Combustión y contaminación

Por Enzo Nuvolari

Sabemos de parte de algunos institutos experimentales especializados en motores de combustión interna y automóviles a nivel mundial, que se deberá cumplimentar con los objetivos prioritarios actuales de; reducir el consumo de combustible y disminuir la contaminación ambiental. Para lograr esto, existen tres posibilidades concretas en las que se debe trabajar;

• Mejoramiento del proceso de combustión.
• Reducción del peso.
• Disminución de la fricción.

1-Respecto a la optimización del rendimiento del motor, los especialistas en propulsores de ciclo Otto (nafta/gasolina) han avanzado, en la aplicación de la inyección directa de alta presión, con carga estratificada y mezcla pobre.

En los comienzos, la nafta era inyectada dentro de la cámara de combustión con la ayuda de inyectores especiales, que funcionaban con una presión variable entre 30 y 100 bares. Las diferentes técnicas de inyección de nafta fueron variando en función del régimen de rpm.y de la necesidad de lograr potencia.

En ciertos casos, cuando el régimen supera las 3.500 rpm.,o cuando es necesario tener la potencia total, el motor funciona como un sistema clásico, y mezcla aire/nafta en proporciones estequiométricas es decir 14,7 gr.de aire por cada gramo de combustible. Respecto al motor Diesel, se sigue avanzando con la inyección directa de gasoil, este es inyectado directamente dentro de la cámara de combustión, y la turbulencia necesaria para la homogeinización de la mezcla aire/gasoil se produce debido al complejo diseño de la cabeza o cielo del pistón. Se sabe de la lucha de los constructores de motores gasoleros, para disminuir al máximo la contaminación ambiental.

En lo referente al motor Diesel, el uso generalizado de la inyección directa, y la turbulencia necesaria para lograr la homogeinizacion de la mezcla (aire/gasoil), ha generado un diseño muy complejo en la cabeza del pistón, sin duda. Es decir que cada día, es más complicado para los proyectistas diseñar la cabeza o cielo del pistón.



En la inyección dentro de la cámara, la que en los últimos tiempos ha incrementado las performances, en materia de rendimiento y en cuanto a la contaminación atmosférica del motor gasolero. Hemos dedicado varios trabajos sobre los sistemas de inyección "Common rail" e "Inyector/bomba" de alta presión.

Generalmente los inyectores –uno por cada cilindro- poseen cinco orificios de inyección de un diámetro del orden de las centésimas de mm.,y son electrónicamente gestionadas por una unidad de comando que determina:

- El tiempo de duración de la inyección.
- La cantidad de gasoil a inyectar.
- El momento preciso de la inyección.

Como por ejemplo podemos decir que, los tiempos de apertura de los inyectores son a veces inferiores a 0,2 milésimas de segundo, para inyectar una cantidad de gasoil con precisión extrema.
La cámara de combustión, es diseñada "al estado del arte" para optimizar la calidad de mezcla aire/gasoil, y para ello se recurre al aporte de la "simulación numérica computada" en 3 dimensiones, de fenómenos aerodinámicos de inyección y de combustión.