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El nuevo motor V8 biturbo de Porsche ofrece pura dinámica y máxima eficiencia

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El nuevo motor V8 biturbo de Porsche ofrece pura dinámica y máxima eficiencia

20:08 25 July in Autos, Noticias, Porsche

Una altamente eficiente familia de motores ha sido creada con el nuevo motor de ocho cilindros del Porsche Panamera. Los principales objetivos de su desarrollo fueron máxima eficiencia y extraordinario rendimiento. Adicionalmente, la nueva línea de motores exhibirá una estructura flexible con componentes modulares, de modo que otras variantes, por ejemplo las versiones híbridas, puedan implementarse rápidamente. Para cumplir con estas características, los ingenieros de Porsche desarrollaron una generación de motores V8 de alta tecnología modular, cuya arquitectura técnica aporta parámetros de bajo consumo de combustible y bajas emisiones en armonía con altas cifras de potencia y par –normalmente parámetros contradictorios–.

El Panamera Turbo tendrá inicialmente el motor V8 de gasolina más potente de la nueva generación de motores. Su 4.0 litros alcanza un potencia máxima de 550 caballos (404 kW) entre las 5.750 y las 6.000 revoluciones por minuto. A tan sólo 3.000 rpm el motor llega al umbral de los 340 caballos (250 kW) –pura potencia desde una gama media de las velocidades del motor–. Su máximo par de 770 Nm está disponible entre las 1.960 y las 4.500 rpm –pura fuerza desde revoluciones muy bajas–. El ocho cilindros acelera al Panamera Turbo de 0 a 100 km/h en tan sólo 3,8 segundos; con el opcional paquete Sport Chrono alcanza el hectómetro en 3,6 segundos. Tan pronto supera los 13 segundos el Gran Turismo se desplaza a 200 kilómetros por hora; con el opcional paquete Sport Chrono esta velocidad se alcanza incluso a los 12,7 segundos. Este Porsche tiene una velocidad máxima de 306 km/h. Estas son cifras impresionantes que resaltan lo fácil que el motor es capaz de alimentar al Panamera con su relación peso-potencia de tan sólo 3,6 kilogramos por caballo. Las extraordinarias cifras de rendimiento contrastan con una mejora de hasta 1,1 litros por cada 100 kilómetros en su consumo promedio de combustible de 9,4 – 9,3 l/100 km (según el Nuevo Ciclo de Conducción Europeo, NEDC); lo cual equivale a unas emisiones de CO2 de 214 – 212 g/km.

Los nuevos motores de ocho cilindros tienen un diseño en V y son montados longitudinalmente con un ángulo de inclinación lateral de cilindros de 90 grados. Los cuatro árboles de levas de admisión y escape pueden ser ajustados 50 grados y son accionados por cadena. El desplazamiento de cuatro válvulas por cilindro del motor, que puede llegar a 6.800 rpm, es 3.996 centímetros cúbicos. Tanto el diámetro como la carrera de los cilindros son de 86 milímetros para una relación cuadrática. Las principales características técnicas que exhiben los motores de inyección directa de gasolina V8 biturbo son el nuevo concepto de carga (disposición central del turbo), los inyectores situados en el centro de la cámara de combustión, el recubrimiento de las camisas de los cilindros casi completamente libre de desgaste y la desactivación de los cilindros. Estas son características técnicas que tienen efectos concretos. Tomemos como ejemplo el Panamera Turbo: aunque su potencia máxima ha sido incrementada en 30 caballos y su par en 70 Nm, su economía de combustible es 10 por ciento mejor.

Innovadora desactivación de cilindros – 4 pistones descansan con frecuencia
El Panamera Turbo tiene el primer motor Porsche equipado con el nuevo sistema de control adaptativo de cilindros. El sistema convierte de manera parcial, y sin que el conductor lo note, el motor de ocho cilindros en un motor de cuatro cilindros cuando la carga es baja. Como resultado, la economía de combustible mejora hasta 30 por ciento en las fases de cuatro cilindros, dependiendo de la demanda de potencia. La desactivación y reactivación de los cilindros son controladas por un sistema de levas de desplazamiento de dos etapas. En este proceso, las levas de los ajustadores de admisión y escape de los árboles de levas para los cilindros dos, tres, cinco y ocho son desactivadas o reactivadas según sea necesario. Las válvulas de admisión y de escape de estos cilindros están completamente cerradas en el funcionamiento de cuatro cilindros. La desactivación de cilindros opera en la gama de revoluciones de 950 a 3.500 rpm y hasta un límite de par de 250 Nm.

