Eterno favorito

Cuando Porsche presentó en 1963 el futuro 911 aún con la denominación de 901, su bóxer de seis cilindros alcanzaba 130 CV (96 kW) a partir de una cilindrada de dos litros. «Diseño compacto, poco peso, máxima eficiencia», resume sus cualidades vigentes hasta el día de hoy Albrecht Reustle, especialista en diseño de motores bóxer en Porsche. Trabajó hasta 1993 en el equipo de Hans Mezger, el ingeniero bajo cuyo nombre se hizo famoso el motor.

Los ingenieros de Porsche fueron refinando el principio del turbo con un trabajo de desarrollo continuo. El aire se calentaba al ser comprimido y por las altas temperaturas de la turbina. Esto influía negativamente en el llenado de cilindros y en el comportamiento del combustible inyectado. A partir del año de modelo 1978 se empezó a refrigerar el aire comprimido de sobrealimentación en el recorrido hacia la cámara de combustión como se había probado con éxito en competición. El radiador iba montado bajo una rejilla en el imponente alerón trasero. Esta compleja refrigeración del aire de sobrealimentación supuso un aumento de la potencia hasta los 300 CV (221 kW) y una considerable elasticidad del motor.

El retardo en la respuesta al acelerar era otro problema derivado del principio del motor turbo que planteó inicialmente numerosas dificultades. Al pisar el acelerador a un régimen de revoluciones bajo, el 911 Turbo se comportaba de forma similar a su homólogo menos potente con motor atmosférico. Sin embargo, a partir de 3500 revoluciones el empuje llegaba de forma brutal. «Teníamos que eliminar el tiempo de respuesta del turbo para mejorar la facilidad de manejo», explica Krickelberg.

Porsche presentó una solución con el 911 Turbo (993) de cuarta generación. En la primavera de 1995 se presentó el Porsche de serie más potente hasta la fecha, con 408 CV (300 kW). Su motor de 3.6 litros causó impresión inicialmente con sus dos turbocompresores y sus dos intercoolers. Al acelerar, dos turbinas más pequeñas alcanzaban velocidad más rápido que una sola turbina grande y, sobre todo, influía positivamente el menor momento de inercia de los rotores más pequeños. «Además, para trasladar la potencia a la carretera de forma segura», añade Krickelberg, «el 993 Turbo incorporó una tracción mejorada a las cuatro ruedas de serie». Gracias a los progresos en el control del motor y en los sensores y a un tratamiento avanzado de los gases de escape, el Turbo de la última generación del 911 refrigerado por aire está considerado como el coche de serie con menos emisiones de su época.

A finales de la década de 1990, August Achleitner definió como «la puerta de entrada a la nueva tecnología» la transición de la refrigeración por aire a la refrigeración por agua en el motor bóxer de seis cilindros de la quinta generación del 911 (996). En ese momento, Achleitner dirigía el departamento de planificación técnica de producto y fue el responsable de la gama 911 entre los años 2001 y 2018. La refrigeración por agua era una condición indispensable para seguir aumentando la potencia, reducir el consumo y cumplir las leyes de emisiones acústicas y de gases de escape. Los ingenieros de Porsche crearon culatas con cuatro válvulas por cilindro. «En los coches de carreras se hicieron ya en 1970 ensayos previos en la serie 908 con un cuatro válvulas refrigerado por aire para el motor V12 que más tarde se utilizaría en el 917. En la década de 1980 se trasladó la idea al desarrollo de serie del 911 y se ensayó en la serie 964 en el banco de pruebas», recuerda Albrecht Reustle, «pero la culata se derritió literalmente». Y una vez más, la solución llegó procedente de la competición, puesto que el exitoso prototipo de resistencia 962 ya utilizaba culatas refrigeradas por agua, al igual que el superdeportivo 959. A pesar de todos los debates de la época en torno al abandono de la refrigeración por aire, la serie 996 se convirtió en un éxito pionero.

En 2006, el 911 Turbo (serie 997) causó asombro por una mejora considerable de las prestaciones: la potencia y el par motor se incrementaron en más del 10 %, sobre todo gracias a la turbina de geometría variable (VTG). Esta tecnología nueva permitía optimizar la eficiencia del turbocompresor en una gama más amplia de revoluciones del motor ajustando el ángulo y, por tanto, la sección transversal de los gases en el flujo que llega a las palas. «El desarrollo de la VTG fue pionero en su día y es desde hace casi 20 años una característica distintiva en la tecnología turbo de los motores de gasolina», explica Thomas Krickelberg. «Para variar el flujo de gases de escape hacia la turbina, es necesario poder modificar las pequeñas palas a temperaturas superiores a 1000 ºC». Para ello se utilizaron materiales como los del transbordador espacial Space Shuttle.

Tras la introducción de la refrigeración por agua y la VTG, en 2015 llegó el siguiente hito: la turboalimentación en los modelos básicos Carrera y Carrera S de la generación 991. Krickelberg: «Redujimos la cilindrada y al mismo tiempo logramos un incremento considerable de las prestaciones». La nueva generación de motores biturbo permitió en principio aumentar 20 CV la potencia y reducir simultáneamente el consumo.

El funcionamiento puramente eléctrico, como el de un híbrido enchufable, no era el objetivo en el 911 como T-Hybrid. «Tampoco la batería debía ser demasiado grande y pesada», comenta Hofstetter al explicar su capacidad de 1,9 kWh. Esto hace que se beneficie de la aportación del compresor asistido eléctricamente, es decir, de la recuperación de la energía de los gases de escape. El motor eléctrico en el turbocompresor de gases de escape ejerce también como generador. Para ello, genera hasta 15 CV (11 kW) de potencia eléctrica que toma de la energía eléctrica de los gases de escape, un principio tan sencillo como fascinante. El motor eléctrico funciona como un regulador de revoluciones: en cuanto la presión de sobrealimentación sube demasiado debido a un régimen excesivo, frena la turbina. Así se genera electricidad, que a su vez alimenta a la batería o al motor eléctrico. Gracias a la recuperación eficiente, una batería relativamente pequeña es suficiente para el uso cotidiano, sobre todo porque la química celular está diseñada especialmente para las necesidades del T-Hybrid. «La tecnología permite que la batería aporte mucha energía en poco tiempo», añade Hofstetter, «y se recarga relativamente rápido».

Otra ventaja del turbocompresor eléctrico radica en que no se necesita la conocida wastegate. Eso lo convierte en una novedad mundial en este formato.

«La energía que antes pasaba junto a la turbina se esfumaba sin aprovecharse», señala Hofstetter. «Ahora se genera energía eléctrica a partir de la regulación de la presión». Esto influye positivamente en la eficiencia del motor y, por tanto, en el consumo de combustible.

«La turboalimentación en combinación con la hibridación, la recuperación de energía, la reducción de la fricción dentro del motor, la optimización de la refrigeración y un diseño óptimo de la cámara de combustión», resume el ingeniero de motores Reustle, «son la receta para seguir cumpliendo también en el futuro las normas de emisiones. Al mismo tiempo, así satisfacemos las exigencias cada vez mayores en cuanto a prestaciones y eficiencia». La implementación de esta receta, afirma, es «un extraordinario esfuerzo de equipo por parte de todos los implicados».

El motor bóxer de seis cilindros del 911 sigue siendo una fuente de potencia compacta, muy en la línea tradicional del innovador motor que inventó en su día Hans Mezger para el 911 original.

Texto Thomas Ammann
Fotos Porsche