Introduccion El ser ser huma humano no siem siempr pre e ha teni tenido do la nece necesi sida dad d de obte obtene nerr nuev nuevos os conocimiento descubrir nuevas cosas que lo llevan a crear tecnologias nuevas y mejora mejorarla rlass const constant anteme emente nte las ya exsist exsistent entes. es. Asi Asi tambie tambien n ah tenido tenido necesidad de facilitar los trabajos de la vida cotidiana, el ingenio del hombre ah creado inventos asombros que muchas veces tienen una gran repercucion en la sociedad mejorandola o lamentablemente tambien destruyendola. La necesidad de transladarse de un lugar a oto ah existido desde siempre, desde los primeros hominidos nomadas, que tenian la necesidad de viajar por alimimento, mientras el hombre evolucionaba este fue tratando de facilitar su manera de transportarse, durante mucho tiempo se usaron animales ya sea para transporte, o carga despues se creo el arado, los carruajes carromatos y asi mejorando las tecnologias poco. Despues llego la era de las maquinas de vapor en la revolucion industrial fueron cruaciales maquinas de vapor que movian grandes cargas y mas rapido, trenes que transportaban personas a lugares lejanos, barcos que iban de un continente a otro, el progreso se aceleraba. En estas epocas los intentos por generar una maquina de movimiento que fuera practica y compacta que pudiera ser tecnicamente portatil, llevo al ingenio humano a crear uno de los mejores inventos que hoy en dia se siguen usando los motores de combustion interna, los cuales han mejorado por mucho nuestra calidad de vida, generando desarrollo y progreso. En el siguiente ensayo trataremos que cronologicamente contemos la historia del motor por encendio por chispa cuales fueron sus principios cuales hay quienes fueron sus inventores, cuales fueron los primeros automoviles, como los acepto la sociedad, desde sus principios hasta las mejoras que se han hecho en la actulidad utiliando aditamentos para mejorar la eficiciencia de este.
Motor De encendido por Chispa. Los En los motores de combustion interna son aquello que obtie btiene ne ener energí gía a mecá ecánic nica direc irecta tame ment nte e de la energ ergía quím químic ica a de un combustible que arde dentro de una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en si misma. Tipos principales
Alternativos. El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina. El moto motorr diés diésel el,, llam llamad ado o así así en hono honorr del del inge ingeni nier ero o alem alemán án naci nacido do en Fran Franccia Rudo udolf Dies iesel, el, func funcio iona na con con un prin princcipio ipio difer ifere ente nte y suele uele consumir gasóleo. La turbina de gas. El motor rotatorio. Encendidos por Chispa.
En los encendido por chispa , el sistema de ignición consiste en un componente llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el secundario. Dicho impulso está sincronizado con la etapa de compresión de cada uno de los cilindros; el impulso se lleva al cilindro correspondiente (aquel que está comprimido en ese momento) utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la bujía. El dispositivo que produce la ignición es la bujía que, fijado en cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unas décimas de milímetro, entre los cuales el impulso eléctrico produce una chispa, que inflama el combustible. Tipos
motor de explosión Es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando así un pistón. Hay de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto. Este motor, también llamado motor de gasolina o motor Otto, es junto al motor diésel, el más utilizado hoy en día Motor Otto de ciclo convencional Motor de ciclo Miller Motor de mezcla pobre
El combu ombust stib ible le se iny inyecta ecta pulv pulver eriz iza ado y mezcla zclad do con el gas gas (habitualmente aire u oxígeno) dentro de un cilindro. La combustión total de 1 gramo de gasolina se realizaría teóricamente con 14,8 gramos de aire pero como es imposible realizar una mezcla perfectamente homogénea de ambos elementos se suele introducir un 10% más de aire del necesario (relación en peso 1/16), a veces se suele inyectar más o menos combustible, esto lo determina la sonda lambda (o sonda de oxígeno) la cual envía una señal a la ECU. Una vez dentro del cilindro la mezcla es comprimida. Al llegar al punto de máxima máxima compre compresió sión n (punto (punto muerto muerto super superior ior o P.M.S. P.M.S.)) se hace hace saltar saltar una una chispa, producida por una bujía, que genera la explosión del combustible. Los gases encerrados en el cilindro se expanden empujando un pistón que se desliza dentro del cilindro (expansión teóricamente adiabática de los gases). La energía liberada en esta explosión es transformada en movimiento lineal del pistón, el cual, a través de una biela y el cigüeñal, es convertido en movimiento giratorio. La inercia de este movimiento giratorio hace que el motor no se detenga y que el pistón vuelva a empujar el gas, expulsándolo por la válvula corr corres espo pond ndie ient nte, e, ahor ahora a abie abiert rta. a. Por Por últim último o el pist pistón ón retr retroc oced ede e de nuev nuevo o permitiendo la entrada de una nueva mezcla de combustible. Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto, los motores de dos tiempos y los motores de cuatro tiempos. Este último, junto con el motor diésel, es el más utilizado en los automóviles ya que tiene un buen rendimiento y contamina mucho menos que el motor de dos tiempos. Motor rotativo Banken
Un motor rotativo o Wankel, en honor a su creador el Dr. Felix Wankel, es un motor de combustión ión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores alternativos. En un motor alternativo; en el mismo volumen (mililitros) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos —admisión, compresión, combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en luga lugare ress disti istin ntos tos de la carc arcasa asa o bloq loque; ue; con el pis pistón tón mov movién iéndos dose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular que realiza un giro giro de cent centro ro varia variabl ble. e. Este Este pist pistón ón comu comuni nica ca su movi movimi mien ento to rota rotato torio rio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único. Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a los pistones. El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el "freno", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expanden y contraen alternativamente; es esta expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele hacia el escape
Historia y Cronologia 1857 La gasolina, la cual se obtiene mediante la destilación fraccionada del petróleo, fue descubierta en 1857
1863 El primer motor de combustión interna fue construido por el francés Etienne Lenoir en 1863
1876 El motor de lenoir fue mejorado notablemente por el alemán Nikolaus Otto que, en 1876, invento el primer motor que funcionaba con el ciclo de cuatro tiempos. En su honor este motor de explosión se denimina motor Otto. Realizó notables estudios sobre el motor de gas y en 1876 llevó a la práctica la construcción del motor de combustión interna de cuatro tiempos. De este modo creó una máquina motriz estática a partir de la cual desarrollaría el motor Otto. Éste se hizo famoso en todo el mundo como máquina para el accionamiento de vehículos, trenes, barcos y aviones. Este motor sirvió de base para la invención del motor diésel. En los 17 años siguientes se vendieron más de 50.000 motores, muchos de los cuales se emplearon en fábricas de maquinaria
1886 En 1886, la patente de Otto se hizo pública, El 29 de enero de 1886 Karl Benz solicita la patente n° 37.435 al gobierno alemán para un vehículo de tres ruedas, que es considerado el primer vehículo automotor de la historia. El "Motorwagen", como se le llamó, se exhibe hoy en el Museo Alemán (Deutsches Museum) en Munich. En 1888 fueron adaptados los primeros neumáticos de caucho por el Benz Comfortable. se vió obligado a diseñar e incluso fabricar muchos accesorios, como por ejemplo el encendido de alta tensión, el mecanismo de la transmisión y el engranaje diferencial.
Carl Benz y su motor de alta velocidad y cuatro cilindros Antes de que Carl Benz construyera su motor patentado para automóvil, de combustión interna, en 1886, produjeron dos máquinas para aplicaciones estacionarias. La primera fue un motor de cuatro tiempos para un taller, en 1885. En enero de 1886, Benz presentó una solicitud de patente para un vehículo de tres ruedas “impulsado por un motor a gas”, que le fue concedida (DRP no. 37.435) en noviembre de ése mismo año. El motor de un solo cilindro, refrigerado por agua, de cuatro tiempos, ofrecía una potencia de 0,75 Cv (0,66 kW) a las 400 rpm, desplazando 0,95 litros. Luego aumentó su potencia hasta los 3 CV. La lucha por conseguir más potencia hizo que en 1897 desarrollase un prototipo de motor de dos cilindros paralelos, al que se dio el nombre de “bimotor” (“twin engine”), mientras que llevó a cabo el proyecto de motor de dos cilindros horizontales, cuyos pistones se desplazan en direcciones opuestas y tienen un cigüeñal común. Benz lo llamó “contra engine” (“motor en contra”); actualmente, estos motores reciben el nombre de horizontalmente opuestos. El primer motor de 4.2 litros fue instalado en las líneas de autobuses en 1898. En 1899, finalmente, motores de 1.7 litros y 2.7 litros de 4 y 8 CV respectivamente hicieron su debut en el modelo Dos-à-Dos. El Parsifal fue lanzado a principios de Octubre de 1902, con ambos cilindros dotados de carburadores para la pulverización de combustible, válvulas de admisión automáticas, y un árbol de levas lateral. El modelo más potente de ellos fue el Parsifal 35 CV, con 5.9 litros de cubicaje y cuatro cilindros.
Carburador Este instrumento fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX junto con el motor de combustión interna de gasolina (ciclo Otto) para permitir la mezcla correcta de los dos componentes que necesita el motor de gasolina: aire y combustible, así como para permitir controlar a voluntad la velocidad a la que operaba el motor. El carburador ha sido la tónica en todos los motores basados en gasolina (2 tiempos y 4 tiempos) desde el siglo XIX hasta los años 80 del siglo XX.
Evolución
Con el tiempo el carburador va evolucionando y añadiendo dispositivos para optimizar su funcionamiento. Adquiere su forma definitiva en los 60-70 ya que es en esta época cuando se tiene conciencia de que el desarrollo del carburador ha llegado al límite y que se necesita implementar otros sistemas más avanzados si se quiere mejorar la eficiencia y facilidad de manejo por parte del usuario. Sin embargo es en los años 80 cuando el carburador alcanza su máximo desarrollo tecnológico ya que hubo intentos de desarrollar carburadores sofisticados para automóviles de gama alta intentando emular la eficiencia, rendimiento y facilidad de manejo de una inyección multipunto. Al final el sistema demostró ser un fracaso debido a que su complejidad provocaba problemas de ajuste y mantenimiento, que terminaban provocando mayor consumo y fallos que un carburador tradicional. También hubo un intento de aplicar la gestión electrónica al carburador, pero el resultado fue el mismo. Salvo las aberraciones de los 80, el carburador usado hasta el final fue equivalente al de los 70. De este modo, el carburador fue perdiendo mercado progresivamente hasta que a mediados de los 90 en que fue definitivamente reemplazado en automóviles y motocicletas de alta cilindrada. Reemplazo
A partir de los años 60 se empezó a comercializar el reemplazo del carburador, una solución más eficiente y avanzada basada en inyección multipunto (un inyector por cilindro) que permite obtener más potencia y menor consumo sobre la misma mecánica.
El sistema monopunto
A finales de los 80 y con el objetivo de aprovechar todas las mecánicas de automóvil que ya estaban diseñadas o construidas para carburación, apareció un instrumento llamado "inyección monopunto". Este sistema consiste en un instrumento que se coloca en el sitio del carburador (manteniendo el mismo filtro de aire y el mismo colector de admisión) y que contiene una mariposa y un inyector. En lugar de pulverizar por depresión, es el inyector quien pulveriza la cantidad adecuada en función de las revoluciones y del comportamiento del acelerador. Este sistema añadía eficiencia al motor aunque no incrementaba su potencia. Al ser una solución temporal terminó desapareciendo cuando dejaron de existir en el mercado sistemas diseñados para carburación. Fue sustituido por la inyección multipunto tradicional. El carburador actualmente Aunque haya desaparecido del mercado del automóvil y de la motocicleta de altas prestaciones, hoy día el carburador sigue presente y se sigue montando en millones de máquinas debido a las desventajas de la inyección en maquinaria ligera y de bajo coste: mayor precio, peso, volumen y complejidad.
1883
Daimler y Maybach En 1882 tanto Daimler y Maybach había dejado Nikolaus Otto 's Deutz AG Gasmotorenfabrik y en 1890 fundaría su propio motor de la empresa, Daimler Motoren Gesellschaft (DMG).Su objetivo era la construcción de motores pequeños, de alta velocidad basadas en el mismo motor parado tecnología. DMG lo que surgió de una extensión de la empresa con independencia de Daimler y Maybach, que iba a revolucionar el mundo con sus inventos para el automóvil de un motor de gasolina de cuatro tiempos , el carburador , y así sucesivamente. La empresa que fabricaría los pequeños motores de combustión interna adecuada para su uso en tierra, mar y aire (la base de el símbolo de Daimler inventado de un período de tres puntas, con cada punto que indica de una manera diferente).
El 5 de julio de 1887, Daimler compró una propiedad en Seelberg Hill (Cannstatt) que era propiedad de la Zeitler y Missel que la habían utilizado como un precioso de la fundición de metales. El sitio cubre 2.903 metros cuadrados, el costo 30200 Goldmark , y de ella se produce motores para su éxito Neckar lancha. Ellos también se venden licencias para que otros puedan hacer sus productos de motor y Seelberg convirtió en un centro de la industria del automóvil en rápido crecimiento. Daimler tuvo problemas financieros porque las ventas no eran lo suficientemente altas y las licencias no dió beneficio significativo. Se alcanzó un acuerdo con los financistas Max Von Duttenhofer y Lorenz William , ambos de los cuales eran también los fabricantes de municiones, junto con el influyente banquero Kilian von Steiner , que era dueño de un banco de inversión, para convertir la empresa privada a una pública en 1890. (Este acuerdo es considerado por algunos historiadores como "pacto del diablo", un , como nunca los inventores se llevaba bien con el estado de la nueva empresa.) En realidad, no creer en la producción de automóviles a los financieros amplió el negocio de los motores estacionarios, ya que se venden bien, e incluso considera una fusión con OttoDeutz-AG . (En 1882, Daimler había serios problemas personales con el presidente de esa compañía, Nicholas Otto, cuando Daimler y Maybach trabajó para Otto.) Daimler y Maybach siguió promoviendo la fabricación de automóviles y, en consecuencia, incluso dejó la empresa DMG por un corto período. amigo de Daimler , Frederick Simms, convenció a los financieros para tomar Daimler y Maybach de nuevo en DMG vacilante a principios de 1896. Su negocio se re-unió con DMG. Daimler fue nombrado Inspector General, Maybach jefe de Director Técnico y Simms director de DMG. Desde 1892, tras la retirada de Daimler y Maybach de su propio negocio para concentrarse en los automóviles, la empresa había estado cerca de una crisis, pero se estabilizó en sí, la venta de motores móviles y fijas a través de un número de minoristas de todo el mundo, desde Nueva York a Moscú. En 1900, Daimler murió, pero después de DMG éxito Mercedes modelos basados en coches de carreras diseñado por Maybach con las especificaciones de Emil Jellinek (que quería un coche más moderno y más seguro, tras la muerte de Wilhelm Bauer en un corredor de Daimler) cambiado de la junta perspectivas en favor de los automóviles. Maybach continuó como diseñador por un tiempo, pero la abandonó en 1909 y fue reemplazado por el hijo de Gottlieb, Paul.
1903 Ford Motor company Ford fue fundada en 1903 con 28.000 dólares aportados por doce inversores, entre los que se incluía el socio que le dio nombre a la compañía, Henry Ford, que por aquel entonces contaba con 40 años de edad. En sus primeros años, Ford producía unos pocos coches por día en su fábrica
en la avenida Mack en Detroit, Míchigan. Grupos de dos o tres hombres trabajaban con cada automóvil utilizando componentes fabricados en otras compañías. Poco a poco, la Ford Motor Company continuaría creciendo hasta ser una de las compañías más grandes y lucrativas del mundo desarrollado, así como también una de las compañías más grandes dirigidas por una familia: la familia Ford ha mantenido el control de la compañía durante casi 100 años. Ford fue una de las empresas que logró sobrevivir a la Gran Depresión de los años 30. En 1908, la Compañía Ford lanzó el modelo Ford T, cuya primera unidad fue fabricada en la Planta Manufacturera de Piquette. La compañía tuvo que trasladar poco después sus instalaciones de producción a la Planta de Highland Park, más grande que la anterior, para poder satisfacer la demanda del nuevo modelo T. Hacia 1913, la compañía había desarrollado todas las técnicas básicas de línea de producción y producción en masa. Ford creó la primera línea de producción móvil del mundo ese año, la cual redujo el tiempo de ensamblaje del chasis de 12 horas y media a 100 minutos. El primer modelo diseñado y realizado para Europa fue el Ford Y 8 HP.
