Algunos motores nafteros

Los adelantos que experimentan los motores de Ciclo Otto –es decir de nafta/gasolina– a nivel mundial, responden sin duda a tres factores fundamentales que son: 

• La disminución del consumo de combustible 

• La reducción de las emisiones contaminantes 

• El aumento de la potencia y de las prestaciones 

En el Continente Europeo, sin embargo, las estrictas normas que rigen la calidad de los gases de escape (tenores contaminantes), están a la orden del día, y obliga a los fabricantes de propulsores y a las terminales automotrices a tener motores cada día más potentes, más económicos, más limpios y más pequeños. 

Es sabido que la calidad de los gases que son evacuados al medio ambiente son la consecuencia del nivel de calidad de la combustión, que se desarrolla dentro de la cámara. Una combustión químicamente completa, debería generar bajos valores de CO (monóxido de carbono), HC (hidrocarburos incombustos), NOx (óxidos de nitrógeno), y Particulados (hollín). 

Ya las normas –que están en vigencia– limitan mucho estos tenores contaminantes, pero las normas –que entrarán en vigencia (para los modelos nuevos), son más estrictas aún. Las emisiones de Óxidos de nitrógeno –por ejemplo– serán limitadas por kilómetro recorrido, es decir, una reducción respecto a un porcentaje. El límite de los HC disminuye (salvo para los motores que usan GNC con el fin de apoyar su desarrollo). Por otra parte, el bioetanol debe cumplir con los límites que se le imponen a la nafta/gasolina. 

Las normas futuras (de aplicación a todos los vehículos), que no afectan profundamente a los motores de Ciclo Otto), van a incidir en sus futuras evoluciones técnicas, haciendo hincapié en la reducción de las emisiones de CO2, que en la actualidad son superiores a las de los motores Diesel. Esto lleva a que los nuevos motores de diseño actualizado apliquen la combinación de la inyección directa de nafta/gasolina, con la turbosobrealimentación con intercooler, y con un sistema de distribución variable evolucionado técnicamente. 

Este es el caso del motor de 4 cilindros en línea, desarrollado en conjunto entre el Grupo BMW y el Grupo PSA (Peugeot-Citroën). La disminución del fenómeno anormal de combustión, denominado detonación, puede todavía tener una evolución posible a través de la mejora de la forma de la cámara de combustión, la evacuación de los gases de escape, la inyección secundaria de aire y una mejor detección de los ruidos cilindro por cilindro. Para poder cumplir con la normas, los fabricantes van a recurrir a la inyección directa, con inyectores piezoeléctricos, tecnología ya introducida por Siemens en el motor del modelo BMW 335i de 6 cilindros sobrealimentado. Las agujas de los inyectores, se abren hacia el exterior, formando un chorro cónico cerca de la bujía de encendido. Esto permite concretar la carga estratificada, en especial en los motores de 4 cilindros en línea y 2.0 litros de cilindrada de BMW-PSA, en su versión atmosférica. 

Otra evolución destacada viene del Japón, y es la combinación de la inyección indirecta (en el conducto de admisión) y de la directa (dentro de la cámara de combustión). Esto se da en los motores, producidos por Toyota, de 6 y 8 cilindros en V, que poseen por cada cilindro dos inyectores (uno en el conducto de admisión y el otro dentro de la cámara de combustión). La finalidad de esta solución técnica es lograr una mezcla aire/nafta-gasolina bien homogénea con la inyección indirecta y una mezcla estratificada (en estratos, en capas) con la inyección directa. Con el motor en frío: Se efectúa la inyección indirecta en el conducto, y posteriormente una directa cerca de la bujía, cuando el pistón está cerca del PMS (Punto Muerto Superior) en su carrera ascendente. Esta última inyección permite enriquecer la mezcla alrededor de la bujía. La finalidad de esta combustión, es de elevar rápidamente la temperatura de trabajo de los convertidores catalíticos (sistema de escape).

Con estados de carga bajos e intermedios: También se utilizan los dos inyectores, pero cuando el pistón está en su carrera descendente. De esta forma se logra una mezcla homogénea (relación de 14,5 a 1), con una combustión preparada para disminuir el consumo y las emisiones contaminantes. Con el motor a carga plena: Aquí funciona solamente la inyección directa, formándose una mezcla homogénea (relación entre 12 y 15 a 1). La combustión resultante indica que se pueden usar relaciones de compresión bastante altos (11,8 a 1), evitando la detonación, y generando una mayor potencia efectiva. 

En lo referente a la sobrealimentación, se dice que su aplicación está un poco atrasada con respecto al motor naftero, pero la firma Borg Warner Turbo & Emissions Systems, lanzó comercialmente el primer turbo de geometría variable (TGV), montado por Porsche en su modelo 911 Turbo. Este turbo posee comando eléctrico, y tiene la capacidad de soportar elevadas temperaturas de los gases de escape (cerca de los 1.050 grados C). La firma fabricante piensa que los motores a nafta/gasolina serán equipados con TGV en gran serie. Quedan todavía algunos temas para ver, relacionados con los tres factores fundamentales enunciados al comienzo, entre los cuales hay dos puntos que debemos destacar; estos son los siguientes: 

• La relación de compresión variable 

• El motor sin árbol de levas “Camless

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Autor: Enzo Nuvolari