El revolucionario motor de combustión para jubilar a la gasolina: usa hidrógeno y se refrigera con agua

La electrificación del transporte sigue avanzando en todo el mundo, España incluida, pero todavía plantea numerosos desafíos, como la escasa infraestructura de recarga pública o la duración y el coste de las baterías. Por eso, hay quien sigue creyendo en las posibilidades del motor de combustión, ya sea para dar una nueva vida al diésel, con carburantes que contaminan un 75% menos o a través de nuevos modelos de motor más potentes y eficientes. 

La gran esperanza a largo plazo está puesta en los motores de hidrógeno, pero tampoco se descarta que utilicen la combustión. Al menos, si tenemos en cuenta la reciente solicitud de patente presentada por Toyota en EE.UU., que propone el uso de válvulas de inyección de agua para refrigerar las altas temperaturas que genera un gas como el hidrógeno.

El fabricante japonés, que se ha mostrado firme en su apuesta por los coches híbridos frente a los eléctricos puros, es uno de los fabricantes más decididos en la investigación sobre las posibilidades del hidrógeno. De hecho, desde hace años tiene en el mercado el Toyota Mirai, que sólo expulsa vapor de agua, y ha tenido un éxito considerable en Japón. Sin embargo, no deja de ser un coche eléctrico con una pila de combustible de hidrógeno, mientras que la nueva patente supone un cambio radical en esa configuración.

Combustión de hidrógeno

Desde hace años Toyota trabaja en nuevos motores de hidrógeno. Uno ellos se instaló en 2021 en un vehículo de carreras basado en el Corolla Sport pero, como en el caso del Mirai, se trataba de un vehículo eléctrico de pila de combustible.

Este tipo de coches utilizan una pila de combustible en la que el hidrógeno reacciona químicamente con el oxígeno del aire para producir electricidad, que es la encargada de alimentar el motor eléctrico. Por contra, el nuevo motor que Toyota ha registrado en la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos (descubierto por el medio CarBuzz) genera energía mediante la combustión de hidrógeno, utilizando sistemas de suministro e inyección de combustible modificados a partir de los utilizados con los motores de gasolina.

Eso sí, según Toyota, salvo por la combustión de cantidades mínimas de aceite del motor durante la marcha, estos nuevos motores tampoco emiten nada de CO2 mientras están en marcha.

En este caso, lo más novedoso de la patente de Toyota es su sistema de refrigeración. En los motores convencionales, la evaporación latente de la gasolina o el diésel contribuye al enfriamiento de los cilindros. En cambio, los motores de combustión de hidrógeno generan una temperatura tan alta que puede dar lugar a combustiones irregulares, por lo que se necesitan sistemas específicos para enfriarlos.

Refrigeración con agua

El nuevo diseño propuesto por la firma nipona pretende inyectar agua a través de válvulas de inyección dedicadas para enfriar el motor de la forma más eficiente y rápida posible. El diseño apuesta por dos válvulas de inyección de agua en cada cilindro, cada una encargada de introducir el líquido refrigerante en los distintos orificios de admisión, además de puertos de apertura y cierre para gestionar de forma óptima el flujo del líquido.

La patente explica con detalle que el agua podría inyectarse cuando la válvula de admisión se abre o se cierra, por lo que no se rociará constantemente. En caso de que el agua entre en el cilindro, no habría problema siempre y cuando las gotas sean lo bastante pequeñas, ya que se evaporarán casi al instante debido al calor y a la presión interna. 

El Toyota Corolla Cross con motor de hidrógeno Creative Commons Omicrono

Para asegurar un control preciso de ese sistema de refrigeración, todo estará gestionado por la centralita o Unidad de Control Electrónico (ECU), que gestiona todos los parámetros del motor: recibe información de diferentes sensores para controlar la combustión, el carburante, las revoluciones por minuto o las emisiones. Este cerebro digital se encargará de vigilar en todo momento el estado de funcionamiento del coche, para determinar la cantidad de agua que debe inyectar a cada momento en el motor.

Todavía queda mucho camino por delante para que podamos ver algún coche del fabricante japonés con este tipo de motor en la calle, pero es una señal inequívoca de su apuesta por diversificar las opciones para los conductores más allá de los coches eléctricos puros. En 2021, Toyota ya mostró su interés en este tipo de motores de combustión de hidrógeno con el prototipo Corolla Cross H2, y esta nueva patente podría ser la señal definitiva de que el siguiente paso es su entrada en producción. 

El Toyota AE86 Trueno con motor de hidrógeno Toyota Omicrono

La muestra más reciente de esta apuesta son los prototipos basados en el histórico AE86 Trueno de 1983, presentados en enero de 2023. Uno de ellos utiliza un motor de combustión de hidrógeno que, a diferencia de su 'gemelo' eléctrico, no renuncia a elementos como el ruido y las vibraciones. El motor es el 4A-GE de 1,6 litros y cuatro cilindros de gasolina de Toyota, pero debidamente modificado para funcionar con hidrógeno.

Comparte con el Mirai cierta tecnología de pila de combustible, como los dos depósitos de hidrógeno de alta presión, pero ha mantenido otros componentes del AE86 sin cambios, como los inyectores de combustible o las bujías, que son de serie. Estos componentes siguen estando disponibles, ya que el departamento de patrimonio de Toyota ha reintroducido en su stock piezas de sus coches clásicos.

"Aunque la tecnología de conversión del AE86 tiene que pasar por muchas más mejoras y evoluciones, al enviar hoy nuestro mensaje a los amantes de los coches quiero desterrar el miedo a no poder conducir nuestros queridos coches cuando seamos neutros en carbono", afirmó en su día Akio Toyoda, Consejero Delegado de Toyota.

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