El Modelo T El Ford T apareció en el mercado el 1 de octubre de 1908 y presentaba una gran cantidad de innovaciones. Por ejemplo, tenía el volante a la izquierda, siendo esto algo que la gran mayoría de las otras compañías pronto copiaron. Todo el motor y la transmisión iban cerrados, los cuatro cilindros estaban encajados en un bloque sólido y la suspensión funcionaba mediante dos muelles semi-elípticos. El automóvil era muy sencillo de conducir y, más importante, muy barato y fácil de reparar. Era tan barato que, con un coste de 825 dólares estadounidenses en 1908 (el precio caía cada año), para 1920 la gran mayoría de conductores habían aprendido a conducir en el Ford T. El proyecto consistía en fabricar automóviles sencillos y baratos destinados al consumo masivo de la familia media estadounidense. Hasta entonces el automóvil había sido un objeto de fabricación artesanal y de coste prohibitivo, destinado a un público muy limitado. Ford puso el automóvil al alcance de las clases medias, introduciéndolo en la era del consumo en masa.
Ford también se preocupó de instaurar una publicidad masiva en Detroit, asegurándose de que en cada periódico apareciesen historias y anuncios sobre su nuevo producto. Su sistema de concesionarios locales permitió que el automóvil estuviese disponible en cada ciudad de EE.UU. Por su parte, los concesionarios (empresarios independientes) fueron enriqueciéndose y ayudaron a publicitar la idea misma del automovilismo, comenzando a desarrollarse los clubes automovilísticos para ayudar a los conductores y para salir más allá de la ciudad. Ford estaba encantado de vender a los granjeros, que miraban el vehículo como un invento más para ayudarles en su trabajo. Las ventas se dispararon. Durante varios años se iban batiendo los propios récords del año anterior. Las ventas sobrepasaron los 250.000 vehículos en 1914. Por su parte, siempre a la caza de la reducción de costes y mayor eficiencia, Ford introdujo en sus plantas en 1913 las cintas de ensamblaje móviles, que permitían un incremento enorme de la producción. Dicho método, inspirado en el modo de trabajo de los mataderos de Detroit, consistía en instalar una cadena de montaje a base de correas de transmisión y guías de deslizamiento que iban desplazando automáticamente el chasis del automóvil hasta los puestos en donde sucesivos grupos de operarios realizaban en él las tareas encomendadas, hasta que el coche estuviera completamente terminado. El sistema de piezas intercambiables, ensayado desde mucho antes en fábricas estadounidenses de armas y relojes, abarataba la producción y las reparaciones por la vía de la estandarización del producto. Si bien se le suele dar el mérito a Ford por esta idea, las fuentes contemporáneas indican que el concepto y su desarrollo partió de los empleados Clarence Avery, Peter E. Martin, Charles E. Sorensen y C. H. Wills. Para 1916 el precio había caído a 360 dólares por el automóvil básico, llegando las ventas a la cifra de 472.000. Para 1918 la mitad de los coches en EE.UU. eran el modelo T de Ford. Ford escribió en su autobiografía que «cualquier cliente puede tener el coche del color que quiera siempre y cuando sea negro». Hasta la invención de la cadena de ensamblaje, en la que el color que se utilizaba era el negro porque tenía un tiempo de secado más corto, sí que hubo Ford T en otros colores, incluyendo el rojo. El diseño fue fervientemente impulsado y defendido por Henry Ford, y su producción continuó hasta finales de 1927. La producción total final fue de 15.007.034 unidades, récord que se mantuvo durante los siguientes 45 años. La fabricación en cadena, con la que Ford revolucionó la industria automovilística, era una apuesta arriesgada, pues sólo resultaría viable si hallaba una demanda capaz de absorber su masiva producción; las dimensiones del mercado estadounidense ofrecían un marco propicio, pero además Ford evaluó correctamente la capacidad adquisitiva del hombre medio estadounidense a las puertas de la sociedad de consumo. Siempre que existiera esa demanda, la fabricación en cadena permitía ahorrar pérdidas de tiempo de trabajo, al no tener que desplazarse los obreros de un lugar a otro de la fábrica, llevando hasta el extremo las recomendaciones de la «organización científica del trabajo» de Frederick W. Taylor.
Cada operación quedaba compartimentada en una sucesión de tareas mecánicas y repetitivas, con lo que dejaban de tener valor las cualificaciones técnicas o artesanales de los obreros, y la industria naciente podía aprovechar mejor la mano de obra sin cualificación de los inmigrantes que arribaban masivamente a EE.UU. cada año. Los costes de adiestramiento de la mano de obra se redujeron, al tiempo que la descualificación de la mano de obra eliminaba la incómoda actividad reivindicativa de los sindicatos de oficio (basados en la cualificación profesional de sus miembros), que eran las únicas organizaciones sindicales que tenían fuerza en aquella época en EE.UU. Al mismo tiempo, la dirección de la empresa adquiría un control estricto sobre el ritmo de trabajo de los obreros, regulado por la velocidad que se imprimía a la cadena de montaje. En cambio la reducción de los costes permitió a Ford elevar los salarios que ofrecía a sus trabajadores muy por encima de lo que era normal en la industria estadounidense de la época: con su famoso salario de cinco dólares diarios se aseguró una plantilla satisfecha y nada conflictiva, a la que podía imponer normas de conducta estrictas dentro y fuera de la fábrica, vigilando su vida privada a través de un «Departamento de Sociología». Los trabajadores de la Ford entraron, gracias a los altos salarios que recibían, en el umbral de las clases medias, convirtiéndose en consumidores potenciales de productos como los automóviles que Ford vendía; toda una transformación social se iba a operar en EE.UU. con la adopción de estos métodos empresariales. En 1918 el presidente de EE.UU. Woodrow Wilson pidió personalmente a Henry Ford que se presentase a las elecciones al Senado por el estado de Míchigan como representante delpartido demócrata. Aunque la nación se encontraba en guerra, Ford se mostró como un político pacifista y defensor de la Sociedad de Naciones. Por lo que en diciembre de 1918 Henry Ford pasó la presidencia de su compañía a su hijo, Edsel Ford. Henry, sin embargo, mantuvo su autoridad sobre las decisiones finales y en ocasiones modificó alguna de las decisiones de su hijo. Henry y Edsel compraron todas las acciones que quedaban del resto de inversores con lo que la propiedad absoluta de la compañía quedó en la familia. La Ford Motor Company, llamada simplemente Ford, es una empresa multinacional estadounidense fabricante de automóviles con base en Dearborn, Míchigan, Estados Unidos. Fue fundada en el 16 de junio de 1903 por Henry Ford en Detroit, Míchigan. Según la revista Fortune, DaimlerChryrsler y Toyota Motor superaron a Ford situándose como el segundo y tercer grupo de fabricantes de automóviles mundial con más ingresos en 2004 respectivamente. Durante muchos años Ford fue el número dos global por detrás de General Motors. Ford continua siendo uno de las 500 más grandes corporaciones por ingresos.
1910 Llegan las cuatro válvulas para los coches de carreras La generación de automóviles Benz equipados con el Parsifal poseían doble encendido, con válvulas en posición vertical y carburadores de pulverización. Los modelos de 1905 oscilaban con potencias entre los 18 CV y 3.2 litros, hasta 40 CV a las 1.350 rpm. Para el Príncipe Heinrich Trial, en 1910, se crearon dos Benz de carreras cuyos motores disponían de la tecnología de cuatro válvulas por cilindro, en potencias de 80 CV y 100 CV y cilindradas de 5.8 litros y 7.3 litros. Un motor de cuatro cilindros y 200 CV a las 1.600 rpm también equipó al conocido como “Rayo Benz” (“Lightning Benz”), consiguiendo el record en el hipódromo de Brooklands, pasando por primera vez en 1909 de los 200km/h, siendo durante varios años el automóvil más rápido del mundo. Motores de seis cilindros en línea y motores para aviación Benz & Cie también realizaron motores para aviones sobre la base del ciclo Otto, como por ejemplo el Benz FX 1912. En 1913 se desarrolló el Benz FX de 9.6 litros, de cuatro cilindros, con una potencia de 105 CV, que ganó el Premio Emperador de los mejores motores de las aeronaves alemanas. Un año más tarde, Benz construyó el primer motor V12 para avión: el Bz DV. El diseño de motores de seis cilindros llegó para Benz en 1914, con el modelo 21/50 CV, que fue el primer coche, de la marca Mannheim, en disponer de un motor de seis cilindros en línea. Dicho motor era de 5.3 litros y tenía una potencia de 50 CV a las 1.650 rpm. Antes de la fusión de Daimler-MotorenGessllschaft (DMG), se construyeron evoluciones de dicho motor con más potencia. Benz desarrolló también otro motor de seis cilindros con dos grupos de tres en 1921, y un bloque unitario de seis cilindros en línea en 1923. En 1900 Maybach presentó varias innovaciones para sus modelos de 35 CV. Una de ellas, aparte de las válvulas de admisión y de escape controladas, fue la sustitución del radiador tubular por uno nuevo en panal. Además, se produjeron también motores marinos.
1913-1920
Chevrolet El logo de Chevrolet surgió cuando William Durant (socio de Louis Chevrolet) estaba en París en un viaje de negocios, y notó el diseño de papel que cubría las paredes de la habitación, arrancó un trocito y se lo guardó en la
billetera pensando que sería un buen logo. La primera vez que Chevrolet usó su logo "bowtie" fue en 1913. El 3 de noviembre de 1920, Chevrolet ingresó en el mercado automotor compitiendo contra el Ford T. Un año después el "Classic Six" fue introducido en el mercado. Este modelo era un sedán de cinco plazas equipado con un motor de seis cilindros y 299 in3 (4.9 L), capaz de alcanzar los 24 km/h (15 mph aprox.). En 1916, Chevrolet fue lo suficientemente rentable para permitir a Durant comprar la mayor parte de las acciones de la GM. Después de cerrar el trato en 1917, Durant fue nombrado presidente de la General Motors y Chevrolet surgió de la GM como una empresa independiente. Los modelos Chevrolet más famosos incluyen el grande y lujoso Impala (1958) y Corvair (1960), que circuló por poco tiempo. Chevrolet tuvo una gran influencia en el mercado automotriz estadounidense durante la décadas de 1950 y 1960. En los mercados no estadounidenses la marca Chevrolet ha sido usada en diferentes modelos de las marcas adquiridas y/o dependientes de la casa matriz de General Motors.
Nissan La historia de Nissan se remonta a Kwaishinsha Co., una fábrica de automóviles fundada por Masujiro Hashimoto en el distrito de AzabuHiroo, Tokio en 1911. Hashimoto era un pionero en la industria del automóvil de Japón desde sus comienzos. En 1914, un pequeño coche de pasajeros fue desarrollado basándose en su propio diseño, y en el año siguiente el coche hizo su debut en el mercado bajo el nombre de Dat. Dat representa las primeras letras de los apellidos de los tres soportes principales de Hashimoto: Kenjiro Den, Rokuro Aoyama y Meitaro Takeuchi. Jitsuyo Jidosha Co., Ltd., otro precursor de Nissan, fue establecida en Osaka en 1919 para fabricar los vehículos Gorham de tres ruedas, diseñados por el ingeniero americano William R. Gorham. Las herramientas, los componentes y los materiales fueron importados por la compañía de los Estados Unidos, convirtiéndola en una de las más modernas de aquellos tiempos. Jidosha-Seizo Kabushiki-Kaisha ("Fabricación del Automóvil" en castellano) fue establecida el 26 de diciembre de 1933, asumiendo el control todas las operaciones para la fabricación de Datsuns de la división Tobata Co., Ltd. y su nombre fue cambiado a Nissan Motor Co., Ltd. el 1 de junio de 1934. Su fundador fue Yoshisuke Aikawa. Éste tenía grandes planes de producir en masa de 10.000 a 15.000 unidades por año, y estaba a punto de poner su plan en práctica.
El primer coche de pasajeros de tamaño pequeño Datsun salió de la planta de Yokohama en abril de 1935, y las exportaciones del vehículo a Australia también fueron lanzadas el mismo año. Los coches Datsun simbolizaron los avances rápidos de Japón en la industrialización moderna, según lo evidenciaba el eslogan de esos días, "el sol naciente como bandera y el Datsun como coche de opción."
1921 Supercargador. La era del supercargador En el Salón del Automóvil de Berlín de 1921, DMG presentó el primer coche de pasajeros con motores sobrealimentados, de cuatro cilindros, provistos de una sobrepresión que genera un mayor impulso de energía. Dos vehículos entraron en producción en 1923 con sendos motores, a los que les siguieron otros coches sobrealimentados de cuatro, seis y ocho cilindros. Tras fusionarse Daimler-Motoren-Gesellschaft con Benz & Cie. en 1926, se creó un nuevo modelo, el 8/38 CV (de la serie W02), de dos litros y seis cilindros en línea. Sobre él se fueron lanzando paulatinamente más versiones, algunas de ellas con fines exclusivamente deportivos, como los SSK y SSKL, con potencias de 300 CV.
1924 Motor Rotativo Wankel El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Félix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos. Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y recibió su patente en 1929. Durante los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en el desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960. Eran particularmente interesantes por funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a la simplicidad de su diseño.
En 1937 se desarrolló el motor V12 y los motores para aeronaves con inyección de gasolina, un sistema que se adoptaría para turismos después de la Segunda Guerra Mundial, aunque la sustitución del carburador no llegaría hasta muchos, muchos años después. En 1946 se reanudó la producción en condiciones difíciles tras la guerra, produciendo Mercedes-Benz motores de antes del período de guerra. Los primeros diseños tras el fin de la guerra serían el W 187 y el W 186, sin embargo la campanada llegó en el Salón de Frankfurt de 1951, cuando Mercedes presentó el modelo 300, convirtiéndose en la principal atracción de la exposición. En el momento de su presentación se convirtió en el primer automóvil más veloz de todas las marcas en Alemania, aumentando su potencia varias veces desde su aparición, desde 115 CV hasta los 175 CV, manteniendo inalterable el consumo de combustible. En 1954 apareció el Mercedes-Benz 300 SL, el primer modelo en contar de serie con motor de cuatro tiempos con inyección de combustible, controlado mecánicamente, de la marca Bosch con una bomba de seis émbolos. Fue el primer modelo en adelantar la tecnología de inyección que se masificaría en el futuro. El Mercedes-Benz 220 SE (W128) apareció en 1958 con un motor de seis cilindros en línea. En el modelo 600 (W100) la marca alemana presentó un motor V8 de inyección por primera vez en un vehículo de pasajeros, motor que llevaría también el 300 SEL 6.3. El modelo M 100 inspiró los motores V8 más pequeños de la década de los 70, como el 3.5 litros 116 M utilizado en el 300 SEL 3.5, y el 280 SE / SEL 3.5 (W108 E35). En abril de 1972 los modelos 280 y 280 E fueron equipados con un nuevo motor de 2.8 litros, provisto de doble árbol de levas.