Hasta 9,5 kilogramos menos de peso y tamaño compacto
Un aspecto de alta prioridad del motor de ocho cilindros es su construcción compacta; los motores de aluminio son también hasta 9,5 kilogramos más livianos que sus predecesores. La reducción de peso se logró mediante diversas medidas de diseño. Por ejemplo, el cárter de los cilindros está hecho de aluminio de alta resistencia y cuenta con una tapa de los rodamientos que sólo pesa 39,1 kilogramos –esto representa una reducción de peso de 6.7 kilogramos o 14,6 por ciento en comparación con el motor de 4.8 litros comparable del modelo anterior–. Dado que cada gramo cuenta, todos los componentes del motor fueron analizados y, en la medida de lo posible, fueron hechos más livianos. Tomemos el ejemplo del mecanismo del cigüeñal. Porsche redujo su peso 1,4 kilogramos. La conceptualización especial de la unidad del cárter, con su cigüeñal apoyado en cinco rodamientos, es otro elemento del diseño compacto motor. Antecedentes: la unidad de cigüeñal se distingue por el uso de un árbol intermedio que se utiliza para accionar la bomba de agua y la unidad de tiempo. Gracias a que la unidad de rueda dentada de la bomba de agua está ubicada dentro del motor, Porsche fue capaz de comprimir el paquete del motor y reducir las pérdidas de potencia por fricción. También tienen una influencia positiva en el espacio de montaje y el peso la disposición central del turbo y la reducción de 0,8 litros de cilindrada del motor. El progreso alcanzado es aún más notable si se tiene en cuenta que la potencia máxima específica del nuevo motor V8 de 4.0 litros es mucho más alta que la del V8 de 4.8 litros. El nuevo motor del Panamera Turbo, por ejemplo, tiene una potencia específica de 137,5 caballos por litro, mientras que en el modelo anterior era de 108,3 caballos por litro.

Ubicación central del turbo – rasgo de diseño de todos los motores Panamera
Los nuevos motores V8 de gasolina del Panamera exhiben una agilidad excepcional incluso a altas revoluciones y alta potencia. Al mismo tiempo, los motores de ocho cilindros ya alcanzan su par máximo a muy bajas revoluciones. Esta es una característica del motor que también está presente en los nuevos motores V6 de gasolina y los V8 diésel. Este tipo de dinámica de auto deportivo es atribuible en gran medida a la disposición central del turbo, que es una nueva conceptualización de carga de doble turbo que es utilizada en todos los modelos. Por ejemplo, para mantener lo más compacto posible todo el paquete del motor del Panamera Turbo, el sistema del turbocompresor está integrado en el centro de la V entre las bancadas de los cilindros. El Panamera Turbo viene equipado con turbocompresores de doble entrada minuciosamente diseñados, los cuales Porsche utiliza para suministrar aire comprimido a las cámaras de combustión del motor V8. Las dos turbinas, que están diseñadas para trabajar en rotación opuesta –debido al espacio de montaje limitado–, generan cifras de par muy elevadas incluso en las revoluciones más bajas del motor. La presión máxima de carga de los turbocompresores de doble entrada es de 0,3 bar (3,0 kilopascales). Un compresor accionado por la corriente de los gases de escape comprime el aire de admisión en cada turbocompresor. El flujo de este aire procesado está configurado como un sistema de doble rama para la respuesta óptima del motor. Fluye desde el exterior y –después de pasar a través de los refrigeradores intermedios (intercoolers) en los lados izquierdo y derecho encima del V8–circula a través de una válvula de mariposa en cada lado y en los bancos de cilindros izquierdo y derecho. Los dos grandes intercoolers optimizados en tamaño y pérdida de presión aseguran que la temperatura del aire procesado, que ha sido calentado por el proceso de compresión, sea reducida aún más de manera significativa. Esto aumenta la densidad del aire y de este modo el grado en que los cilindros se llenan de oxígeno. El resultado: una mayor eficiencia.

Ubicación central de los inyectores – ideal para V6 y V8, gasolina y diésel
Otra característica unificadora de todos los motores del nuevo Porsche Panamera es que los inyectores –con sus válvulas de inyección de alta presión accionadas por solenoide– están ubicadas en el centro de la cámara de combustión. Una vez más el ejemplo del Panamera Turbo: aquí se utilizan válvulas con siete orificios en la boquilla; sus chorros están alineados individualmente y optimizados para lograr perfecta homogeneidad de la mezcla. El inyector, que está colocado en el centro junto a la bujía, utiliza chorros individuales definidos con mucha precisión para asegurar una combustión óptima en todos los estados de funcionamiento. Aquí Porsche utiliza inyectores y piezas del sistema general para implementar estrategias de inyección que son específicas para el arranque del motor, la calefacción de los catalizadores, la fase de calentamiento del motor y el funcionamiento del motor una vez que está caliente. Una bomba de alta presión es utilizada en cada bancada de cilindros; cada una de ellas es impulsada por cuatro levas de los árboles de levas de escape. La presión de inyección máxima es 250 bar (en el motor anterior era 140 bar).

