trucos de ingeniería, Toyota desarrolla un motor alternativo que convierte sus híbridos en cero emisiones

Además de la transformación completa de Lexus en una marca 100% eléctrica, en la trastienda de Toyota hay 30 proyectos distintos que deberían concretarse antes de que finalice la década. Aunque sus primeros productos no obtuvieron la recepción esperada, la mentalidad japonesa no considera la posibilidad de rendirse. Koji Sato, su presidente, explicó hace unas semanas los pilares en los que Toyota se basará para mantener su liderazgo en el mercado.
Hace tres años, Toyota inició las pruebas de una tecnología de motor poco convencional y de gran alcance, buscando una alternativa neutra en carbono a los vehículos eléctricos. El concepto consistía en un motor que utilizara hidrógeno como combustible y prácticamente no emitiera dióxido de carbono. El entonces director ejecutivo, Akio Toyoda, lideró personalmente esta iniciativa, probando la configuración en un coche de carreras GR Corolla.
El hidrógeno se quema más rápido y a una temperatura mayor que la gasolina. Lograr el equilibrio perfecto entre potencia y eficiencia tiene casi tanto de ciencia como de arte. El control preciso del calor y la inyección de combustible del motor es meticuloso y complejo, pero absolutamente esencial.
Tres años de trabajo después, en el presente, Toyota Motor ha avanzado con bastante éxito en el propósito de dominar la combustión de hidrógeno. El resultado es mucho más que un Corolla ultrarrápido y potente. Las lecciones aprendidas también han generado avances que están permitiendo que la próxima generación de motores Toyota con bajas emisiones de carbono sea apta para el uso en la calle.
El 28 de mayo, el mayor fabricante de automóviles del mundo presentó su estrategia para estos motores más pequeños y eficientes en una conferencia de prensa en Tokio. El director de tecnología, Hiroki Nakajima, explicó que la experiencia de Toyota en el desarrollo del vehículo de carreras de hidrógeno influirá directamente en estos futuros motores de producción. Y sí, eventualmente alimentarlos con hidrógeno forma parte del plan a largo plazo de Toyota.
Entre los nuevos propulsores de Toyota se encuentra un motor de 1,5 litros, disponible tanto en versiones de aspiración natural como turboalimentada, así como una unidad turboalimentada de 2,0 litros.
Ambos son entre un 10% y un 20% más pequeños que los actuales, pero ofrecen las mismas o incluso mejores cifras de eficiencia y mayor potencia. Pero lo más relevante es que pueden funcionar con varios combustibles neutros en carbono: sintéticos, biodiesel o hidrógeno, además de la gasolina. Su tamaño compacto y sus bajas emisiones los hacen ideales para sistemas híbridos electrificados.
Toyota ha sido parco a la hora de revelar las especificaciones, pero Nakajima se mostró muy confiado en que supondrán un gran salto adelante. “Esta podría ser una solución revolucionaria”, afirmó porque los nuevos motores tienen mucho margen de mejora en las siguientes etapas de desarrollo.
Debido a que los nuevos motores están diseñados para trabajar en conjunto con motores eléctricos en un sistema híbrido, los ingenieros pudieron permitirse limitar el par motor para que el eléctrico lo compense. Mediante la creación de una carrera de pistón más corta, lograron reducir la potencia general moderando la velocidad, es decir, las revoluciones por minuto.
Tradicionalmente, se ha considerado que las carreras más largas son más apropiadas ya que permiten aspirar más aire y combustible. Nakajima explicó que reducir esta longitud fue un importante desafío. El resultado fue una reducción en las revoluciones máximas por minuto, lo que mejoró la eficiencia. Una ventaja adicional de la carrera más corta son las dimensiones más compactas del motor, lo que significa que los diseñadores pueden reducir la altura del capó que a la vez se traduce en un diseño de carrocería más aerodinámico.
Los años de experimentación con la combustión de hidrógeno en el ámbito de las carreras han permitido a Toyota una comprensión más profunda de los matices de la eficiencia térmica del motor, señaló Nakajima. Es una medida de cuánta energía del motor se convierte en energía útil para hacer girar las ruedas en lugar de perderse en forma de calor durante la combustión.
Los motores más eficientes de hoy en día alcanzan tasas de eficiencia térmica superiores al 40%. Sin embargo, los motores ajustados para generar electricidad en configuraciones híbridas pueden alcanzar hasta el 50%, como es el caso de algunas configuraciones con el motor e-Power de Nissan.
Toyota no ha revelado las cifras exactas de eficiencia térmica para los nuevos motores. No obstante, afirma que el nuevo motor de 1,5 litros de aspiración natural superará a su equivalente de gasolina. Lo mismo ocurrirá con el motor turbo de 2.0 litros en comparación con el de 2,4 litros actual.
“El desarrollo de motores de hidrógeno realmente ha contribuido a nuestra comprensión más profunda de la eficiencia térmica de los motores”, afirmó Nakajima: “Fue un catalizador para esta tecnología”.
Toyota espera que estos motores lleguen al mercado a tiempo para cumplir con las estrictas normas de emisiones Euro 7 que entrarán en vigor en 2027 por lo que es probable que la marca publique sus especificaciones detalladas para entonces. A largo plazo, los motores están diseñados para funcionar con combustibles neutros en carbono, lo que hará que los futuros híbridos estén prácticamente libres de emisiones. “Los motores serán completamente diferentes de los motores convencionales actuales”, señaló Nakajima.
Mientras tanto, Toyota sigue trabajando sobre la combustión de hidrógeno. En una carrera de resistencia de 24 horas en el Fuji Speedway a fines de mayo, el nuevo prototipo estrenó una bomba de hidrógeno líquido más fiable, después de que la versión utilizada en una carrera anterior tuviera que ser reemplazada dos veces durante la carrera. Otra mejora fue un tanque de hidrógeno más grande que aumentó la autonomía de crucero en un 50%.
A pesar de enfrentarse con otros problemas como el sistema de frenos antibloqueo o la caída repentina en la presión del combustible, que llevó al Corolla a permanecer atrapado en boxes durante 9 de las 24 horas totales de la carrera, Toyota reafirmó su compromiso con la combustión interna a largo plazo.
Redactor y probador especializado en vehículos eléctricos y movilidad sostenible. Escribe en Híbridos y Eléctricos desde 2017. Es ingeniero de Caminos por la Universidad Politécnica de Madrid y Técnico especialista en vehículos híbridos y eléctricos por la SEAS. Ha trabajado en medios como Movilidad Eléctrica y Km77.
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