1967 Fuel Injection Los primeros sistemas de inyección de combustible eran mecánicos, complejos y muy caros, por lo que se usaron muy poco tiempo. Para 1957Chevrolet lanzó un sistema de inyección de combustible mecánico, al que bautizó con el nombre de Rochester y fue utilizado en el Corvette hasta 1967. Mientras tanto en Europa, la tecnología Bosch contaba con un sistema de inyección electrónica en algunos modelos de Volkswagen, a principios de la década de los 70's, casi todos los fabricantes de automóviles europeos utilizaban un tipo de sistema de inyección multipuerto Bosch , y posteriormente a mediados de ésta década, los fabricantes americanos comenzaron a migrar a sistemas de inyección; Throttle Body Injection (TBI), compuesto por un cuerpo de aceleración, uno o dos inyectores y un regulador de presión. Es un sistema sencillo, pero no tiene las ventajas de un sistema multipuesto o secuencial.
Posteriormente surge la inyección multipuesto; MPFI, estos motores cuentan con un inyector independiente para cada cilindro, montados en el múltiple de admisión o en la cabeza encima de los puertos de admisión. Por lo tanto un motor 4 cilindros tendrá 4 inyectores, un V6 tiene 6 inyectores y así sucesivamente. Estos sistemas son más caros debido a su cantidad de inyectores, pero representan una diferencia considerable en desempeño, producen de 10 a 40 hp más que el sistema TBI, debido a su mejor distribución de combustible entre los cilindros. El sistema Fuel Injection, funciona introduciendo combustible directamente al motor eliminando los problemas de encendido en frío que tenían los motores con carburador. La inyección electrónica de combustible se integra con mayor facilidad a los sistemas de control computarizado que un carburador mecánico. La inyección de combustible multipuesto; donde cada cilindro tiene su propio inyector, entrega una mezcla de aire y gasolina a cada uno de los cilindros, en forma mejor distribuída, lo cual mejora la potencia y el desempeño del auto. La inyección de combustible secuencial; donde la abertura de cada inyector es controlada de manera independiente por la computadora y de acuerdo a la secuencia de encendido del motor, mejora la potencia y reduce emisiones a la atmósfera.
1980 DOHC Un motor double overhead camshaft o DOHC (en español "doble árbol de levas en cabeza") es un tipo de motor de combustión internaque usa dos árboles de levas, ubicados en la culata, para operar las válvulas de escape y admisión del motor. Se contrapone al motor single overhead camshaft, que usa sólo un árbol de levas. Algunas marcas de coches le dan el nombre de Twin Cam. La principal diferencia entre ambos tipos de motores es que, en el motor DOHC, se usa un árbol de levas para las válvulas de admisión y otro para las de escape; a diferencia de los motores SOHC, en donde el mismo árbol de levas maneja ambos tipos de válvulas. Los motores DOHC tienden a presentar una mayor potencia que los SOHC, aun cuando el resto del motor sea idéntico. Esto se debe a que el hecho de poder manejar por separado las válvulas de admisión y de escape permite configurar de una manera más específica los tiempos de apertura y cierre, y por ende, tener mayor fluidez en la cámara de combustión. historia Hasta los años 1980 estaba restringido este sistema, conocido desde los años 1920, a los motores de marcas de prestigio (Ferrari, Alfa Romeo,Jaguar, etc...). Tan sólo FIAT lo popularizó anteriormente con su famoso motor "FU" en
cilindradas desde 1430 hasta 2000 cc. En la variante de SEAT se partía de los 1600 cc. Este sistema fue la gran novedad para muchos mecánicos españoles de los primeros 70, al igual que la correa de distribución. Mercedes Benz no lo introdujo hasta más tarde (1973) con su motor de 6 cilindros "M110" de 2800 cc (modelos "280") de arrastre por cadena, con la particularidad de que el giro de los dos árboles era opuesto. El bloque de este motor estaba tomado de un motor anterior SOHC, el "M130" de 2500 cc. Ventajas +Permiten en los motores Otto (gasolina) situar a la bujía en el centro de la cámara, con lo que la distancia a todos los puntos de la misma es igual, evitando el fenómeno de detonación o "picado" cuando éste se presenta con alta carga de motor (pocas rpm y mariposa muy abierta, por ejemplo al principio de aceleración o subiendo una cuesta) +Facilita un elevado régimen motor, ya que elimina el arrastre de los balancines, cuya inercia mecánica dificulta el alcanzarlo.(hasta 14000 rpm en motores de serie de motos) +Facilita la adopción de la cámara "hemisférica" (es decir las válvulas inclinadas hacia el pistón) lo cual favorece la turbulencia de la mezcla una vez comprimida, así como la entrada y la salida de los gases en la disposición de flujo cruzado (admisión y escape por diferente lado de la culata) por hacer éstos menos giro al entrar en la cámara. +En las aplicaciones más recientes, permite adoptar el mecanismo de corrección de fase llamado distribución variable, para facilitar el llenado tanto con baja carga como con alta carga. +Facilita por espacio para las levas, la adopción de 2 válvulas de escape y 2 de admisión, permitiendo mayor área de paso de válvula que con una sola, de más diámetro, y más pesada (inercia). Los motores DOHC debido a esto permiten un mejor llenado e intercambio de gases, por lo que en cada carrera presentan un mejor par motor y por tanto una mayor potencia que los SOHC, aun cuando el resto del motor sea idéntico. +En los motores diésel presenta la misma ventaja que la bujía, es decir permite situarlo en el centro de la cámara, con una mayor efectividad de combustión sobre todo en la inyección directa ya que la cámara está formada en el centro de la cabeza del pistón y no en la culata . En éstos los altos regímenes estan limitados por diseño de su ciclo (máximo 5000 RPM), y la cámara hemisférica no se plantea por la elevada compresión requerida.y además poder dar una eficiencia mayor al motor con una culata vtec.
Desventajas
-Mayor coste constructivo de la culata y mecanismo de distribución, se puede paliar en parte por el uso de correa en lugar de cadena. -Mayor dificultad para el reglaje de la holgura de válvulas. Motores de 5 válvulas por cilindro Uno de los retos a los que se enfrentan los técnicos a la hora de estructurar un motor de cuatro tiempos, es la cantidad de aire carburado que puede admitir la capacidad volumétrica del cilindro y a continuación, la velocidad de expulsión de la masa gaseosa una vez combustionada. A partir de esta base, nace la necesidad de válvulas de gran diámetro, las cuatro válvulas por cilindro o los sistemas de abertura variable que regula las mismas. En base a una vieja patente firmada por un ingeniero italiano, que data de los años cincuenta, se recurrió a la solución de las cinco válvulas por cilindro; tres destinadas a la admisión y dos al escape. En teoría este sistema representa la gran ventaja de poder llenar mas el cilindro en menos tiempo, y permitir la fase de escape en el mismo tiempo que una cabeza con cuatro válvulas por cilindro. Por el contrario, se plantean múltiples problemas de construcción, de alimentación y de temperatura. En primer lugar la fabricación de una cabeza de cinco válvulas por cilindro resulta considerablemente compleja y costosa por ello solo las veremos montadas en autos de Gran Serie y Supersport. La construcción de este tipo de cabezas ha de ser muy cuidadosa debido a la máxima aquilatación del espacio ya que debe tener el espacio suficiente para poder alojar los cinco asientos de válvulas, los cinco puertos de admisión y escape, el espacio para la bujía y también las galerías del sistema de enfriamiento y las guías de las válvulas. Al mismo tiempo, la ventaja de un llenado rápido gracias a la suma de la capacidad de las tres válvulas de admisión y al escape inmediato de los gases de válvulas de escape, produce una presión constante e ideal solo a altas revoluciones. A medio y bajo régimen de giro del motor, el rendimiento es inferior que en una cabeza de dos o cuatro válvulas por cilindro. En resumidas cuentas una cámara de combustión con cinco válvulas aporta evidentes ventajas sólo a un régimen de rotación muy alto.
1990 Inyeccion directa Objetivos Las emisiones contaminantes de hidrocarburos, óxidos nítricos y monóxido de carbono se reducen hasta un 99% con la mediación de un catalizador de tres vías.
Por su parte, el dióxido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la combustión, siendo el causante del «efecto invernadero», sólo se puede reducir a base de disminuir el consumo de combustible. Teniendo en cuenta estos factores vemos que los sistemas de inyección con formación externa de la mezcla (inyección en el colector de admisión MPi) no sirven para cumplir estos objetivos, por eso la necesidad de desarrollar un sistema capaz de cumplir con estos compromisos. Este sistema es el motor de inyección directa de gasolina. Con lo motores de inyección directa de gasolina se consiguen dos objetivos principales que estan vigentes para hoy y con vistas al futuro, estos objetivos son: reducir el consumo de combustible y con este también las emisiones contaminantes de escape. Las diferentes marcas de automóviles cada vez mas se están decidiendo por equipar sus modelos de gasolina con motores de inyección directa. Primero fue la marca japonesa Mitsubishi con los motores GDi, ahora le siguen Renault con los motores IDE, el grupo PSA con los motores HPi, y Volkswagen con los motores FSi.
Si comparamos el sistema de inyección en los colectores (inyección indirecta también llamados MPI) con la inyección directa de gasolina, entendemos porqué esta ultima es superior a la primera. Los inyectores de un motor de gasolina (MPI) suelen estar ubicados en el colector de admisión, lo que explica la denominación de estos sistemas. El combustible es inyectado por delante de una válvula cerrada o bien encima de la válvula abierta y es mezclado de forma casi completa con el aire de admisión en cada una de las toberas del colector de admisión. Pero esta mezcla de aire y neblina de combustible inyectado no permite su perfecta explosión en el cilindro si no está preparada conforme a una exacta relación estequiométrica comprendida en unos límites muy específicos (1/14,7). En el caso de los motores dotados de un catalizador de tres vías es válida la ideal ecuación de lambda igual a uno. Esta precisa relación de aire/combustible tiene que ser ajustada durante cada uno de los ciclos del motor cuando la inyección tiene lugar en el colector de admisión. El problema de estos sistemas de inyección (indirecta) viene dado principalmente a cargas parciales del motor cuando el conductor solicite una potencia no muy elevada, por ejemplo, (acelerador a medio pisar). Los efectos se podrían comparar con una vela encendida dentro de un envase que se va
tapando poco a poco por su apertura superior: la llama de la vela va desapareciendo conforme empeoran las condiciones de combustión. Esta especie de estrangulación supone un desfavorable comportamiento de consumo de un motor de ciclo Otto en los momentos de carga parcial. Es aquí donde se declaran las grandes virtudes de la inyección directa de gasolina. Los inyectores de este sistema no están ubicados en las toberas de admisión, sino que están incorporados de forma estratégica con un determinado desplazamiento lateral por encima de las cámaras de combustión.
La inyección directa de la gasolina posibilita una definición exacta de los intervalos de alimentación del carburante en cada ciclo de trabajo de los pistones así como un preciso control del tiempo que se necesita para preparar la mezcla de aire y combustible. En unas condiciones de carga parcial del motor, el combustible es inyectado muy cerca de la bujía y con una determinada turbulencia cilíndrica (efecto tumble) al final de la fase de compresión mientras el pistón se está desplazando hacia su punto muerto superior. Esta concentrada carga de mezcla puede ser explosionada aunque el motor se encuentre en esos momentos en una fase de trabajo con un determinado exceso de aire (1/12.4). Su grado de efectividad termodinámica es correspondientemente más alto. Comparado con un sistema de inyección en el colector de admisión (MPI) se obtienen unas importantes ventajas de consumo de combustible merced a la eliminación de la citada estrangulación. Ventajas Desestrangulación en los modos operativos con mezcla "estratificada". En estos modos operativos se trabaja con un valor lambda comprendido entre 1,55 y 3. Esto permite abrir más la mariposa y aspirar mas aire, por que tiene que superar una menor resistencia que provocaba la valvula de mariposa al estar medio cerrada
. En el modo estratificado el motor trabaja con un valor lambda desde 1,6 hasta 3, consiguiendo una reducion de consumo de combustible considerable. Menores pérdidas de calor cedido a las paredes de los cilindros Esto es debido a que en el modo de mezcla "estratificada" la combustión únicamente tiene lugar en la zona próxima de la bujía, esto provoca menores pérdidas de calor cedido a la pared del cilindro, con lo cual aumenta el rendimiento térmico del motor.
Debido al movimiento intenso de la mezcla en el modo homogéneo, el motor posee una alta compatibilidad con la recirculación de gases de escape, equivalente hasta un 25%. Para aspirar la misma cantidad de aire fresco que cuando trabaja con bajos índices de recirculación de gases se procede a abrir la mariposa de gases un tanto más. De esa forma se aspira el aire superando una baja resistencia y disminuyen las pérdidas debidas a efectos de estrangulamiento.
Con la inyección directa del combustible en el cilindro se extrae calor del aire de admisión, produciéndose un efecto de refrigeración de éste. La tendencia al picado se reduce, lo que permite aumentar a su vez la compresión. Una mayor relación de compresión conduce a una presión final superior en la fase de compresión, con lo cual también aumenta el rendimiento térmico del motor. Es posible reducir el régimen de ralentí, y se facilita el arranque en frío debido a que al reanudar la inyección el combustible no se deposita en las paredes de la cámara de combustión. La mayor parte del combustible inyectado puede ser transformada de inmediato en energía utilizable. El motor funciona de un modo muy estable, incluso al trabajar con regímenes de ralentí más bajos.
Inconvenientes Uno de los problemas principales que plantea la inyección directa de gasolina es el tratamiento de los gases de escape para cumplir las normativas anticontaminación. Los óxidos nítricos que se producen con motivo de la combustión en el modo "estratificado" y en el modo "homogéneo-pobre" no pueden ser transformados suficientemente en nitrógeno por medio de un catalizador convencional de tres vías. Sólo desde que ha sido desarrollado
el catalizador-acumulador de NOx también se cumple la norma de emisiones de escape EU4 en estos modos operativos. Los óxidos nítricos se acumulan internamente en ese catalizador y se transforman en nitrógeno mediante medidas específicas para ello.
Otro inconveniente reside en los problemas que plantea el azufre en la gasolina. Debido a la similitud química que tiene con respecto a los óxidos nítricos, el azufre también se almacena en el catalizador- acumulador de NOx y ocupa los sitios destinados a los óxidos nítricos. Cuanto mayor es el contenido de azufre en el combustible, tanto más frecuentemente se tiene que regenerar el catalizador-acumulador, lo cual consume combustible adicional. En la gráfica inferior se compara distintas clases de gasolinas que hay en el mercado y se aprecia la influencia que tiene el contenido de azufre sobre la capacidad de acumulación del catalizador-acumulador de NOx.
La marca Mitsubishi fue la primera en construir motores de inyección directa de gasolina. En este motor la gasolina es inyectada directamente en el cilindro, con lo que se eliminan perdidas y se mejora el rendimiento. La cantidad exacta de gasolina se introduce con una temporización muy precisa, consiguiendo una combustión completa. Las innovaciones tecnológicas que presentan estos motores son: Colectores de admisión verticales. Pistones con una forma especial (deflector). Bomba de combustible de alta presión. - Inyectores de alta presión.
Esquema general de funcionamiento En la figura inferior tenemos el esquema general de los diferentes elementos que forman el sistema de inyección directa de gasolina. En el se ve el circuito de admisión de aire y el circuito de suministro de combustible. El circuito de admisión de aire empieza con el sensor (1) encargado de medir la cantidad de aire que, en función de la carga, entra en el motor. También dispone de unas electroválvulas colocadas en by-pass en dicho circuito y que actúan; la (2) en compensación de la necesidad de aire adicional debido al accionamiento de elementos auxiliares del motor y la (3) en caso de un control de todo o nada. La válvula reguladora de ralentí (4) es la encargada de mantener el régimen de giro del motor constante y actúa controlando el paso del flujo de aire después de la mariposa. Finalmente, la válvula EGR (5) realiza la función de recircular los gases de escape cuando las altas temperaturas y presiones de combustión provocan la aparición de los peligrosos óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Podemos ver también la posición vertical de los colectores de admisión que permiten, gracias a la longitud y su cuidado pulimentado, aumentar el rendimiento volumétrico. En el circuito de suministro de combustible al motor la gasolina parte del depósito (6) gracias a una bomba previa (7) de baja presión que pasa por un filtro y un regulador de presión (8) y se conduce a un conjunto hidráulico (9) que incorpora una bomba de alta presión. Un conjunto regulador de alta presión (10) mantiene la presión de inyección en su ultimo tramo hacia el inyector (11). La bomba inyecta carburante a una presión de 50 bar y utiliza un sensor de presión de combustible para el control preciso de la alimentación. En el escape del motor se incorpora un convertidor catalítico (12) para eliminar los restos de NOx cuando el motor trabaje con mezcla pobre o estratificada.
