La Euro 7 pone contra las cuerdas a los motores de gasolina (y el problema no son las emisiones)

Emisiones, emisiones y más emisiones. El concepto más repetido en los últimos meses sobre la norma anti-contaminación Euro 7 que entrará en vigor, en una primera fase, antes de finales de año. Europa está apretando considerablemente a los fabricantes con unos límites de emisiones que son cada vez más complicados de cumplir, pero que obligan a realizar importantes cambios en sus motores. Desgraciadamente, la electrificación ya no les vale para cumplir y esquivar multas.

Cumplir con unas normas no es tan fácil, puede tener consecuencias técnicas fruto de unas condiciones muy exigentes. Y esto está ocurriendo con la casi inminente Euro 7, que nadie te ha contado antes. Especialmente, por qué una gran mayoría de marcas está abandonando el ciclo Otto de los motores de gasolina y tornando al ciclo Miller.

La Euro 7 pone a prueba a las marcas, por qué rebajar las emisiones se complica

El ciclo Miller es una variante del anterior, y cuya principal diferencia con el Atkinson, más propio de algunos híbridos, es, entre otras cosas, que puede contar con turbo. Sin embargo, esta nueva Euro 7 exige que los motores de gasolina quemen siempre la cantidad exacta de combustible, sin excesos. Eso elimina un método de refrigeración que los ingenieros han usado durante décadas, por lo que la solución pasa por cerrar una válvula unos milisegundos antes de lo habitual.

Como sabes, todo motor de gasolina necesita mezclar aire y combustible para que funcione, con una proporción exacta para que esa combustión sea completa: por cada kilo de gasolina, hacen falta aproximadamente 14,7 kilos de aire. Cuando se cumple esa proporción exacta, los ingenieros dicen que el motor trabaja en mezcla estequiométrica, o lo que es lo mismo, con lambda igual a 1.

También, es el punto en el que el catalizador trabaja a pleno rendimiento limpiando los gases de escape antes de que salgan al exterior, por lo que con más combustible del necesario, una parte no se quema y el catalizador -aquí puedes saber cómo funciona el catalizador- no puede eliminar el monóxido de carbono, mientras que con menos combustible, se generan otros contaminantes. Solo en ese equilibrio exacto el sistema funciona bien.

El problema es que mantener ese equilibrio a plena carga es muy difícil. Cuando un motor turbo trabaja al límite -se somete a fuertes aceleraciones en carretera y autopista a alta velocidad- sus componentes internos se calientan en exceso. Los pistones, las válvulas de escape y la propia turbina alcanzan temperaturas que los dañan. Para evitarlo, los motores actuales hacen algo muy sencillo: inyectan más combustible del necesario. Ese exceso no se quema, pero absorbe calor y baja la temperatura interna del motor.

El nuevo problema: si no puedes usar combustible extra para enfriar, ¿qué usas?

Es una solución eficaz y barata, pero implica romper ese equilibrio exacto y contaminar más. Pero, la Euro 7 acaba con esa práctica. La nueva norma exige que el motor mantenga siempre la proporción exacta de aire y combustible, en cualquier condición de marcha, incluso a plena carga o en un arranque en frío. No hay excepciones, y las marcas trabajan en eso, en cómo cumplirlo.

«Normalmente, en situaciones de alto rendimiento, te refrigeras con el combustible. Con Euro 7, eso es imposible. Así que hay que encontrar otras formas de evitar la acumulación de temperatura». decía un ingeniero de BMW M

Eliminar el exceso de combustible como método de refrigeración no es solo una cuestión de emisiones: crea un problema técnico real. Sin esa ayuda, los pistones y el turbo se calientan en exceso durante una aceleración intensa. Los fabricantes están obligados a garantizar la fiabilidad de sus motores bajo las condiciones más exigentes, por lo que además, una mezcla demasiado caliente puede encenderse sola antes de que salte la bujía.

Un fenómeno conocido como detonación o «knock», que genera un golpeteo característico y puede destruir el motor a largo plazo. Hasta ahora, el combustible extra también servía para evitar eso. Los fabricantes necesitan, por tanto, una forma de enfriar el interior del motor sin añadir combustible. Y la respuesta que más se está extendiendo en la industria es el ciclo Miller.

El ciclo Miller: enfriar el motor con física, no con gasolina

Un motor de cuatro tiempos funciona siempre igual: admisión, compresión, combustión y escape. Durante la admisión, el pistón baja y aspira la mezcla de aire y combustible a través de la válvula de admisión, que permanece abierta. Cuando el pistón llega al punto más bajo, esa válvula se cierra y comienza la compresión: el pistón sube, comprime la mezcla, salta la chispa y se produce la combustión.

El ciclo Miller propone una modificación, un pequeño truco que pasa por cerrar esa válvula de admisión antes de que el pistón llegue al fondo, por lo que el cilindro se llena menos de lo que podría. Pero al continuar el pistón bajando con la válvula ya cerrada, la mezcla atrapada se expande en ese espacio mayor -ocupa más volumen del que tenía- y al expandirse, se enfría. Es el mismo principio por el que el gas de un aerosol se enfría al salir: cuando un gas se expande, pierde temperatura. Así, cuando comienza la compresión, la mezcla ya parte más fría, lo que aleja el riesgo de detonación sin necesidad de combustible extra.

Existe también la variante opuesta: cerrar la válvula más tarde de lo habitual, cuando el pistón ya ha empezado a subir. En ese caso, parte de la mezcla que había entrado vuelve al colector de admisión. El cilindro también queda menos lleno y la temperatura de trabajo baja. El efecto final es similar, aunque el mecanismo es distinto.

Por qué ahora y no antes

El ciclo Miller no es nuevo. Mazda lo usó en los años noventa, Toyota lo aplicó en sus híbridos desde el primer Prius, y Volkswagen también lo está aplicando en los motores de gasolina 1.5 TSI y 2.0 TFSI, incluso usado también para las versiones MHEV conocidas como eTSI, y en el nuevo híbrido que estrenará el T-Roc en unos meses.

Pero en motores turbo de alto rendimiento su adopción era problemática: al llenarse menos el cilindro, el motor pierde fuerza, especialmente a bajas revoluciones. En un motor sin turbo eso es un hándicap difícil de asumir, pero disponiendo de este componente de sobrealimentación se puede compensar aumentando la presión del turbocompresor para meter más aire a presión y recuperar el llenado perdido.

La otra novedad es la precisión con la que se puede aplicar hoy. Los sistemas de distribución variable que montan los motores modernos -llámese el Valvetronic de BMW o el MultiAir de Stellantis- permiten cambiar el momento exacto en que se cierra la válvula de admisión en tiempo real, adaptándolo a cada situación. A plena carga y temperatura alta, el motor aplica el ciclo Miller al máximo para controlar la temperatura. En condiciones de conducción suave, lo relaja para priorizar el rendimiento. Hace veinte años eso no era posible con la precisión necesaria.

* En los motores de gasolina B48 y B58, de cuatro y seis cilindros

Como ves, el gran problema no es cumplir con los límites de emisiones en sí, pueden hacerlo, pero sí lo que se deriva. La refrigeración del motor a alta carga es el verdadero desafío, el ciclo Miller lo consigue por pura física, cerrando la válvula de admisión un poco antes o un poco después de lo habitual y haciendo que la mezcla se expanda y se enfríe por sí sola antes de comprimirse. Un ajuste de milisegundos en el que trabajan hoy prácticamente todos los fabricantes que quieran seguir vendiendo motores de gasolina en Europa.