El motor Diesel y los procesos nuevos homogéneos de combustión

Motor Scania 440/480 CV de potencia máxima 13 l Euro 6.

Con respecto al desarrollo de los procesos de combustión homogéneos, puede decirse que, a nivel internacional, es de importancia el cumplimiento de las normas que limitan la contaminación de los gases de escape del motor gasolero, especialmente en cuanto a las emisiones de óxidos de nitrógeno, NOx, ya que en la actualidad se están investigando procesos nuevos homogéneos de combustión. Cabe destacar que dichos procesos son potencialmente aptos para bajar las emisiones de NOx comparándolos con la combustión normal. Lo importante es lograr una inyección de gasoil máxima durante el denominado “intertiempo” de encendido (retardo), para disminuir la etapa de formación de tenores contaminantes.



Detalle de los chorros de pulverización de los piezo-inyectores, del sistema de inyección directa “Common rail” con presiones elevadas. Con este sistema se lo gran excelentes niveles de potencia y par motor, consumo contenido y reducción de las emisiones.

A través de la homogenización del llenado de los cilindros, con aire, gasoil, y gases de escape recirculados, disminuyen las proporciones de aire, y se evitan prácticamente las emisiones de NOx y la generación de hollín.

En una primera etapa, de combustión parcialmente homogénea (PHCCI), se puede tener una homogenización parcial en una gama limitada de estado de carga y régimen, en los motores de ciclo Diesel convencionales. Esto puede lograrse estudiando adecuadamente la inyección de combustible, con altas relaciones de recirculación de gases de escape (EGR), para asegurar el control del intertiempo de encendido y la velocidad de la combustión.



Respecto a los estudios efectuados sobre el motor Diesel, las mejoras del rendimiento son debidas, en gran parte, a la inyección directa de gasoil dentro de la cámara de combustión. Los inyectores de 5 orificios, mandan el combustible, dosificado electrónicamente. La fineza de la mezcla y el control de la combustión, permiten reducir la contaminación. Proceso de una combustión completa.

En el desarrollo, se está logrando una combustión con mezcla previa completa (HCCI) homogénea, y esto exige una optimización de sistemas y componentes, como el diseño estudiado de la cámara de combustión y de los inyectores de gasoil. El inconveniente de este tipo de procesos es el aumento considerable del HC y del CO en comparación con una combustión normal, ya que la mezcla aire-gasoil llega a las paredes de la cámara de combustión, debido a la mezcla previa, creando efectos denominados “Wall-Quenching”, es decir, extinción del frente de llama, debido a las bajas temperaturas de las paredes de los cilindros.
Las altas relaciones de recirculación de gases de escape crean una reducción del índice de combustión completa (denominado “Bulk-Quenching”), y con esto el aumento de los subproductos generados por la combustión incompleta.
Al aumentar el estado de carga, y con ello el volumen de gasoil inyectado, así como a mayores presiones y temperaturas en la cámara de combustión, se complica considerablemente la homogenización. En estas condiciones, es difícil no cambiar a una combustión normal (estándar), es decir que siempre deben controlarse o dominarse ambas formas o modos de funcionamiento.
El cambio en el modo de funcionamiento, la sensibilidad con respecto a los menores cambios de las relaciones de recirculación de los gases de escape, la correlación de los ruidos originados por la combustión, así como el aumento de las emisiones de HC y CO requieren una tarea de desarrollo adicional y de otros criterios de combustión homogénea.
En cuanto a la recirculación de los gases de escape (EGR), es un sistema interno del motor para reducir las emisiones de NOx en el motor Diesel. Este efecto reductor se basa en lo siguiente:
• Reducción del caudal de los gases
• Disminución de la velocidad de la combustión y de las temperaturas máximas.
• Disminución de la presión parcial del oxígeno, o de la proporción localizada de aire.



Los modernos motores Diesel ya poseen desarrollos de nuevos procesos de combustión homogéneos para reducir específicamente las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) – GMC.