El colector de admisión vertical Con este tipo de colector se consigue crear un flujo de aire en la admisión del tipo giratorio en sentido de las agujas del reloj, con el que se consigue un mayor rendimiento. La ventaja de este sistema de flujo giratorio respecto al turbulento utilizado en la manera clásica (inyección indirecta), es que en este ultimo tiende a concentrarse el combustible en la periferia del cilindro y por tanto alejado de la bujía, en cambio el giratorio permite concentrarlo en el lugar que mas interesa para una mejor combustión: alrededor de la bujía. El hecho de que se realice siguiendo el sentido horario obedece a la necesidad de evitar que por medio de la inyección directa de gasolina choque con la bujía, ya que esto crea una acumulación de hollín que provoca falsas explosiones. Si el flujo girara hacia la izquierda no daría el tiempo suficiente para conseguir que el chorro de gasolina inyectado directamente se vaporizase. El ángulo relativamente grande del inyector ayuda a asegurar que también tendrá tiempo suficiente para que el chorro pulverizado se combustible se vaporice, incluso cuando se inyecta durante la carrera de compresión. El deflector del pistón ayuda a concentrar la mezcla de aire/gasolina rica alrededor de la bujía. Esta mezcla estratificada de forma ideal, rica alrededor de la bujía, pobre en la periferia, permite que el motor GDI de Mitsubishi funcione suavemente en el modo de combustión ultra-pobre, con la asombrosa relación de aire 40/1, con lo cual se consigue una importante economía de combustible. Los motores de inyección directa gasolina funcionan con dos tipos de mezcla según sea la carga del motor: mezcla estratificada y mezcla homogénea. Mezcla estratificada: el motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga parcial (pedal del
acelerador a medio pisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor, éste debe ser alimentado de forma estratificada. La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se acumula prácticamente sólo una capa de aire. Con esta medida se consigue la eliminación de la mencionada estrangulación para proporcionar un importante ahorro de combustible. La positiva característica de economía de consumo es también una consecuencia de la disminuida dispersión de calor. El aire concentrado de la manera comentada en la periferia del espacio de combustión mientras se produce la explosión de la mezcla en la zona central de la cámara proporciona una especie de aislamiento térmico. Con esta estratificación específica de la carga, el valor Lambda en el área de combustión oscila entre 1,5 y 3. De este modo, la inyección directa de gasolina alcanza en el campo de carga parcial el mayor ahorro de combustible frente a los inyecciones convencionales : en marcha de ralentí incluso un 40%. Durante la fase de admisión (1) figura inferior, el volumen de aire procedente de los colectores de admisión verticales recorre la superficie curvada del pistón (2) y refluye hacia arriba creando un potente flujo giratorio en el sentido de la agujas del reloj. El control del flujo es posible gracias a sensores de flujo de aire de tipo Karman, que controlan la contrapresión baja, y a dos selenoides de la válvula by-pass que permiten que grandes cantidades de aire lleguen al cilindro con suavidad, lo que es importantísimo cuando se trata de funcionar con relaciones de aire/combustible extremadamente pobres de hasta 40/1. En la carrera de compresión del pistón la forma giratoria se descompone en pequeños y numerosos torbellinos. A continuación, en la ultima fase de la carrera de compresión, el inyector de turbulencia de alta presión pulveriza el combustible (3) siguiendo una espiral muy cerrada. Este movimiento de turbulencia junto con la elevada densidad del aire comprimido y los pequeños torbellinos, mantienen compacto el chorro pulverizado de combustible. El combustible se concentra alrededor de la bujía. La estratificación es muy buena: la mezcla aire/combustible es rica en el centro y pobre en la periferia. Finalmente salta la chispa en la bujía (4) y el potente producto de la combustión es controlado por la cavidad esférica del pistón que se va extendiendo mediante una reacción en cadena. El resultado de todo este proceso es una mejora del 20% en el ahorro de combustible.
2000-2011
Ciclo Atkinson El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustión interna, inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson se diseñó para ofrecer mayor eficiencia a expensas de la potencia, se están empezando a aplicar en las aplicaciones híbridas modernas. Ciclo rotativo Atkinson El ciclo Atkinson puede usarse en una máquina rotativa. Este tipo de máquina retiene una fase de potencia por revolución, junto con los diferentes volúmenes de compresión y de expansión, del ciclo original Atkinson. Los gases de escape se expelen de la máquina por aire comprimido. Esta modificación del ciclo Atkinson permite el uso alternativo de combustible tipo Diesel e hidrógeno. Diseño El motor de ciclo Atkinson original, está basado en el de ciclo Otto. La relación de expansión difiere del de compresión, eso provoca que pueda alcanzar mayor eficiencia que un motor de ciclo Otto. Mientras que el motor que diseñó Atkinson no es más que una anécdota histórica, el ciclo Atkinson esta siendo implantado en nuevos motores gracias a que ofrece una importante reducción del consumo de combustible con respecto al ciclo Otto. La desventaja de un motor con ciclo Atkinson sobre el tradicional de ciclo Otto es que ofrece menos potencia. Actualmente existen varios modelos de coches que montan un motor de ciclo Atkinson, todos ellos en combinación con motores eléctricos, dando lugar a los llamados coches híbridos. Entre estos vehículos destacan el Toyota Prius y el Auris HSD (las siglas de Hybrid Synergy Drive), el Ford Escape, el Lexus RX 450h y el Hyundai Sonata. El motor de ciclo Atkinson es un tipo de motor de combustión interna inventado por James Atkinson en 1882. El ciclo Atkinson está diseñado para proporcionar eficiencia a costa de ladensidad de potencia , y se utiliza en algunos modernos eléctrico híbrido aplicaciones. ciclo termodinámico ideal
Figura 1: Ciclo Atkinson Gas El ideal de ciclo Atkinson se compone de las siguientes operaciones: 1-2 isentrópico o reversible adiabática de compresión
2-3 isocóricas calor (Qp) 3-4 isobárico calor (Qp) 4-5 expansión isoentrópico 5-6 de refrigeración isocóricas (Qo) 6-1 de enfriamiento isobárico (Qo) Los motores modernos de ciclo Atkinson
Un pequeño motor Atkinson con estilo los vínculos entre el pistón y el volante. Los modernos motores de ciclo Atkinson de acabar con esta ruta de energía complejo. Recientemente ciclo Atkinson ha sido utilizado para describir una modificación de ciclo Ottomotor en el que se lleva a cabo la válvula de admisión abierta más de lo normal para permitir un flujo inverso de aire de admisión en el colector de admisión. La relación de compresión efectiva se reduce (por un tiempo el aire se escapa libremente el cilindro en lugar de ser comprimido), pero la relación de expansión no se ha modificado. Esto significa que la relación de compresión es menor que la relación de expansión. El calor obtenido de la quema de combustibles aumenta la presión, lo que obligó a que el pistón se mueve, la ampliación del volumen de aire más allá del volumen de compresión cuando comenzó. El objetivo de la moderna ciclo Atkinson es permitir que la presión en la cámara de combustión al final de la carrera de trabajo para ser igual a la presión atmosférica, y cuando esto ocurre, toda la energía disponible se ha obtenido del proceso de combustión. Para cualquier porción dada de aire, la relación de mayor expansión permite más energía para convertir el calor en energía mecánica útil que significa que el motor es más eficiente. La desventaja del motor de ciclo Atkinson de cuatro tiempos en comparación con el motor de ciclo Otto es más común reduce la densidad de potencia. Debido a que una porción más pequeña de la carrera de compresión se dedica a comprimir el aire de admisión, un motor de ciclo Atkinson no toma en mayor cantidad de aire que un motor de similar tamaño y diseño de ciclo Otto. Motores de cuatro tiempos de este tipo con este mismo tipo de movimiento de las válvulas de admisión, pero con un compresor para compensar la pérdida de densidad de potencia que se conoce como ciclo de Miller motores. Rotary motor de ciclo Atkinson
Rotary motor de ciclo Atkinson El ciclo de Atkinson puede ser utilizado en un motor rotativo . En esta configuración, un aumento en la potencia y la eficiencia se puede lograr si se compara con el ciclo Otto. Este tipo de motor mantiene la fase de potencia por revolución, junto con la compresión de diferentes volúmenes y expansión de la original de ciclo Atkinson. Los gases de escape son expulsados del motor de aire comprimido de barrido. Esta modificación del ciclo de Atkinson permite el uso de combustibles alternativos como el diesel y el hidrógeno. Las desventajas de este diseño incluyen el requisito de que las puntas del rotor sello muy bien en la pared de la carcasa exterior y las pérdidas mecánicas sufridas debido a la fricción entre las piezas rápidamente oscilante de forma
irregular.
Los vehículos que utilizan motores de ciclo Atkinson
2004 Toyota Prius híbrido
2009 Ford Fusion Híbrido , como se vende en los Estados Unidos. No relacionados con el coche europeo del mismo nombre. Mientras que una versión modificada de ciclo Otto con el motor de ciclo Atkinson ofrece buena economía de combustible, es a costa de un menor consumo de energía-por el desplazamiento, en comparación con un tradicional motor de cuatro tiempos. Si la demanda de más poder es intermitente, el potencia del motor puede ser complementado por un motor eléctrico en momentos en que más energía se necesita. Esta es la base de un ciclo Atkinson basado eléctrico híbrido transmisión.Estos motores eléctricos se pueden utilizar independientemente de, o en combinación con el motor de ciclo Atkinson, que constituyen el medio más eficiente de producir la potencia deseada. Varios vehículos de producción utilizan los motores de ciclo Atkinson: Chevrolet Tahoe híbrido eléctrico híbrido (cuatro ruedas) con una relación de compresión de 10.8:1 Ford Escape / Mercury Mariner / Mazda Tribute híbrido eléctrico (de delante y de cuatro ruedas motrices), con una relación de compresión de 12.4:1 Ford Fusion Hybrid / Mercury Milan Hybrid / Lincoln MKZ híbridos eléctricos híbridos (tracción delantera), con una relación de compresión de 12.3:1 Hyundai Sonata híbrido (tracción delantera) Infiniti M35h Híbrido (tracción trasera) Kia Optima híbridos (tracción delantera) Lexus CT200h (tracción delantera) Lexus HS250h (tracción delantera) Lexus RX 450h híbrido eléctrico (tracción delantera) Mercedes ML450 híbrido (cuatro ruedas) híbrido eléctrico Mercedes S400 híbrido Azul (tracción trasera) eléctricos híbridos Toyota Prius híbrido eléctrico (tracción delantera), con una relación de compresión (puramente geométrica) de 13.0:1 Toyota Camry Hybrid eléctricos híbridos (tracción delantera), con una relación de compresión de 12,5:1 Tenga en cuenta que la relación de compresión se muestra más arriba reflejan la relación de expansión, que es la relación de los volúmenes de la cámara de combustión cuando el pistón está en punto muerto inferior y el punto muerto superior . La relación de compresión efectiva de la mezcla aire-combustible en un motor de ciclo Atkinson, con respecto a la presión atmosférica, es menor debido a la demora mencionada en el cierre de la válvula de admisión.
DiesOtto.
DiesOtto, de Mercedes-Benz, es el nombre de un prototipo de motor de combustión interna de tipo HCCI (Mezcla Pobre Homogénea y Encendido por Compresión,1 del inglés Homogeneous Charge Compression Ignition) para automóviles. Dispone de características de motor Diesel a la vez que de motor de ciclo Otto con empleo de gasolina convencional como combustible. Su nombre es un acrónimo de 'Diesel' y 'Otto', en referencia a dichos tipos de motor y cuyos nombres corresponden a los apellidos de los inventores de cada uno de ellos: Rudolf Diesel y Nikolaus August Otto. Características del motor El motor presentado por Mercedes-Benz tiene una disposición de cuatro cilindros en línea y una cilindrada de 1,8 L. Desarrolla 238 CV de potencia máxima y un par motor máximo de 400Nm, aunque Mercedes-Benz no especifica a qué régimen de giro lo hace. El valor de par depende de la presión media efectiva, que llega a 27,9 bar,2 por encima de la mayoría de motores Diesel. Además de sus características como motor HCCI, incorpora inyección directa, doble turbocompresor en serie (el primero para regímenes bajos y medios, el segundo para carga máxima) y distribución de válvulas variable. Dispone de un módulo eléctrico de 20 CV para accionar el sistema de arranque y parada automática y realizar las funciones de motor de arranque y alternador . Su relación de compresión es variable, lo que es adecuado para que el encendido funcione en ocasiones por chispa y en otras lo haga por compresión. Cuando la carga y el régimen de giro son bajos, el motor funciona como un Diesel. Al superar unos valores de carga y de régimen de giro, funciona como un gasolina convencional. Prestaciones y rendimiento Mercedes-Benz mostró este motor en una versión especial del Clase S del año 2007. El coche logró una aceleración de 0 a 100 km/h en 7,5 s y una velocidad máxima de 200 km/h. Se registró un consumo de 5,3 L a los 100 km(ciclo mixto), lo que equivale a unas emisiones de 127 g de CO2 (ciclo mixto) por kilómetro, muy por debajo de cualquier motor Diesel de similar potencia. Al funcionar como motor HCCI, no emite partículas porque la mezcla es homogénea y la emisión de óxidos de nitrógeno es muy reducida. Esto último es así porque se reaspira un gran volumen de gases de escape, 4 5 lo que produce una atmósfera muy poco oxidante en la cámara, y porque la combustión es relativamente fría. En los motores HCCI, se reaspira entre un 40% y un 70% de los gases de escape.
Aplicación Para la presentación de este motor a la prensa, Mercedes-Benz dispuso un Clase S modificado. En el salón de Fráncfort de septiembre de 2007, se presentó un concept-car llamado Mercedes F700 Concept que también montaba un motor DiesOtto. Mercedes-Benz aún no ha dado una fecha oficial para el lanzamiento al mercado de un vehículo equipado con este motor,aunque posiblemente sea ofrecido al publico por primera vez en la nueva generacion del Clase S. Mezcla homogénea: El control inteligente de la inyección permite disponer asimismo de una mezcla homogénea en los regímenes más elevados (cuando se exige potencia al motor). La inyección es adaptada de forma automática y el combustible no es inyectado en las fases de compresión sino en las de admisión. Unas determinadas leyes de la termodinámica imponen, no obstante, un aumento del llenado de los cilindros y una disminución de la temperatura de compresión en estas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan en forma de unos elevados valores de potencia y par motor. Con una relación de compresión alta por encima de 11 (11,5:1) ofrece un valor significativamente más alto que un motor dotado de un sistema de inyección MPI (indirecta). Con mezcla homogénea el combustible se inyecta durante al carrera de admisión para crear un efecto de refrigeración, el inyector de alta presión cambia la forma de funcionar en este modo para alimentar el combustible mediante un chorro largo en forma de cono, con objeto de conseguir una dispersión en el cilindro. El efecto de refrigeración evita las detonaciones o combustión espontánea en el cilindro que pueden producirse cuando el motor tiene una relación de compresión alta y con un elevado calentamiento.
