Eterno favorito

El balance tras seis décadas de evolución en la propulsión del 911: doble de cilindrada, cuádruple de potencia y el mismo concepto básico. «Nos sorprendemos una y otra vez de la capacidad del motor bóxer de seis cilindros para desarrollarse y transformarse», afirma Thomas Krickelberg, director de Operating Excellence en las gamas 911 y 718. Mas adelante, habrá un turbocompresor eléctrico para lograr un mayor nivel de potencia con menos emisiones. Entonces, ¿cuál es esa base grandiosa que se sigue reinventando una y otra vez cuando está a punto de alcanzar las siete décadas de existencia?

«En retrospectiva, se puede decir que el turbo ha revolucionado el mundo de los motores de combustión», afirma Krickelberg. Los motores turbo son el sueño de cualquier ingeniero, puesto que aprovechan la energía de los gases de escape calientes que de lo contrario se desperdiciaría. Su corazón es el turbocompresor, compuesto por una turbina y un compresor que van unidos entre sí. La turbina está propulsada por los gases de escape del motor y alcanza casi 200 000 revoluciones por minuto. La rueda del compresor gira a la misma velocidad y suministra aire comprimido a los cilindros. Este aire fresco adicional favorece la combustión, con lo que aumenta la potencia del motor. Para no sobrecargar los componentes del motor, hay que limitar la presión generada por el flujo de gases dentro del turbo. Mediante una válvula de descarga también conocida como wastegate, se liberan esos gases de escape cuando la presión de sobrealimentación alcanza un límite determinado.

Un plus de potencia con la refrigeración del aire de sobrealimentación

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.

Biturbo, una evolución vertiginosa

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.

Entrada en el siglo XXI con la refrigeración por agua

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.

«La turboalimentación ha revolucionado el mundo de los motores de combustión.»

Thomas Krickelberg

Geometría de turbina variable

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.

Menos cilindrada, más potencia y eficacia

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.

Hibridación deportiva

En el verano de 2024, con la puesta al día de la generación 911 actual (992), los ingenieros emprenderán una vez más nuevos caminos en el perfeccionamiento del motor bóxer de seis cilindros (911 Carrera GTS: consumo combinado de combustible (WLTP) 11.0 – 10.5 l/100 km, emisiones combinadas de CO₂ (WLTP) 251 – 239 g/km, CO₂ class G , CO₂ class weighted combined G ). El nuevo 911 Carrera GTS es el primer 911 homologado para calle equipado con un Performance-Hybrid especialmente ligero. El nuevo motor innovador no solo permite una potencia mucho mayor y una mejora de la aceleración, sino que también prepara el motor para las normas de emisiones que llegarán en el futuro. «Desarrollamos y probamos las ideas y enfoques más diversos para elegir un sistema híbrido que encajara exactamente a la medida del 911. Lo que se obtuvo es un motor exclusivo que se inserta en el concepto general del 911 y aumenta considerablemente sus prestaciones», explica Frank Moser, director de las gamas 911 y 718.

El centro de la tecnología es el turbocompresor de gases de escape asistido eléctricamente. Entre la turbina accionada por los gases de escape y el compresor hay un motor eléctrico integrado cuya función consiste en alcanzar extremadamente rápido rangos altos de revoluciones al acelerar y que, por tanto, establece una presión de alimentación alta sin retardo. En otras palabras, el pequeño motor eléctrico «le da alas» al turbocompresor. «La tecnología permite una respuesta similar a la de un motor atmosférico», explica Matthias Hofstetter, jefe de proyecto del sistema híbrido y de combustión para el 911. «Por su parte, los valores de aceleración son equiparables a los de nuestros deportivos cien por cien eléctricos».

Thomas Krickelberg confirma que la aceleración en el rango bajo de revoluciones es sensacional. «Con la tecnología convencional no habríamos podido implementar el aumento de las prestaciones que queríamos respetando al mismo tiempo las futuras normativas de emisiones». Son varias las medidas que conducen al resultado deseado. La cilindrada vuelve a aumentar de 3.0 a 3.6 litros y, al mismo tiempo, gracias a la asistencia eléctrica, el motor de combustión ya no necesita dos turbocompresores, sino solo uno, a la vez que ofrece una respuesta mejor y un mayor dinamismo.

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.