Además, la inyección de combustible del Panamera Turbo crea un movimiento de carga intensiva; su muy poderoso flujo de entrada –que se logra, entre otras cosas, por el diseño de los puertos de entrada–combina de manera excepcional la mezcla de aire y combustible, que a su vez tiene un efecto positivo sobre el proceso de combustión y reduce las emisiones.

Control de emisiones con catalizador situado en el interior de la V
Los nuevos motores V8 cuentan con un sistema de escape de doble rama con un catalizador anterior y un catalizador principal, así como un silenciador en la parte anterior y otro en la posterior. Al igual que el diseño del turbo central, otra de las características de diseño del motor de ocho cilindros es la proximidad del catalizador al motor interno dentro de la V. Esta configuración permite que el sistema de control de emisiones lo haga alcanzar su temperatura óptima de funcionamiento rápidamente. Además, el calentamiento del catalizador en la fase de arranque del motor es acelerado gracias a la apertura de la válvula de escape del turbocompresor.

La aleación de hierro de las camisas de los cilindros reduce el desgaste y el consumo de aceite
El punto culminante del material utilizado en los motores V8 es el recubrimiento de hierro de las camisas de los cilindros en el bloque de aluminio. Este reduce significativamente la fricción interna, el desgaste y el consumo de aceite. En el proceso de fabricación es utilizado un método de pulverización de plasma atmosférico para aplicar un revestimiento de hierro extremadamente resistente y de baja fricción a la superficie del cilindro. La capa es sólo de 150 micras de espesor pero, según fue planificado, ofrece propiedades de desgaste ideales, y en efecto, casi independiente de la calidad del combustible. En comparación con los conceptos anteriores, utilizados en los motores V8, el desgaste del revestimiento es reducido en una décima en el punto de movimiento inverso de los anillos del pistón y de ese modo es prácticamente eliminado el desgaste para todo propósito práctico. El diseño de los pistones fundidos, que son bastante robustos y livianos, fue adaptado al nuevo proceso de recubrimiento de hierro. Los anillos del pistón tienen un recubrimiento de nitrato de cromo, el cual ayuda a disminuir el desgaste causado por la fricción con el revestimiento de hierro de las camisas de los cilindros. En la interacción de todas estas medidas de diseño, el consumo de aceite es reducido hasta 50 por ciento, en comparación con el motor anterior.

La innovadora circulación de aceite también permite altas velocidades en las pistas de carreras
Cada Porsche tiene que cumplir con el requisito de funcionar de manera fiable en condiciones de conducción en pistas de carreras. Naturalmente, esto representa una prueba de esfuerzo muy exigente. El nuevo Porsche Panamera cumple con este reto extraordinariamente –incluido su nuevo diseño del sistema de circulación de aceite–. El diseño del sistema de circulación de aceite con lubricación por cárter húmedo compensa incluso las extremas aceleraciones laterales y longitudinales.

Una característica especial del sistema de lubricación implementado aquí por Porsche es la división de los pasos de aceite en dos: suministro de aceite para el motor y suministro de aceite para las cabezas de los cilindros. Las aberturas de suministro en los pasos de aceite se adaptan a las necesidades de los componentes específicos en el sistema de circulación de aceite. Esto tiene un efecto positivo sobre el tiempo requerido para acumular la presión de aceite en el arranque del motor. La rápida subida de la presión de aceite es también asistida por una válvula de paso en la bomba de aceite –esto garantiza que el gran volumen de aceite en la V interior del motor no fluya de regreso al cárter, de manera que el motor no funcione seco–. La propia presión de aceite es alcanzada a través de una bomba de aceite de paletas variables, y es utilizada una válvula que la controla para que responda a mapeos con valores específicos. Integrado en esta válvula de control está el límite de la presión de aceite, que se activa automáticamente para el arranque del motor y durante temperaturas exteriores bajas. Una válvula de conmutación electrónica situada en la V interior también controla las boquillas de pulverización del pistón de acuerdo con las necesidades de refrigeración de los pistones y los parámetros de mapeo. Este tipo de control reduce pérdidas por salpicaduras, y el volumen de circulación de aceite también puede ser controlado por la estrategia de funcionamiento dada. El Porsche Panamera Turbo incluso hace que sea posible conducir al límite en el circuito norte de Nürburgring, con sus numerosas curvas y diferentes alturas que generan aceleraciones laterales extremas. El tiempo de vuelta promedio del auto de 7 minutos y 38 segundos lo demuestra de una forma extraordinaria y hace del nuevo Panamera Turbo el sedán de lujo más rápido en el circuito norte de Nürburgring, con bastante diferencia.