Reducción en las emisiones de gases contaminantes Uno de los aspectos más importantes del motor GDI es la menor emisión de gases contaminantes (C02, NOx e hidrocarburos). Si se quema gasolina se genera C02; por lo tanto, si se reduce la cantidad de gasolina quemada se reducirá también la cantidad de C02. De este modo, disminuyendo el consumo de combustible en un 20%, en el motor GDI descienden también las emisiones de C02 en ese mismo porcentaje. Los catalizadores de tres vías no son eficaces en el motor GDI cuando funciona en el modo ultra-pobre de combustión. MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo tipo de catalizador, denominado de reducción selectiva, para ayudar a disminuir las emisiones de monóxido de nitrógeno (NOx).
El fabricante Bosch lleva tiempo aplicando sus sistemas de inyección a los motores de inyección directa. Hace mas de 60 años en los motores de aviación y también en el renombrado Mercedes 300 SL del año 1954, con las puertas abatibles en forma de alas de mariposa. Este sistema de inyección funcionaba igual que el utilizado por los motores Diesel, es decir, estaba dotado de una bomba de inyección en linea que tiene tantos elementos de bombeo como cilindros tiene el motor y accionados por un árbol de levas sincronizado con el cigüeñal. La presión de inyección con la que trabajaba este sistema es de 15 a 20 kp/cm2, la cual si la comparamos frente a un Diesel (150 a 400) es muy baja, lo que hace que la precisión del equipo de bombeo no sea muy grande. Pero tenia el enorme inconveniente de la lubricación, ya que la gasolina no es lubricante, implica la necesidad de lubricar la bomba lo que encarece su fabricación. También los inyectores deben lubricarse, lo cual lo complica en extremo. Los inyectores que están en contacto con las altas presiones y la temperatura que se alcanza en la cámara de combustión del motor hacen que se deterioren rápidamente y requieren un gran mantenimiento por ello esta inyección directa solo se usaba en vehículos muy exclusivos o deportivos. Por las razones expuestas anteriormente Bosch aparco el desarrollo de esta tecnología, hasta que la utilización masiva de la electrónica hizo mas fácil desarrollar un sistema lo suficientemente fiable y a un precio ajustado.
El sistema de inyección directa de gasolina Bosch denominado MED trabaja según el principio de funcionamiento del Common Rail utilizado para la inyección diesel. Es decir, un conducto o regleta distribuidora común, de alta presión, alimenta con carburante todas las válvulas de inyección; la presión regulada en el conducto distribuidor de combustible la origina una bomba de alta presión que puede alcanzar presiones de hasta 120 bar. Con las válvulas de inyección accionadas de forma electromagnética, el inicio y la duración del proceso de inyección es variable dentro de amplios límites. El caudal de inyección se mide exactamente, mientras que la geometría del chorro está sincronizada con las exigencias del motor. La forma y el ángulo el chorro, así
como el tamaño de las gotitas pulverizadas, constituyen también parámetros importantes para la formación de la mezcla y determinar valores de emisión bajas y consumos favorables.
1990 Turbos
de
geometría
variable
(VTG)
Los turbos convencionales tienen el inconveniente que a bajas revoluciones del motor el rodete de la turbina apenas es impulsada por los gases de escape, por lo que el motor se comporta como si fuera atmosférico. Una solución para esto es utilizar un turbo pequeño de bajo soplado que empiece a comprimir el aire aspirado por el motor desde muy bajas revoluciones, pero esto tiene un inconveniente, y es que a altas revoluciones del motor el turbo de bajo soplado no tiene capacidad suficiente para comprimir todo el aire que necesita el motor, por lo tanto, la potencia que ganamos a bajas revoluciones la perdemos a altas revoluciones. Para corregir este inconveniente se ha buscado la solución de dotar a una misma maquina soplante la capacidad de comprimir el aire con eficacia tanto a bajas revoluciones como a altas, para ello se han desarrollado los turbocompresores de geometría variable.
Funcionamiento
El turbo VTG (Geometría Variable) se diferencia del turbo convencional en la utilización de un plato o corona en el que van montados unos alabes móvile s que pueden ser orientados (todos a la vez) un ángulo determinado mediante un mecanismo de varilla y palancas empujados por una cápsula neumática parecida a la que usa la válvula wastegate: Para conseguir la máxima compresión del aire a bajas r.p.m. deben cerrarse los alabes ya que disminuyendo la sección entre ellos, aumenta la velocidad de los gases de escape que inciden con mayor fuerza sobre las paletas del rodete de la turbina (menor Sección = mayor velocidad). Cuando el motor aumenta de r.p.m y aumenta la presión de soplado en el colector de admisión, la cápsula neumática lo detecta a través de un tubo conectado directamente al colector de admisión y lo transforma en un movimiento que empuja el sistema de mando de los alabes para que estos se muevan a una posición de apertura que hace disminuir la velocidad de los gases de escape que inciden sobre la turbina (mayor sección=menor velocidad). Los alabes van insertados sobre una corona (según se ve en el dibujo), pudiendo regularse el vástago roscado de unión a la cápsula neumática para que los alabes abran antes ó después. Si los alabes están en apertura máxima, indica que hay una avería ya que la máxima inclinación la adoptan para la función de emergencia
Las posiciones fundamentales que pueden adoptar los alabes se describen en el siguiente gráfico: En la figura de la izquierda: vemos como los alabes adoptan una posición cerrada que apenas deja espacio para el paso de los gases de escape. Esta posición la adopta el turbo cuando el motor gira a bajas revoluciones y la velocidad de los gases de escape es baja. Con ello se consigue acelerar la velocidad de los gases de escape, al pasar por el estrecho espacio que queda entre los alabes, que hace incidir con mayor fuerza los gases sobre la turbina. También adoptan los alabes esta posición cuando se exige al motor las máximas prestaciones partiendo de una velocidad baja o relativamente baja, lo que provoca que el motor pueda acelerar de una forma tan rápida como el conductor le exige, por ejemplo en un adelantamiento o una aceleración brusca del automóvil. En la figura del centro: los alabes toman una posición mas abierta que se
corresponde a un funcionamiento del motor con un régimen de revoluciones medio y marcha normal, en este caso el turbo VTG se comportaría como un turbo convencional. Las paletas adoptan una posición intermedia que no interfieren en el paso de los gases de escape que inciden sin variar su velocidad sobre la turbina. En la figura de la derecha: los alabes adoptan una posición muy abierta debido a que el motor gira a muchas revoluciones, los gases de escape entran a mucha velocidad en el turbo haciendo girar la turbina muy deprisa. La posición muy abierta de los alabes hacen de freno a los gases de escape por lo que se limita la velocidad de la turbina. En este caso, la posición de los alabes hacen la función que realizaba la válvula wastegate en los turbos convencionales, es decir, la de limitar la velocidad de la turbina cuando el motor gira a altas revoluciones y hay una presión muy alta en el colector de admisión, esto explica por que los turbos VTG no tienen válvula wastegate.
Si los alabes están en apertura máxima, indica que hay una avería ya que la máxima inclinación la adoptan para la función de emergencia. El funcionamiento que hemos visto para el Turbo VTG es teórico ya que el control de la cápsula manometrica lo mismo que en los turbos convencionales mas modernos, se hace mediante una gestión electrónica que se encarga de regular la presión que llega a la cápsula manometrica en los turbos VTG y a la válvula wastegate en los turbos convencionales, en todos los márgenes de funcionamiento del motor y teniendo en cuenta otros factores como son la temperatura del aire de admisión, la presión atmosférica (altitud sobre el nivel del mar) y las exigencias del conductor. Las ventajas del turbocompresor VTG vienen dadas por que se consigue un funcionamiento mas progresivo del motor sobrealimentado. A diferencia de los primeros motores dotados con turbocompresor convencional donde habia un gran salto de potencia de bajas revoluciones a altas, el comportamiento ha dejado de ser brusco para conseguir una curva de potencia muy progresiva con
gran cantidad de par desde muy pocas vueltas y mantenido durante una amplia zona del nº de revoluciones del motor. El inconveniente que presenta este sistema es su mayor complejidad, y por tanto, precio con respecto a un turbocompresor convencional. Así como el sistema de engrase que necesita usar aceites de mayor calidad y cambios mas frecuentes. Hasta ahora, el turbocompresor VTG sólo se puede utilizar en motores Diesel, ya que en los de gasolina la temperatura de los gases de escape es demasiado alta (200 - 300 ºC mas alta) para admitir sistemas como éstos. Gestión
electrónica
de
la
presión
del
turbo
Con la utilización de la gestión electrónica tanto en los motores de gasolina como en los Diesel, la regulación del control de la presión del turbo ya no se deja en manos de una válvula de accionamiento mecánico como es la válvula wastegate, que esta sometida a altas temperaturas y sus componentes como son: el muelle y la membrana; sufren deformaciones y desgastes que influyen en un mal control de la presión del turbo, ademas que no tienen en cuenta factores tan importantes para el buen funcionamiento del motor como son la altitud y la temperatura ambiente. Para describir como funciona un sistema de regulación de la presión turbo, tenemos un esquema que pertenece a un motor Diesel (1.9 TDi de Volkswagen.) en el que se ven todos los elementos que intervienen en el control de la presión del turbo. La Gestión Electrónica Diesel (EDC Electronic Diesel Control) interpone una electroválvula de control de la presión (3) entre el colector de admisión y la válvula wastegate (4) que controla en todo momento la presión que llega a la válvula wastegate. Como se ve el circuito de control de la presión del turbo es similar a un circuito de control convencional con la única diferencia de la incorporación de la electroválvula de control (3). Las
características
principales
de
este
sistema
son:
- Permite sobrepasar el valor máximo de la presión del turbo. Tiene corte de inyección a altas revoluciones. - Proporciona una buena respuesta al acelerador en todo el margen de revoluciones. - La velocidad del turbocompresor puede subir hasta las 110.000 r.p.m..
La electroválvula de control: se comporta como una llave de paso que deja pasar mas o menos presión hacia la válvula wastegate. Esta comandada por la ECU (unidad de control) que mediante impulsos eléctricos provoca su apertura o cierre. Cuando el motor gira a bajas y medias revoluciones, la electrovalvula de control deja pasar la presión que hay en el colector de admisión por su entrada (1) a la salida (2) directamente hacia la válvula wastegate, cuya membrana es empujada para provocar su apertura, pero esto no se producirá hasta que la presión de soplado del turbo sea suficiente para vencer la fuerza del muelle. Cuando las revoluciones del motor son altas la presión que le llega a la válvula wastegate es muy alta, suficiente para vencer la fuerza de su muelle y abrir la válvula para derivar los gases de escape por el bypass (baja la presión de soplado del turbo). Cuando la ECU considera que la presión en el colector de admisión puede sobrepasar los margenes de funcionamiento normales, bien por circular en altitud, alta temperatura ambiente o por una solicitud del conductor de altas prestaciones (aceleraciones fuertes), sin que esto ponga en riesgo el buen funcionamiento del motor, la ECU puede modificar el valor de la presión turbo que llega a la válvula wastegate, cortando el paso de la presión mediante la electroválvula de control, cerrando el paso (1) y abriendo el paso (2) al (3), poniendo así en contacto la válvula wastagate con la presión atmosférica que la mantendrá cerrada y así se aumenta la presión de soplado del turbo.
Para que quede claro, lo que hace la electroválvula de control en su funcionamiento, es engañar a la válvula wastegate desviando parte de la presión del turbo para que esta no actué. La electroválvula de control es gobernada por la ECU (unidad de control), conectando a masa uno de sus terminales eléctricos con una frecuencia fija, donde la amplitud de la señal determina cuando debe abrir la válvula para aumentar la presión de soplado del turbo en el colector de admisión. La ECU para calcular cuando debe abrir o cerrar la electroválvula de control tiene en cuenta la presión en el colector de admisión por medio del sensor de presión turbo que viene incorporado en la misma ECU y que recibe la presión a través de un tubo (7) conectado al colector de admisión. También tiene en cuenta la temperatura del aire en el colector de admisión por medio de un sensor de temperatura (6), el nº de r.p.m del motor y la altitud por medio de un sensor que a veces esta incorporado en la misma ECU y otras fuera
En el siguiente esquema tenemos el circuito de admisión y escape de un motor Diesel de inyección directa (TDi) que utiliza un turbocompresor de geometría variable (VTG). Como se ve en el esquema ya no aparece la válvula de descarga o wastegate, sin embargo la electroválvula de control de la presión turbo (3) si esta y de ella sale un tubo que va directamente al turbocompresor. Aunque no se ve donde va en concreto el tubo, esta conectado a la cápsula
neumática o actuador (nº 8 en el primer dibujo). El funcionamiento del control de la presión del turbo es muy similar al estudiado anteriormente. la diferencia es que la válvula wastegate se sustituye por la cápsula neumática, ambas tienen un funcionamiento parecido mientras una abre o cierra una válvula, la otra mueve un mecanismo de accionamiento de alabes. En este caso el sensor de altitud esta fuera de la ECU (unidad de control).
Otra
forma
de
controlar
la
presión
de
soplado
del
turbo:
Hasta ahora hemos visto como se usaba la presión reinante en el colector de admisión para actuar sobre la válvula wastegate de los turbos convencionales y en la cápsula neumática en los turbos de geometría variable. Hay otro sistema de control de la presión del turbo (figura de la derecha) que utiliza una bomba de vacío eléctrica (2) que genera una depresión o vacío que actúa sobre la válvula wastegate (3) a través de la electroválvula de control o actuador de presión de sobrealimentación (1). En la figura de abajo vemos el esquema de admisión, escape y alimentación de un motor Diesel Common Rail, así como su gestión electrónica. El turbo va dispuesto de forma similar a lo visto anteriormente (no esta el intercooler), pero no se ve ningún tubo que lleve la presión reinante en el colector de admisión hacia la válvula wastegate a través de la electroválvula de control. Si aparece como novedad la bomba de vacío que se conecta a través de un tubo con la electroválvula de control (actuador de presión) y otros elementos actuadores que son accionados por vació como la válvula EGR (recirculación de gases de escape). Este sistema de control de la presión del turbo tiene la ventaja frente a los anteriormente estudiados, de no depender de la presión que hay en el colector de admisión que en caso de
rotura del tubo que transmite dicha presión ademas de funcionar mal el sistema de control del turbo, se perdería parte del aire comprimido por el turbo que tiene que entrar en los cilindros y disminuye la potencia del motor sensiblemente.
