Motores Nafteros y Gasoleros: Algunos conceptos-5

VISTAS 2057


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Sistema de alta presión. Sistema de baja presión.

Utilización de la doble inyección de nafta/gasolina directa e indirecta, en el motor Audi 2,0 litros del modelo S1. 1-Bomba de alta presión. 2- Inyector baja presión (indirecta). 3- Sensor de presión. 4- Sensor electrónico. 5- Sistema de turbulencia variable. 6- Inyección de alta presión. 7- Mariposa de aceleración.

Nos hemos ocupado hace tiempo, de la doble inyección de nafta/gasolina que se aplica por primera vez sobre un modelo de la industria japonesa LEXUS en el 2006. Sabemos también que, desde hace unos años, el sector de investigación y desarrollo del grupo Audi-Volkswagen con la inyección doble de nafta/gasolina directa e indirecta.
Además de los motores experimentales, en la actualidad el doble sistema de monta de serie sobre el modelo S1 de Audi que posee un motor 2.0 (con inyector de alta e inyector de baja presión).
Como resultado de esta aplicación, se logra.
• Con inyección directa: Potencia efectiva elevada y alto par motor.
• Con inyección indirecta: Reducción de las emisiones contaminantes.

Considerando primero la inyección indirecta, la misma se realiza en las proximidades de la cámara de combustión, es decir en el conducto o múltiple de admisión. La misma, por su simpleza, puede funcionar con baja presión, permitiendo que se produzca la mezcla homogénea debido a la dinámica de los gases aire/nafta que ingresan al motor.
En cuanto a la inyección directa de nafta, dentro de la cámara, se desarrolló para que la formación de la mezcla no sea homogénea, y el objetivo fue lograr una “combustión estratificada” o sea en estratos. Esto significa que la misma debia ser rica, alrededor de los electrodos de la bujía para permitir el encedido, y pobre a su alrededor, con el fin de reducir el consumo de combustible.

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La inyección doble fue usada en 2006, en el motor de la industria japonesa Lexus. Cámara de combustión y dos inyectores (directa e indirecta).

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(1) Motor en cofre con doble inyección de nafta Subaru-Toyota D-45 boxer.
(2) Vista exterior del motor D-45 de cilindros opuestos con doble inyección, del Toyota GT 86.

Al respecto se trabajó intesamente, para lograr una mayor economía, y para evitar que se generaran emisiones contaminantes similares a los óxidos de nitrógeno.

Como beneficio entendemos que a “plena carga”, el efecto de enfriamiento que produce la inyección directa (cambio de estado de líquido a gaseoso de la nafta dentro de la cámara, que absorbe las colorías durante la vaporización), da la posibilidad de mejorar el llenado o el rendimiento volumétrico, aumentando potencia y par motor, y demorando el fenómeno de la detonación. De esta forma, se permite el uso de relaciones de compresión altas, favoreciendo la disminución del consumo.

La experiencia muestra, que con mezcla pobre, la combustión que se recurre al sistema de inyección directa-indirecta. Como resultado, en el funcionamiento del motor, cada cilindrado posee dos inyectores, uno ubicado en el conducto de admisión (indirecta), y otro dentro de la cámara de combustión (directo), ambos inyectores se reparten las funciones, de acuerdo con las exigencias, y con las circunstancias.
El sistema de doble inyección es sin duda complicado, y es probable que los constructores de motores deban recurrir a un dispositivo de post-tratamiento de los gases de escape.

La turbosobrealimentación
El motor atmosférico V8 de la famosa Ferrari California, fue sobrealimentado con un turbocompresor por cada banco de cilindros. Los motores, en este caso de ciclo Otto de nafta/gasolina van mejorando su rendimiento, buscando siempre el incremento de potencia efectiva y específica y de par motor, tratando de reducir el consumo de combustible y de cumplir con los exigentes reglamentos de emisión de contaminantes.

En este caso sabemos, que con la utilización del turbo en los motores de ambos cielos, se lograron los mejores resultados.

En la actualidad, en los motores de alta performance deportivos se usan turbocompresores cada vez más pequeños, en algunos casos del tipo TGV. o VNT., es decir de geometría variable, un recurso mecánico que reduce considerablemente el conocido “turbo lag”, es decir la reacción en baja del motor. Además de otras ventajas que el turbo va teniendo, debido a los materiales actuales (derivados de la tecnologías aeroespacial), y como consecuencia al régimen de velocidad en que giran, que en este caso es de alrededor de los 200.000 rpm. en forma aproximada.

En este caso se trata de la turbosobrealimentación de la Ferrari California V8. Este motor tiene 3.855 cm3 y suministra 550 CV. de potencia efectiva y 755 Nm. de par motor, a 7.500 rpm. y 4.750 rpm. respectivamente. Los turbos, uno por cada bancada de cilindros, son del tipo “twin scroll” para reducir el efecto “turbo lag”, con turbinas compactas de bajo momento de inercia, con dispositivo “variable boost management”. Los valores son: aceleración de 0 a 100 km/h. en 3,6 segundos y 11,2 segundos la aceleración de 0 a 200 km/h. (20% menos de CO2). Asi se obtienen 70 CV. más de potencia y 48,7 más de par motor. La eficiencia del combustible aumenta un 15%; un consumo promedio de 10,5L/100 km.

Los Motores AMG. de Mercedes Benz
Como sería lógico pensar, las victorias logradas por la firma Mercedes Benz, son el resultado de muchos esfuerzos, técnicos y económicos, en donde la investigación y el desarrollo juegan un papel fundamental.
La Fórmula 1, requiere por ser la máxima categoría deportiva automovilistica, los tiempos de cada año más inversiones en todo sentido, inclusive en experiencia. En este caso la empresa alemana AMG. -que trabaja hermanada con M.Benz- tiene que competir con un conjunto de empresas que buscan siempre la excelencia, sobre todo en la optimización de los motores de combustión interna (Nafteros o Diesel).

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(1) Motor M.Benz V8 biturbo preparado por AMG en corte parcial.
(2) Turbo y múltiple de escape de la Ferrari California V8-T.

Cabe destacar que en la actualidad, los proyectos de construcción de motores tienen un altísimo nivel de calidad. Esto se debe, a que se trabaja con el fin de alcanzar resultados más que importantes.

Los motores de uso deportivo o de alto rendimiento, como en este caso producidos o elaborados por AMG., son generalmente un trabajo de equipo que logra el diseño y la construcción del mismo. Se utiliza el cálculo, para todo aquello relacionado con la fluidodinámica, es decir que se efectúa un modelo matemático y se procede a la simulación por cálculo, de todo funcionamiento real y efectivo.

Es mediante la “simulación”, que se optimiza lo siguiente:
• El análisis estructural del motor
• El diseño del sistema de enfriamiento.
• El diseño de la cámara de combustión. (se releva toda la parte fluídica)
• El proceso de combustión.
• El diseño de los conductos.

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(1) Vista exterior del motor V8 Ferrari con doble turbo.
(2) Detalle de los turbocompresores Twin Scroll de Ferrari.

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Motor M. Benz V8 biturbo preparado por AMG en corte parcial.

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