Instructivo Técnico: Motores Nafteros y Gasoleros

Por Enzo Nuvolari

El "downsizing" y los motores de nafta/gosolina. La "transferencia térmica". "Detonación", la inyección directa de nafta, y la formación de mezcla. El potencial de desarrollo y los costos. La recirculación de los gases de escape (EGR). La distribución tipo "camless". La combustión completa y el CO2. Los motores de pequeña y mediana cilindrada y el "downsinzing".

Respecto al "downsizing", los problemas de los motores de ciclo Otto, son muy similares a los del ciclo Diesel. Aquí el motor naftero es más penalizado o tiene más inconvenientes, en relación con la cilindrada unitaria. La llama de la combustión, tiene un contacto importante con las paredes cosa que no ocurre con el gasolero, que puede tener un frente de aire, o de gases de escape reciclados, que produce una pantalla térmica.



Por lo tanto, existe más transferencia térmica con el motor de nafta/gasolina, y estos propulsores tendrán entonces más limitada la velocidad de combustión, debido a la reducción de la cilindrada unitaria. Se presenta entonces un problema de "detonación", inclusive si el encendido puede ser retrasado, o por la combinación del "equilibrio" con la inyección directa de nafta. A pesar de todo, los motores nafteros actuales, no están todavía en el límite del "downsizing" posible.

Los actuales desarrollos realizados por institutos de investigación sobre combustible, muestran que se pueden lograr rendimientos muy superiores todavía. Será necesario en consecuencia, tener en cuenta los costos importantes de esta tecnología.



Por otra parte, el resultado de una combustión con aporte de EGR es una reducción del consumo, con estados de carga parciales, es decir una mezcla aire/nafta muy diluida por los gases combustionados.

La ventaja, es la de disminuir las transferencias térmicas, para obtener una temperatura de combustión menor. Es necesario entonces pasar a una auto-inflamación, para conservar una combustión rápida y estable.

El encendido, normal o clásico, es entonces reemplazado por un efecto de auto-inflamación, producido por los gases quemados calientes.

En principio funciona pero, aparece el problema de la gestión térmica, durante el pasaje de un modo de funcionamiento a otro. Para esto es necesario que el motor cuente con un sistema de distribución variable, del tipo "camless" (sin árbol de levas), que aumentaría el costo del motor.



Actualmente, todavía sigue siendo interesante el uso de la inyección estratificada con una "trampa" de NOx. La "combustión completa" es muy difícil de lograr, incluso a medida que pasa el tiempo. Pero el principio es prometedor, en términos de inyección y de remdimiento, y todo el mundo continúa trabajando en este tipo de combustión.

Puede decirse que respecto a las emisiones de CO2, el motor naftero está potencialmente cerca de alcanzar los resultados del Diesel. En términos de CO2, esto sería posible si los fabricantes aceptan que aumente su costo de producción. Sabemos que el Diesel posee un buen rendimiento natural, pero tiene sus limitaciones respecto a ciertos valores de contaminación.



En cuanto al motor naftero, existe una solución de anticontaminación, es decir existen sistemas al respecto, que son aplicados en todo el mundo, pero todavía debe librar una batalla contra el CO2.
Sin dudas, es la evolución de las tecnologías que va a determinar cuál será la mejor solución, si la del ciclo Otto o la del ciclo Diesel. Sin embargo, los dos caminos tienen –respecto a las emisiones- una razón de ser.

En referencia a la aplicación del "downsizing", en los motores de nafta/gasolina, que ya se difunde en forma normal en el mercado, en ciertos casos se han unido distintas terminales automotrices (Grupo PSA y BMW por ejemplo), y han logrado desarrollar en sus motores de 1.4 y 1.6 litros, una reducción el consumo del 12 al 15 por ciento, lo mismo que en valores de CO2.



Algunas terminales, comenzaron por desarrollar motores de mediana cilindrada, ya que representan volúmenes importantes de comercialización, para después dedicarse a motores de baja cilindrada, pero tuvieron que sortear obstáculos como el de encontrar turbos pequeños, con bajo nivel de fricción y buenos rendimientos. Todavía se siguen evaluando los motores de menos de 1 litro.



Ha pasado más de una década, desde que los fabricantes de motores están probando el sistema "Camless", que desde el punto de vista técnico se sabe, funciona muy bien. El problema principal es que su costo es demasiado elevado, y sería necesario producir volúmenes muy importantes para que el precio de estos dispositivos sea redituable.



Para ciertos fabricantes que encontraron el proveedor ideal, el inconveniente es si dicho proveedor no encuentra otras oportunidades de colocar su producto.

Si no hay otros fabricantes que utilicen estas tecnologías, no se llegará nunca a un precio competitivo, para concretar su montaje en serie.

En el 2015, entra en vigencia la reglamentación antiemisiones Euro 6, y aparecerán problemas para poder cumplirla, especialmente en los motores Diesel, y en los motores nafteros aunque se tengan objetivos ambiciosos de consumo, no se podrá superar fácilmente al Diesel.