1999
TFSI TFSI son las siglas de Twin-Charged Fuel Stratified Injection, (TSI TwinCharged Stratified Inyection en los coches SEAT) y puede ser traducido al español como Inyección Directa con Doble Sobrealimentacion de Gasolina, la doble sobrealimentación es proporcionada por un turbocompresor y un compresor, haciendo así una entrega de potencia mucho mas homogénea, ya que el compresor al estar conectado a la distribución actúa desde bajas revoluciones y el turbo actúa desde medias cuando tenemos suficientes gases de escape para hacerle girar. Funcionamiento El combustible es inyectado directamente en la cámara de combustión. Un inyector regula la cantidad de combustible con precisión en milisegundos entre presiones de 50 y 160 bares. Durante el proceso de inyección, el combustible evaporado provee un importante efecto enfriador en el interior del cilindro contribuyendo a una mejor carga en el cilindro, y como consecuencia la potencia de salida del motor se mejora. Por otro lado, la tendencia a traquetear del motor se ve reducida por el efecto de enfriado del turbocompresor. Esto significa que el radio de compresión de los motores TFSI puede ser más alto que el de los motores con inyección FSI o convencional. Los motores TFSI son construidos con múltiples de admisión variables de dos etapas con turbocompresor. El modo power (conducto corto) a altas velocidades de motor, contribuye a la alta potencia especifica de salida de los motores. A bajas revoluciones, el conducto largo es elegido elevando la máxima torsión por más de un 35%. Con la ayuda de un sistema de aletas en el conducto de entrada, la corriente interna en el cilindro puede ser óptimamente ajustada. En operaciones a carga parcial, una fuerte corriente asegura un consumo más bajo de combustible y bajas emisiones de gases. A plena carga, el aire es introducido con pérdidas mínimas de presión, aumentando así la torsión y la potencia de salida. La única diferencia entre los motores FSI y los TFSI es que los FSI son atmosféricos y TFSI están sobrealimentados, por lo que las características de ambos motores son muy parecidas. Este sistema lo emplean marcas del Grupo Volkswagen como Audi, Seat, Skoda y la propia Volkswagen. En los SEAT la denominacion de estos motores es TSI (Twin-Charged Stratified Inyection). VVT-I VVT-i, o la sincronización variable de válvula inteligente, es una tecnología variable de la sincronización de la válvula del automóvil desarrollada por Toyota, similar a la tecnología del i-VTEC de Honda. [editar ]Cómo funciona El sistema de Toyota VVT-i substituye la Nissan VVT ofrecido a inicios de 1991 con el motor 4A-GE 20-Válvulas. El sistema de VVT es una leva controlada hidráulicamente en dos etapas que pone en fase el sistema. VVT-i, introducido en 1996, varía la sincronización de las válvulas del producto ajustando la
relación entre la impulsión del árbol de levas (correa, tijeras-engranaje o cadena) y el árbol de levas del producto. La presión del aceite de motor se aplica a un actuador para ajustar la posición del árbol de levas. En 1998, VVT-i "dual" (ajusta los árboles de levas del producto y del extractor) primero fue introducido en el motor de 3S-GE del RS200 Altezza. VVT-i dual también se encuentra en el motor nuevo de la generación V6 de Toyota, el 3.5L 2GR-FE V6. Este motor se puede encontrar en el Avalon, RAV4, y Camry en los E.E.U.U., el Aurion en Australia, y varios modelos en Japón, incluyendo el Estima. VVT-i dual también se utiliza en el Toyota Corolla (1.6 VVT-i dual 124bhp). Otros motores duales de VVT-i incluyen el 1.8L próximo 2ZR-FE I4, que verá la puesta en práctica en la generación siguiente de Toyota de vehículos compactos. Ajustando la sincronización de la válvula, el comienzo y la parada del motor ocurren virtualmente Imperceptible en la compresión mínima, y la calefacción rápida del convertidor catalítico a su temperatura del apagado es posible, de tal modo reduciendo emisiones de HC considerablemente. Animación video de VVT-i (cortesía de PT. El motor de Toyota Astra, Indonesia) puede ser encontrado aquí [1]. [editar ]VVTL-I En 1998, Toyota comenzó a ofrecer una nueva tecnología, VVTL-i, que puede alterar la elevación de la válvula (y la duración) así como la sincronización de la válvula. En el caso del motor de 16 de la válvula 2ZZ-GE, el motor tiene 2 árboles de levas, uno funcionando en las válvulas de admisión y otro funcionando en las válvulas de escape. Cada árbol de levas tiene dos lóbulos por cilindro, un lóbulo de bajas revoluciones por minuto RPM y uno de altas revoluciones por minuto, alta elevación, lóbulo de larga duración. Cada cilindro tiene dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. Cada sistema de dos válvulas es controlado por un brazo del eje del balancín, que es operado por el árbol de levas. Cada brazo del eje de balancín tiene un seguidor del deslizador montado al brazo del eje de balancín con un resorte, permitiendo que el seguidor del deslizador se mueva hacia arriba y hacia abajo con el lóbulo alto a fin de afectar el brazo del eje de balancín. Cuando el motor está funcionando debajo de 6000 RPM, el lóbulo bajo está haciendo que funcione el brazo del eje del balancín y así las válvulas. Cuando el motor está funcionando sobre 6000 RPM, la unidad de control electronico ECU, por sus siglas en inglés, activa un interruptor de presión del aceite que empuja un perno que resbala debajo del seguidor del deslizador en cada brazo del eje de balancín. Esto en efecto, interrumpe al lóbulo alto que causa la alta elevación y una duración más larga. Toyota ahora ha cesado la producción de sus motores de VVTL-i para la mayoría de los mercados, porque el motor no cumple las especificaciones Euro IV para las emisiones. Consecuentemente, algunos modelos de Toyota se han descontinuado, incluyendo el T-Deportivo de corolla (Europa), Corolla Sportivo (Australia), Celica, el Corolla XRS, el Matriz XRS de Toyota, y el Pontiac Vibe GT, que tenía el motor 2ZZ-GE equipado.
HCCI Introducción HCCI tiene características de las dos formas más populares de combustión utilizados en motores Otto: encendido por chispa homogénea de carga ( de gasolina motor) y los motores de encendido: de encendido por compresión de carga estratificada ( motores diesel ). Como en el encendido de chispa homogénea de carga, el combustible y el oxidante se mezclan entre sí. Sin embargo, en lugar de utilizar una descarga eléctrica para encender una porción de la mezcla, la densidad y la temperatura de la mezcla son planteadas por la compresión hasta que toda la mezcla reacciona espontáneamente. De encendido por compresión de carga estratificada también depende de la temperatura y aumentar la densidad resultante de la compresión, pero la combustión ocurre en el límite de la mezcla aire-combustible, causada por un evento de la inyección, para iniciar la combustión. La característica definitoria de HCCI es que la inflamación se produce en varios lugares a la vez que hace que la mezcla aire / combustible queman casi al mismo tiempo. No hay iniciador de la combustión directa. Esto hace que el proceso inherentemente difícil de controlar . Sin embargo, con los avances en microprocesadores y una comprensión física del proceso de ignición, HCCI puede ser controlado para conseguir los motores de gasolina como las emisiones a lo largo con motor diesel -como la eficiencia. De hecho, los motores HCCI se ha demostrado que para lograr niveles muy bajos de emisiones de óxidos de nitrógeno (NO x ), sin un tratamiento posterior de convertidor catalítico . Las emisiones de hidrocarburos no quemados y el monóxido de carbono siguen siendo altos (debido a las bajas temperaturas de pico), como en los motores de gasolina, y aún debe ser tratada para cumplir con las regulaciones de emisiones de automóviles . Investigaciones recientes han demostrado que el uso de dos combustibles con reactividades diferentes (tales como gasolina y diesel) puede ayudar a resolver algunas de las dificultades de control de ignición HCCI y quemar las tasas. RCCI o encendido por compresión controlada reactividad se ha demostrado que proporciona alta eficiencia, bajas emisiones durante la operación de carga de ancho y los rangos de velocidad . Historia Motores HCCI tienen una larga historia, a pesar de HCCI no ha sido tan ampliamente implementado como encendido por chispa o de inyección diesel. Se trata esencialmente de unciclo de combustión Otto . De hecho, HCCI era popular antes de electrónica de encendido por chispa se utilizó. Un ejemplo es el foco caliente del motor que utilizó una cámara de vaporización de combustible caliente para ayudar a mezclarse con el aire. El exceso de calor combinado con la compresión inducida por las condiciones para que ocurra la combustión.Otro ejemplo es el "diesel" motor de avión modelo .
Operación Métodos Una mezcla de combustible y aire se encenderá cuando la concentración y la temperatura de los reactivos es suficientemente alta. La concentración y / o temperatura puede aumentar en varias formas diferentes: Alta relación de compresión Pre-calentamiento de los gases de inducción Inducción forzada Conservar o re-instalado los gases de escape Una vez encendido, la combustión se produce muy rápidamente. Cuando se auto-ignición se produce demasiado pronto o con demasiada energía química, la combustión es demasiado rápido y de alta en el cilindro la presión puede destruir el motor. Por esta razón, HCCI es típicamente opera a inclinarse mezclas de combustible en general. Ventajas HCCI proporciona hasta un ahorro de combustible de 30 por ciento, mientras que cumplen con los estándares de emisiones actuales. Dado que los motores HCCI son el combustible-delgado, que puede operar a una relación de compresión parecido al diesel (> 15), logrando así una mayor eficiencia de los motores convencionales de gasolina de encendido por chispa. Una mezcla homogénea de aire y combustible conduce a una combustión más limpia y menos emisiones. En realidad, ya que las temperaturas máximas son significativamente más bajos que en los motores de encendido por chispa típica, NO x niveles son casi insignificantes. Además, la mezcla de premezcla pobre no produce hollín . Motores HCCI puede funcionar con los combustibles de gasolina, combustible diesel, y alternativa más. En lo que respecta a los motores de gasolina, la omisión de las pérdidas del acelerador mejora la eficiencia HCCI. [ 4 ] [ editar ]Desventajas Alta en el cilindro picos de presión puede causar daños en el motor. Liberación de calor de alto y las tasas de aumento de presión contribuir al desgaste del motor. El evento autoignición es difícil de controlar, a diferencia del caso de ignición en el encendido por chispa (SI) y los motores diesel que son controlados por las bujías y en el cilindro los inyectores de combustible, respectivamente. [ 5 ] Motores HCCI tiene un rango de potencia pequeña, limitada a bajas cargas de los límites de inflamabilidad magra y altas cargas por las restricciones de la presión en el cilindro. [ 6 ] El monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC) pre-catalizador de las emisiones son más altas que un motor de encendido por chispa típica, causado por la oxidación incompleta (debido al evento de combustión rápida y bajas temperaturas en el cilindro) y los gases atrapados grieta, respectivamente. [ 7 ] [ editar ]Control de
El control de HCCI es un obstáculo importante para la comercialización más extendida. HCCI es más difícil de controlar que otros motores de combustión modernos populares, tales como encendido por chispa (SI) y Diesel. En un típico motor de gasolina , una chispa se utiliza para encender el combustible pre-mezclado y el aire. En los motores Diesel , la combustión se inicia cuando el combustible se inyecta en el aire comprimido. En ambos casos, el momento de la combustión es controlado de forma explícita. En un motor HCCI, sin embargo, la mezcla homogénea de aire y combustible se comprime y la combustión comienza cuando las condiciones adecuadas se alcanzan. Esto significa que no hay bien definidos iniciador de combustión que pueden ser controlados directamente. Los motores pueden ser diseñados para que las condiciones de la inflamación se produce en un momento conveniente. Para logr lograr ar el func funcio iona nam mient iento o dinám inámic ico o de un moto motorr HCCI HCCI,, el sist sistem ema a de control debe cambiar las condiciones que inducen a la combustión. Por lo tanto, el motor debe controlar bien la relación de compresión, la temperatura inducido de gas, la presión de gas instalado, la relación aire-combustible, o la cantidad de gases de escape retenidas o re-instalado. Varios métodos de control se analizan a continuación. [ editar ]la editar ]la relación de compresión variable Exis Existe ten n vari varios os méto método doss para para modu modula larr tant tanto o la rela relacción ión de comp compre resi sión ón geométrica y eficaz. La relación de compresión geométrica se puede cambiar con un émbolo móvil en la parte superior de la cabeza del cilindro. Este es el sistema utilizado en el "diesel" motores de modelo de aeronave . La relación de compresión efectiva puede ser reducido de la proporción geométrica mediante el cierre de la válvula de admisión ya sea muy tarde o muy temprano, con algún tipo tipo de varia variabl ble e de válv válvul ulas as de acci accion onam amie ient nto o (es deci decir, r, de distribució distribución n variable que permite el ciclo de Miller ). Miller ). Tanto de los enfoques mencionados anteriormente requieren cierta cantidad de energía para lograr una respuesta rápida. Además, la implementación es costosa. El control de un motor HCCI con la variable de estrategias de relación de compresión se ha demostrado eficaz. [ 8 ] El efecto de la relación de compresión en el HCCI de combustión también ha sido estudiado ampliamente. [ 9 ] [ editar ]la editar ]la temperatura de inducción variable En los los motor otores es HCCI, CCI, el caso aso de auto uto-ign -ignic ició ión n es muy muy sens ensible ible a la temp temper erat atur ura. a. Vari Varios os méto método doss han han sido sido desa desarr rrol olla lado doss para para el uso uso de temperatura para controlar el tiempo de combustión. El método más simple utiliza calentadores de resistencia al variar la temperatura de entrada, pero este método es lento (no se puede cambiar en una base de ciclo a ciclo). [ 10 ] Otra técnica que se conoce como gestión térmica rápida (FTM). Esto se logra variando rápidamente el ciclo de temperatura de la carga por el rápido ciclo de consumo de la mezcla de corrientes de aire frío y caliente. [ 11 ] También es muy costoso de implementar y se ha limitado ancho de banda asociados con la energía del actuador. [ editar ]Variable editar ]Variable porcentaje de los gases de escape Gases de escape puede ser muy caliente si se mantienen o re-instalado en el ciclo de combustión anterior o bien si recirculado a través de la ingesta como en la convencional EGRsistemas. EGRsistemas. El escape tiene un efecto dual en el HCCI de combustión. Se diluye la carga fresca, lo que retrasa la ignición y la reducción de la energía química y el trabajo del motor.Productos de combustión calientes por el contrario aumentará la temperatura de los gases en el cilindro de
encendido y avanzar. Control de la combustión de tiempo motores HCCI con EGR ha demostrado experimentalmente. [ 12 ] [ editar ]actuación editar ]actuación de la válvula variable Variable de las válvulas de accionamiento (VVA) se ha demostrado que se extienden en la región de funcionamiento HCCI, dando un mayor control sobre la hist histor oria ia de la temp temper erat atur uraa-pr pres esió iónn-titiem empo po dent dentro ro de la cáma cámara ra de combustión. VVA puede lograr esto a través de dos métodos distintos: El control de la relación de compresión eficaz: un sistema de duración variable en la ingesta de VVA puede controlar el momento en que la válvula de admisión se cierra. Si este es el centro retrasado pasado muerto inferior (BDC), la relación de compresión va a cambiar, alterar la presión en los cilindros a tiempo la historia antes de la combustión. Controlar la cantidad de gas de escape caliente retenido en la cámara de combustión: Un sistema de VVA se puede utilizar para controlar la cantidad de agua caliente de recirculación interna de gases de escape (EGR) en la cámara de combustión. Esto se puede lograr con varios métodos, incluyendo la válvula de re-apertura y los cambios en la superposición de válvulas. Al equilibrar el porcentaje de EGR enfriado externo con el EGR caliente interna generada por un sistema de VVA, puede ser posible controlar la temperatura en el cilindro. Aunque los sistemas de VVA electro-hidráulico y camless se puede utilizar para dar un gran control sobre el caso de la válvula, la componentry del de estos sistemas está complicado y caro. Los sistemas mecánicos de elevación y la duración variable de, sin embargo, aunque todavía ser más complejo que un tren de válvulas estándar, son mucho más baratos y menos complicado. Si la característica deseada VVA se conoce, entonces es relativamente fácil de configurar estos sistemas para lograr el control necesario sobre la curva de elevación de la válvula. Ver también sincronización variable de válvulas . [ editar ]Calidad editar ]Calidad variable de ignición del combustible Otro medio para ampliar el radio de acción es para controlar el inicio de la ignición y la tasa de liberación de calor [ 13 ] [ 14 ] es mediante la manipulación del combustible en sí. Esto se realiza generalmente mediante la adopción de múltiples combustibles y mezclarlos "on the fly" para el mismo motor [ 15 ] . Un ejemplo puede ser la mezcla de gasolina y el gasóleo comercial [ 16 ] , la adopción de gas natural [ 17 ] o el etanol " [ 18 ] Esto se puede lograr de varias maneras.; Combustibles mezcla antes del motor: dos combustibles se mezclan en la fase líquida, una baja resistencia a la ignición (como el combustible diesel) y un segundo con una mayor resistencia (gasolina), el tiempo de encendido se controla variando la relación de composición de estos combustibles. Combustible se entrega con un puerto o un evento de inyección directa. Tener dos circuitos de combustible: Fuel A puede ser inyectado en el conducto de admisión (inyección de puerto) y B de combustible que utilizan la inyección directa (en cilindros) de eventos, la proporción de estos combustibles se puede utilizar para control de encendido, la tasa de liberación de calor, así como emisiones de escape de gas. [ editar ]Inyección editar ]Inyección directa: PCCI o de combustión PPCI Encendido por compresión de inyección directa (CIDI) de la combustión es un medio bien establecido de tiempo de encendido y control de la velocidad de liberación de calor y se ha adoptado en los los motor otores es Dies Diese el de
