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Motores nafteros y gasoleros actuales: Algunos Conceptos - 3

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En los motores nafteros, se busca reducir el consumo, sobre todo en cargas parciales, disminuir las emisiones de CO2, y el uso de combustibles convencionales.

Motores nafteros y gasoleros actuales. Requerimientos del futuro. “Downsizing” si o no. Motores nafteros y Diesel con baja relación de compresión (14 a 1) Sky. Los catalizadores y el post-tratamiento del escape. Los motores con tecnología híbrida.

Hemos considerado anteriormente, algunos conceptos respecto a los motores nafteros y gasoleros actuales y del futuro. Los temas tratados son como sigue:

• El “downsizing” y los motores Otto y Diesel.
• La inyección directa y la formación de la mezcla.
• La recirculación de los gases de escape (EGR).
• La sobrealimentación. (compresor volumétrico o turbo).
• El tratamiento de los gases de escape.
• La reducción de los ruidos y de las vibraciones.

Según los investigadores, los requirimientos del futuro se van a centrar en los aspectos que se detallan a continuación:

• Lograr en los motores de nafta/gasolina, un consumo menor, en especial en cargas parciales, para cumplir con los reglamentos anticontaminación de C02, y disminuir la dependencia con los combustibles convencionales.
• Motores más pequeños en general, de menor cilindrada “downsizing”, para lograr una disminución de las pérdidas mecánicas, y obtener un mejor rendimiento.
• En los motores gasoleros, se busca reducir las emisiones contaminantes, como el NOx (óxidos de nitrógeno), y el carbono particulado microscópico.
• Optimización de la “puesta en marcha”, y reducción del período de funcionamiento fuera de los valores de temperatura de trabajo (motor en frío).
• Incremento de la “vida útil”, y ampliación de los períodos de revisión.
• Uso de la electricidad para el accionamiento de sistemas auxiliares del motor, en reemplazo del accionamiento mecánico.
• Adaptación y adecuación técnica, con generadores eléctricos, para la tecnología híbrida. Se considera que el futuro del motor de combustión interna alternativo, es todavía de proyección en el tiempo, y los aspetos a tener en cuenta respecto al diseño evolucionado, podrían resumirse de acuerdo a lo siguiente:

- Aumento de la potencia y el par motor importantes en motores pequeños.
- Economía de combustibles (consumo específico) líquidos y gaseosos.
- Reducción de la contaminación atmosférica (emisiones cero).
- Utilización de nuevos combustibles (no convencionales).
- Combinación de motores térmicos y eléctricos (tecnología híbrida).

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En los motores gasoleros, se busca reducir las emisiones contaminantes, como el NOx (óxidos de nitrógeno), y el carbono particulado.

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(1) La recirculación de gases de escape (EGR), es una técnica muy usada actualmente para controlar la emisión de gases contaminantes, en motores Otto y Diesel.
(2) Los sistemas de post-tratamiento, tienen influencia en el rendimiento del motor, debido al aumento de la contrapresión en el escape - Volkswagen.

La técnica del “Downsizing”

Existen empresas que actualmente desarrollan motores con la técnica del “downsizing”, y otras que por el contrario no están de acuerdo en hacerlo, como es el caso de la japonesa Mazda.
La misma presentó hace un tiempo, una nueva generación de motores denominados Sky, y piensan que el denominado “downsizing” no es el mejor camino técnico. En lo referesultados reproyectando el “convertidor de par”, de la caja automática clásica.
Para lograr propulsores de baja cilindrada de 2.0 litros (nafta), de acuerdo a los objetivos buscados, la firma japonesa tuvo que superar dos problemas considerables;

1- El enfriamiento de los pistones.
2- El fenómeno de la “detonación”.

El diseño del pistón para alta compresión, posee una mayor superficie respecto al volumen de la cámara de combustión, por lo tanto disipa más el calor. Para evitar la “detonación”, se ha rediseñado el sistema de escape. El nuevo escape con conductos con disposición 4-2-1 permite, evacuar completamente los gases combustionados, y efectuar un mayor llenado de los cilindros con aire fresco de admisión. Sin duda en los motores de nafta/gasolina, es conveniente una “relación de compresión” alta, pero fue necesario encontrar la solución a los dos problemas mencionados anteriormente.

Además del rediseño del escape, en el motor Mazda SKY 2.0 con inyección directa de nafta y cámara de combustión compacta, que aumenta el rendimiento disipando menos el calor, el nuevo escape y la “puesta en fase” de la distribución, evacúan mejor a los gases ya combustionados.

Respecto al motor Diesel SKY. de 22 litros, al reducirle la presión de compresión, disminuye la temperatura y la presión máxima, además se dispone de tiempo para realizar la mezcla aire/gasoil de manera homogénea, antes de que se efectúe el encendido espontáneo. Este motor tiene la capacidad, de reducir la producción de hollín y de NOx, de modo tal que este SKY-D es Euro 6, sin necesidad de montar un posterior, delicado y costoso catalizador anti-NOx. Las partículas carbonosas, se generan cuando en la cámara de combustión existen zonas con poco oxígeno, en tanto que los NOx. se forman si las temperaturas son localmente elevados.

En conclusión el filtro anti partículas FAP está siempre en el motor SKY-D, coo decisión de la casa japonesa, lo mismo que el clásico catalizador oxidante que controla los NOx.

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Adaptación técnica para combinar motores térmicos y eléctricos, y desarrollar una tecnología híbrida - Audi.

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