combus combustió tión. n. Parcia Parcialme lmente nte pre-me pre-mezcl zclada ada de encen encendid dido o por compre compresió sión n de carga (PPCI), también conocido como encendido por compresión de carga premezclada (PCCI) es un compromiso entre conseguir el control del CIDI de la com combusti ustión ón,, per pero con con las las emis emisio ione ness de gases ases de esca escap pe del HCCI HCCI,, específicamente el hollín [ 19 ] . En un nivel fundamental, esto significa que la tasa de liberación de calor se controla la preparación de la mezcla combustible de tal manera que la combustión se produce en un período de tiempo más largo y es menos propenso a golpes. Esto se hace por el momento el caso de la inyección de tal manera que la mezcla de combustible tiene una gama más amplia de relaciones aire / combustible en el punto de ignición, por lo tanto se produce la ignición en las diferentes regiones de la cámara de combustión en diferentes momentos - reducción de la tasa de liberación de calor. Además esta mezcla se prepara de manera que cuando se produce la combustión hay meno menoss rico ricoss bols bolsilillo loss redu reduci cien endo do así así la tend tenden enci cia a a la form formac ació ión n de hollín [ 20 ] . La adopción de EGR de alta y la adopción de combustibles diesel con una mayor resistencia a la ignición (más "gasolina como") permite a los tiempos ya la mezcla antes de la ignición, por lo menos bolsillos ricos lo que resu resultlta a en la posi posibi bililida dad d de que que tant tanto o las las emis emisio ione ness de holl hollín ín y NO NOxx inferior [ inferior [ 19 ] [ 20 ] [ editar ]picos editar ]picos de presión alta y las tasas de liberación de calor En un motor típico de gasolina o diesel, de combustión se produce a través de una llama. De ahí que en cualquier momento, sólo una fracción del total de combustible se está quemando. Esto da lugar a picos de presión baja y las baja bajass tasa tasass de libe libera raci ción ón de ener energí gía. a. En HCCI HCCI,, sin sin emba embarg rgo, o, todo todo el combustible / aire se enciende y se quema casi al mismo tiempo que resulta en picos de presión alta y las altas tasas de liberación de energía. Para soportar las presiones más altas, el motor tiene que ser estructuralmente fuerte y más pesado tanto. Varias estrategias se han propuesto para reducir la velocidad de combustión combustión.. Dos combustib combustibles les diferentes diferentes,, con propiedad propiedades es de auto-ignic auto-ignición ión dife iferentes, pueden ser utiliza izados para dism isminu inuir la veloc locida idad de combustión. [ 21 ] Sin embargo, esto requiere una infraestructura importante para poner en práctica. Otro enfoque utiliza dilución (es decir, con los gases de escape) para reducir la presión y las tasas de combustión en el costo de producción de trabajo. [ 22 ] [ editar ]Poder editar ]Poder En tanto un motor de encendido por chispa y motores diesel , la energía se puede aumentar mediante la introducción de más combustible en la cámara de combustión. Estos motores pueden soportar un aumento en el poder porque la tasa de liberación de calor en estos motores es lento. Sin embargo, en los motores HCCI toda la mezcla se quema de forma casi simultánea. El aumento de la proporción de aire / combustible se traducirá en presiones pico más alto y las tasas de liberación de calor . calor . Además, muchas de las estrategias de control viables para HCCI requieren un precalentamiento de la carga térmica que reduce la densidad y por lo tanto la masa de la mezcla aire / combustible de carga en la cámara de combustión, reduciendo la potencia. Estos factores hacen que el aumento de la potencia de los motores HCCI desafiante. Una forma de aumentar el poder es el uso de combustibles con diferentes autoignición propiedades. Esto reducirá la tasa de liberación de calor y la presión pico y hará posible aumentar la relación de equivalencia. Otra forma es estratificar térmicamente la carga de manera que diferentes puntos de
la acusación comprimido tener diferentes temperaturas y se queman en diferentes momentos reducción de la tasa de liberación de calor por lo que es posible aumentar la potencia. [ 23 ] Una tercera forma es hacer funcionar el motor en modo HCCI sólo en condiciones de carga parcial y ejecutarlo como un motor diesel o de encendido por chispa en condiciones de carga completa o casi completa. [ 24 ] Dado que la investigación se necesita mucho más para aplicar con éxito la estratificación térmica en el cargo comprimido, esta última posibilidad se está estudiando con más intensidad. [ editar ]Emisiones Debido a HCCI opera en mezclas pobres, las temperaturas máximas son menores en comparación con encendido por chispa (SI) y los motores Diesel . Las temperaturas máximas bajas a prevenir la formación de NO x . Esto nos lleva a NO x las emisiones a niveles mucho menores que los encontrados en los motores tradicionales. Sin embargo, las temperaturas máximas bajas también conducen a la combustión incompleta del combustible, especialmente cerca de las paredes de la cámara de combustión. Esto da lugar a monóxido de carbono y las emisiones de hidrocarburos. Un catalizador de oxidación sería eficaz en la eliminación de las especies reguladas por el tubo de escape es aún rica en oxígeno. [ editar ]Diferencia de Knock Motor de golpear o hacer ping ocurre cuando algunos de los gases no quemados delante de la llama en un motor de encendido por chispa se inflaman espontáneamente. El gas no quemado delante de la llama se comprime como se propaga la llama y la presión en las subidas de la cámara de combustión. La alta presión y alta temperatura de los reactivos correspondientes sin quemar puede hacer que se enciendan espontáneamente. Esto provoca una onda de choque que atraviesan la región de gas y final de una onda de expansión que recorrer en la región de gas final. Las dos ondas se reflejan en los límites de la cámara de combustión e interactúan para producir alta amplitud de las ondas estacionarias . Un proceso similar ocurre en la ignición HCCI. Sin embargo, en lugar de parte de la mezcla de reactivos encendido por compresión por delante de un frente de llama, el encendido de los motores HCCI se produce debido a la compresión del pistón. En HCCI, la mezcla de reactivos se enciende todo (casi) al mismo tiempo. Dado que hay diferencias de presión muy poca o ninguna relación entre las diferentes regiones del gas, no hay propagación de la onda de choque y por lo tanto, no tocar. Sin embargo, en las altas cargas (es decir, de alta relaciones combustible / aire), golpeando la posibilidad incluso de HCCI. [ editar ]Simulación de motores HCCI El desarrollo de modelos computacionales para simular la combustión y las tasas de liberación de calor de los motores HCCI ha requerido el avance de los modelos de la química detallada [ 25 ] [ 26 ] [ 16 ] . Esto se debe a que la ignición es más sensible a la cinética química en vez de la turbulencia / aerosoles o los procesos de chispa, como son típicas en el encendido de compresión directa o inyección de los motores de encendido por chispa. Los modelos computacionales han demostrado la importancia de la contabilidad por el hecho de que la mezcla en el cilindro está en realidad en homogénea, especialmente en términos de temperatura. Esta en la homogeneidad es impulsada por la transferencia de la mezcla turbulenta y el calor de las paredes de la cámara de combustión, la cantidad de estratificación de la temperatura
determina la tasa de liberación de calor y por lo tanto la tendencia a llamar [ 27 ] . Esto limita la aplicabilidad de considerar la mezcla en el cilindro como una sola zona que resulta en la absorción de dinámica de fluidos computacional 3D y más rápida solución de densidad de probabilidad de los códigos modelo de función [ 28 ] . [ editar ]Los prototipos En agosto de 2007 no había motores HCCI se produce en escala comercial. Sin embargo, varios fabricantes de automóviles tienen en pleno funcionamiento HCCI prototipos. General Motors ha demostrado Opel Vectra y Saturn Aura a la actualización de motores HCCI. [ 29 ] Mercedes-Benz ha desarrollado un motor prototipo llamado DiesOtto , con encendido automático controlado. Se muestra en su F 700 concept car en el Salón del Automóvil de Frankfurt de 2007. [ 30 ] Volkswagen está desarrollando dos tipos de motor para el funcionamiento HCCI. El primero, llamado Sistema Combinado de Combustión o CCS , se basa en el motor del Grupo VW diesel de 2.0 litros, pero utiliza carga del producto homogéneo en lugar de la inyección diesel tradicional. Se requiere el uso de combustibles sintéticos para lograr el máximo beneficio. El segundo se llama gasolina encendido por compresión o GCI , sino que utiliza HCCI a velocidades de crucero y encendido por chispa cuando se acelera. Ambos motores han sido demostrados en Touran prototipos, y la compañía espera que estén listos para la producción en alrededor de 2015. [ 31 ] [ 32 ] En mayo de 2008, General Motors dio a Auto Express acceso a un Vauxhall Insignia prototipo equipado con un motor de 2.2 litros HCCI, que se ofrecerá junto a sus ecoFLEX gama de motores de pequeña cilindrada, turbo de gasolina y diesel cuando el coche entra en producción. Las cifras oficiales aún no están disponibles, pero la economía de combustible se espera que sea en la región de 43mpg con las emisiones de dióxido de carbono de 150 gramos por kilómetro, en la mejora de 37mpg y 180g/km producidos por el motor de gasolina de 2.2 litros actuales. El nuevo motor funciona en modo HCCI a baja velocidad o cuando se circula, el cambio a convencionales de encendido por chispa cuando se abre el acelerador. [ 33 ] En octubre de 2005, el Wall Street Journal informó de que Honda está desarrollando un motor HCCI, como parte de un esfuerzo para producir un coche híbrido de la generación siguiente. [ 34 ] De oxígeno de la combustión una empresa con sede en Reino Unido para una tecnología limpia ha producido una carga completa del motor HCCI concepto con la ayuda de Michelin y Shell [2] [ editar ]Otras aplicaciones de la tecnología HCCI de Investigación Hasta la fecha sólo ha habido pocos motores prototipo en funcionamiento en modo HCCI Sin embargo, los esfuerzos de investigación invertidos en la investigación HCCI han difundido en / resultado en avances directa de combustible y el desarrollo de motores. Algunos ejemplos son: PCCI / PPCI de combustión - Un híbrido de HCCI y la combustión diesel convencional lontananza un mayor control sobre la ignición y las tasas de liberación de calor con una menor de hollín y las emisiones de NOx [ 19 ] [ 20 ] . Los avances en el modelado de combustible - combustión HCCI es impulsado principalmente por la cinética química en lugar de la mezcla turbulenta o la
inyección, lo que reduce la complejidad de la simulación de la química que se traduce en la oxidación del combustible y la formación de las emisiones. Esto ha llevado a aumentar el interés y el desarrollo de la cinética química que describen la oxidación de hidrocarburos. Aplicaciones de mezcla de combustible debido a los avances en la modelización del combustible, ahora es posible llevar a cabo simulaciones detalladas de la oxidación de hidrocarburos del combustible, lo que permite simulaciones de prácticas, tales como los combustibles de gasolina / diesel [ 16 ] y el etanol [ 18 ] . Ahora los ingenieros pueden mezclar los combustibles prácticamente y determinar cómo se llevará a cabo en un contexto de motor.
Vehículo de combustible flexible Para vehículos que operan con otros combustibles o propulsión alternativa, véase vehículo de combustible alternativo.
Modelos típicos de automóvil brasileño de combustible flexible de varios fabricantes, llamados carros "flex", que funcionan con cualquier mezcla degasolina E20/E25 y etanol (E100). El vehículo de combustible flexible (inglés: flexible-fuel vehicle (FFV) y portugués: veículo flex en Brasil) o vehículo de dos combustibles (inglés: dual-fuel vehicle) es fabricado con un motor de combustión interna convencional de cuatro tiempos (Ciclo Otto) que tiene la capacidad de utilizar dos combustibles mezclados en un mismo depósito de combustible. El tipo de vehículo flexible más común disponible en el mercado mundial es el dotado de un motor que acepta tanto gasolina como etanol mezclados en cualquier proporción y que quema a ambos en la cámara de combustión al mismo tiempo, para lo cual la inyección de combustiblees ajustada
automáticamente por sensores electrónicos que detectan la proporción presente en la mezcla de los dos combustibles. En el caso de la tecnología brasileña, se desarrolló un software que hizo innecesario el uso de sensores adicionales para realizar este ajuste.1 En la actualidad, comercialmente sólo son vendidos automóviles y vehículos de carga liviana para operar con el motor flexible de etanol. También han sido desarrollados vehículos flexibles que funcionan con metanol como combustible, conocidos como M85, utilizados en programas demostrativos en varios países, pero principalmente en California. Hasta 2009 circulaban en el mundo más de 19 millones de vehículos flexibles usando etanol como combustible, principalmente en Brasil (9,3 millones),2 3 Estados Unidos(alrededor de 9,0 millones),4 Canadá (600 mil)5 y Europa, liderada por Suecia (181.458).6 Además, en 2009 se vendieron 183.375motocicletas flex-fuel en Brasil.7 Aunque la tecnología actual permite que los vehículos flex a etanol funcionen con cualquier proporción de gasolina sin plomo y etanol, 8 9 en los Estados Unidos y Europa los motores son optimizados para operar con una mezcla máxima de etanol anhidro del 85% (E85).10 Este límite es fijado en la práctica para evitar problemas de arranque con el motor frío durante temporadas o lugares con clima frío,11 y el contenido de etanol es reducido durante el invierno para E70 en Estados Unidos12 13 y para E75 en Suecia.14Brasil, con un clima más caliente, desarrolló y comercializa vehículos capaces de operar con cualquier mezcla de etanol hasta un 100% de etanol hidratado ( E100), sin embargo, como la gasolina pura no se vende en el país desde 1993, los vehículos flex brasileños realmente operan con cualquier mezcla de gasohol E20 a E25 hasta E100. Para evitar problemas de arranque en clima frío, los vehículos flex fabricados en Brasil cuentan con un pequeño tanque auxiliar que almacena gasolina y que es inyectada para el arranque en frío cuando la temperatura ambiente es inferior a 15 °C.15 La tercera generación de motores flex lanzados en 2009 permiten prescindir del tanque auxiliar para el arranque en frío.16 17 Terminología
En Brasil los vehículo de combustible flexible son identificados por el logotipo ornamental en la parte exterior del auto, la calcomanía adhesiva en la compuerta del surtidor de combustible y el logo en el motor flex. A pesar de que también existen vehículos flex que utilizan metanol como combustible, por la amplia aceptación que han tenido en el mundo los vehículos flexibles que utilizan etanol, el uso común del término "vehículo flexible" se volvió sinónimo de vehículo flexible que usa etanol como combustible.18 8 19 20 21 Estos vehículo son conocidos también como
"flexifuel" en Europa, como "flex-fuel" o vehículos E85 en Estados Unidos. En Brasil son popularmente conocidos como vehículos "total flex" o simplemente "flex". Los fabricantes de autos, en especial en los mercados brasileño y europeo, utilizan logotipos ornamentales o calcomanías adhesivas para identificar sus modelos de combustible flexible, con alguna variante de de la palabra "flex", tales como Volvo Flexifuel, o Volkswagen Total Flex, o Chevrolet FlexPower o Renault Hi-Flex. Ford vende su modelo Focus en Europa como Flexifuel y como Flex en Brazil. En los Estados Unidos solamente los modelos más recientes utilizan el color amarillo brillante en la tapa del surtidor de combustible con las palabras "E85/Gasoline" escritas en la tapa con el propósito de diferenciar los modelos flex E85 de los vehículos que solo usan gasolina.22 23 24 Posteriormente GM introdujo un logotipo ornamental en la parte posterior de los vehículos con el texto "Flexfuel/E85 Ethanol".25 26 Los vehículos de combustible flexible almacenan dos combustibles mezclados en el mismo tanque de depósito y se basan en sistemas desarrollados específicamente para dos combustibles (Inglés: dual-fuel vehicle) que abastecen ambos combustibles dentro de la cámara de combustión al mismo tiempo en proporciones variables de cada combustible. Los dos combustibles más comunes utilizados en los vehículos flex disponibles comercialmente son la gasolina sin plomo y el etanol. Los vehículos flex a etanol pueden operar con gasolina pura, etanol puro E100) o cualquier combinación de los dos combustibles.19 20 27 El metanol también ha sido mezclado con gasolina en vehículos flex, y tales vehículos son conocidos como vehículos de combustible flexible M85, pero su uso ha sido limitado a proyectos de demostración y pequeñas flotas de órganos públicos, principalmente en California.28
Taxi flex brasileño adpatado para operar como bicombustible con gas natural comprimido. Los cilindros del GNC están ubicados en la parte inferior trasera del vehículo. [editar ]Bicombustible Artículo principal: Gas natural vehicular Artículo principal: Vehículo de hidrógeno Aunque en el uso cotidiano el vehículo de combustible flexible ( Inglés: dual-fuel vehicle) con frecuencia también es conocido como vehículo bicombustible, técnicamente los vehículos flex son diferentes de los vehículos dotados de motor bivalente o vehículos bicombustible (Inglés: bi-fuel vehicle). En los vehículos flex los dos combustibles son mezclados en el mismo tanque e inyectados simultáneamente al motor, mientras que los vehículos bicombustible utilizan un tanque separado para cada combustible y el motor quema solo un combustible a la vez. Como segundo combustible normalmente se utiliza gas natural (GNV), gas licuado del petróleo (GLP), o hidrógeno,29 y durante la operación es posible intercambiar de gasolina al segundo combustible y viceversa, en forma manual o automática.19 20 30 El vehículo bicombustible
más común utilizado en Europa, América del Sur , Pakistán, Italia, India, China e Irán es el que opera con gas natural (GNV).31 32 Argentina y Brasil son los países con las mayores flotas de bicombustibles a GNV, con 1,69 millones y 1,56 millones de vehículos en cada país respectivamente en 2008.3334 La adaptación de vehículos con motor de gasolina a este tipo de vehículo bicombutible a gas natural es común entre los taxis de las principales ciudades de estos países.
El Fiat Siena Tetrafuel 1.4 es un automulticombustible fabricado para operar como un vehículo flex con gasolinapura, o gasohol E20 a E25, o etanol puro (E100); o como un bicombustible conCNG. [editar ]Multicombustible Los vehículos multicombustible son los que funcionan con más de dos combustibles. En Brasil también han sido lanzados al mercado vehículos multicombustibles que combinan la tecnología flex con el uso alternativo de gas natural. En 2004 la General Motors de Brasil introdujo elChevrolet Astra 2.0 con un motor flex "MultiPower" diseñado para usar como combustibles el CNG, etanol puro y gasolina (E20-E25). El automóvil fue comercializado para el mercado de vehículos de servicio taxi, y la alternancia entre combustibles era realizada manualmente por medio de un interruptor. 35 36 37 En 2006 Fiat de Brasil introdujo el Fiat Siena Tetra fuel, un vehículo capaz de operar con hasta cuatro combustibles desarrollado por Magneti Marelli de Brasil.38 39 Este automóvil puede operar como un vehículo flex con 100% de etanol hidratado (E100); o con el gasohol brasileño estándar (E-20 a E25); 40 o con gasolina pura sin etanol (aunque no se vende en Brasil desde 1993, 41 pero que todavía es usada en los países vecinos); o con gas natural vehicular. El Siena Tetrafuel fue fabricado para cambiar automáticamente de cualquier mezcla de gasoline o etanol a GNV, en función de la potencia requerida por las condiciones de la vía.42 En Brasil también existe otra opción común entre los autos dedicados al servicio de taxi en São Paulo y Río de Janeiro, que consiste en adaptar un vehículos flex E20/E25-E100, para funcionar con gas natural (GNV). Estos vehículos tricombustible también son conocidos como carros flex bicombustible.43
Vehículo de prueba Ford Escape Plug-in Hybrid es un híbrido enchufablede combustible flexible E85.
[editar ]Híbrido flex Artículo principal: Vehículo híbrido eléctrico El vehículo híbrido eléctrico flex y el híbrido enchufable flex son vehículos híbridos dotados con motor de combustión interna de tecnología flex capaz de operar con gasolina convencional, E85 o E100 para recargar las baterías que alimentan la energía del motor eléctrico que impulsa o se alterna en la propulsión del vehículo.44 Como parte de un proyecto piloto, Ford desarrolló en 2008 el primer híbrido enchufable de combustible flexible para uso del Departamento de Energía de los Estados Unidos , un Ford Escape Plug-in Hybrid, el cual utiliza combustible E85.45 ElChevrolet Volt de la General Motors es un automóvil híbrido de propulsión en serie que se espera sea lanzado en el mercado de Norteamérica a finales de 2010.46 El Volt sería el primer híbrido enchufable flex comercialmente disponible en el mundo diseñado para adaptarse a los diferentes combustibles limpios utilizadas en varios mercados mundiales, como Estados Unidos (E85), Brasil (E100) o Suecia (metanol o diésel limpio).4748 49 [editar ]Historia
El modelo Ford T fue el primer vehículo comercial de combustible flexible. Existió una versión que permitía operar el auto con gasolina o etanol, o una mezcla de ambos.
El VW Gol 1.6 Total Flex modelo 2003 fue el primer vehículo de combustible flexible producido y comercializado enBrasil, con capacidad para operar con cualquier mezcla de gasohol E20/E25 y etanol hidrato (E100).
Crecimiento histórico de la producción de vehículos livianos en Brazil entre 1979 y 2010 por tipo de combustible: alcohol puro, flex y gasolina. 2 3 El primer vehículo comercial de combustible flexible vendido en el mundo fue el Ford T, producido desde 1908 hasta 1927. El auto era fabricado con un carburador de inyección ajustable que permitía el uso de gasolina, etanol o una combinación de ambos.50 51 52 Otros fabricantes de vehículos también ofreceron motores capaces de operar con etanol. 9 Henry Ford abogó por el uso del etanol como combustible para los automóviles, inclusive durante la época de la ley seca o prohibición. Sin embargo, el combustible que prevaleció fue la gasolina debido al bajo costo del petróleo, hasta que tuvo lugar la crisis del petróleo de 1973, que además de altos precios resultó en escasez de la gasolina en varios países y creó conciencia sobre los peligros de la dependencia del petróleo. Esta crisis abrió una nueva oportunidad para el uso del etanol y otroscombustibles alternativos, tales como el metanol, los combustibles gasificados como el gas natural vehicular (GNV) y el gas licuado del petróleo (GLP), así como del hidrógeno.9 28 El etanol, el metanol y el gas natural GNV son los tres combustibles alternativos que recibieron mayor apoyo gubernamental, permitiendo el desarrollo de vehículos comercialmente viables en varios países del mundo. Desde la segunda mitad de los setenta, y como respuesta a la primera crisis del petróleo, el gobierno brasileño implementó el Programa “Pró-Álcool” (Portugués: "Programa Nacional do Álcool"), una iniciativa de alcance nacional financiada por el gobierno para lograr una reducción progresiva de todos los vehículos de combustible derivado del petróleo y orientado a la sustitución de la gasolina por el etanol producido a partir de la caña de azúcar .53 La primera medida fue establecer la mezcla de alcohol anhidro con gasolina convencional, conocida como gasohol. Esta mezcla es utilizada desde entonces, y el contenido de etanol desde 1993 está fijado por ley para fluctuar entre E20 y E25, dependiendo de los resultados de la cosecha de caña de azúcar , el principal insumo para producir el etanol brasileño. 41 Desde julio de 2007 está en vigencia la mezcla con 25% of alcohol ( gasohol E25).40 En julio de 1979, y como respuesta a la segunda crisis del petróleo, fue desarrollado el primer vehículo con combustible de etanol puro, el Fiat 147.53 54 El gobierno brasileño impulsó la industria del etanol como combustible mediante tres medidas importantes: compras garantizadas de la empresa petrolera estatal Petrobras; préstamos con intereses de bajo costo para las empresas del sector agro industrial del etanol; y precios fijos para la gasolina y el etanol. Después de alcanzar una flota de más de 4 millones de vehículos operando con etanol puro, al final de los años ochenta el uso de vehículos E100 comenzó a declinar bruscamente debido a que aumentos en los precios de la azúcar provocaron escasez del combustible E100. Tras extensivas investigaciones, un segundo impulso al etanol como combustible tuvo lugar en mayo de 2003, cuando la subsidiaria brasileña deVolkswagen inició la producción comercial del primer vehículo completamente flexible, el Gol 1.6 Total Flex. Varios meses después fue seguido por modelos de otras fabricantes de automóviles brasileñas, y desde 2008 Chevrolet, Fiat, Ford, Peugeot, Renault, Volkswagen, Honda,Mitsubishi, T oyota and Citröen fabrican modelos populares y algunos de lujo de automóviles y vehículos de carga liviana con motor de combustible flexible, aceptando gasolina y etanol en cualquier proporción. 55 La adopción de los vehículos flex
con etanol como combustible alternativo fue tan exitosa, que la producción de vehículos flex pasó de alrededor de 40 mil unidades en 2003 a 1,7 millones en 2007.3 Esta rápida adopción de la tecnología flex por parte de los usuarios fue facilitada por la red de distribución de combustible existente, de 27.000 puestos de gasolina por todo el país en 1997 con por lo menos una bomba para venta de etanol, una herencia del Programa Pró-Álcool.56 En los Estados Unidos, el apoyo inicial para desarrollar combustibles alternativos por parte del gobierno fue también como respuesta a la crisis del petróleo de 1973, y posteriormente, con el objetivo de mejorar la calidad del aire. El desarrollo de combustible líquidos tuvo preferencia sobre los gaseosos no solo porque tienen una mejor densidad de energía por volumen sino que también porque son más compatibles con los sistemas de distribución de combustibles y los motores existentes, evitando así un distanciamiento de las tecnologías existentes y aprovechando los vehículos y la infraestructura existente.28 California fue el estado que lideró la búsqueda por alternativas sostenibles con interés particular en el metanol. Ford Motor Company y otras fabricantes automotores estadounidenses respondieron al pedido de California de desarrollar vehículos con etanol como combustible. En 1981, Ford entregó 40 autos Escort que funcionaban con metanol puro (M100) al Condado de Los Ángeles, sin embargo, solo cuatro estaciones de abastecimiento fueron habilitadas.28 El mayor reto para el desarrollo de la tecnología del vehículo con alcohol como combustible fue perfeccionar los materiales que fueran compatibles con la mayor reactividad química del combustible. El metanol fue un reto aún mayor que el etanol, pero, afortunadamente, la experiencia previa de Brasil en la producción de vehículos que utilizaban etanol puro como combustible, fue transferida al metanol. El éxito de la pequeña flota experimental de vehículos M100 llevó al Estado de California a solicitar más vehículos, principalmente para la flota estatal. En 1983 Ford construyó 582 vehículos M100 vehicles, 501 fueron para California, y los restantes para Nueva Zelandia, Suecia, Noruega,Reino Unido y Canadá.28
El Ford Taurus modelo 1996 fue el primer vehículo con combustible flexible producido con versiones capaces de utilizar etanol (E85) o metanol (M85), mezclados con gasolina. Como respuesta a la falta de infraestructura para abastecer los vehículos, Ford comenzó el desarrollo de vehículos flexibles en 1982, y entre 1985 y 1992, 705 vehículos flexibles experimentales fueron construidos y entregados a California y Canadá, incluyendo el Escort 1.6L, el Taurus 3.0L y el LTD Crown Victoria 5.0L. Estos vehículos podían operar con gasolina or metanol con el mismo sistema de combustible. En la época fueron aprobadas leyes para dar incentive a la industria automovilística estadounidense para iniciar la producción de vehículos flexibles, la cual comenzó en 1993 cuando Ford produjo vehículos flex M85. En 1996, el nuevo vehículo flexible Ford Taurus fue desarrollado, con versions capaces de operar methanol o etanol mezclados con gasolina, M85 y
E85 respectivamente.28 57 Esta versión de etanol del Taurus fue la primera producción commercial de los vehículos flexi E85.58 El impulso de los programas de producción de vehículos flexibles continuó en Estados Unidos, aunque al final de los años noventa, el énfasis se dio a la versión E85, tal y como continúa hoy en día.28 El etanol fue preferido sobre el metanol debido al gran apoyo de la comunidad de agricultores y gracias a los programas de incentivos y subsidios a la producción de maíz.59 Suecia también hizo pruebas con vehículos flexibles M85 y E85, sin embargo, también se impuso la prioridad de las políticas agrícolas, y al final la preferencia fue dada a los vehículos flexible con etanol como combustible.60 La demanda por el etanol producido del maíz en los Estados Unidos fue incentivada por el descubrimiento al final de los años noventa de que el methyl éter metil tert-butílico (MTBE), un aditivo oxigenante de la gasolina estaba contaminando los mantos acuíferos.9 61 Debido al riesgo de demandas legas costosas y generalizadas y gracias a la prohibición del uso de MTBE establecida en 20 estados hasta 2006, la rápida sustitución del MTBE abrió un nuevo mercado para el combustible etanol.9 Este cambió ocurrió en el momento en que los precios del petróleo estaban aumentando rápidamente. Como consecuencia, en 2006 casi el 50% de la gasolina utilizada en Estados Unidos contiene etanol en diferentes proporciones, y el crecimiento de la producción ha sido tan rápida que Estados Unidos se convirtió en el mayor productor de etanol del mundo, desplazando del primero lugar a Brasil en 2005.62 63 Este cambio en la demanda de combustibles también contribuyó al rápido aumento en la producción y ventas de vehículos flexibles E85 ocurrida a partir de 2002 en los Estados Unidos.64 Combustibles alternativos, futuro del transporte
Como la era de los dinosaurios, la de los combustibles fósiles tiene sus días contados y la industria automotriz trabaja arduamente para desarrollar sustitutos. Desde la década de los 70 esta industria cambió sus enfoques sobre los combustibles. El alza del precio del petróleo en aquella época, en primera Ford se ha orientado hacia el instancia, y el énfasis en la preservación del desarrollo de combustibles medio ambiente, en segunda, fueron detonantes para orientarla hacia la búsqueda de combustibles orgánicos. alternativos. El petróleo es finito y se sabe hasta la saciedad que su inventario disminuye paulatina pero inexorablemente, a pesar de haber yacimientos potencialmente grandes sin explorar en la actualidad. La crisis del petróleo golpeó tanto a los constructores de autos como tan sólo lo
había hecho la gran quiebra de los años 30. En este sentido, la investigación y desarrollo de nueva tecnología es el seguro de vida de las marcas. E indudablemente, adelantarse a los hechos no sólo protege a los fabricantes, sino también puede darles una ventaja competitiva para ganar la carrera por llegar primero al consumidor, cuando este último ya tiene conciencia de los riesgos que enfrenta su bolsillo. En términos generales el público es vulnerable a la inestabilidad de precios, más que al incremento final. En otras palabras, la fluctuación provoca incertidumbre e inseguridad, pero cuando el precio del combustible se estabiliza, aunque sea más alto, lo acepta y vive con él. Baste recordar las actitudes causadas por el incremento del último semestre de 2005: algunos dueños de autos con motores de ocho cilindros estuvieron a punto de venderlos a un precio más bajo que el real de mercado, otros preguntaban constantemente sobre vehículos diesel, las autoridades aceleraron los estudios sobre combustibles alternativos y algunos especularon con los precios futuros en la fijación de costos de producción. Al terminar la tendencia al alza, desde luego con un precio incrementado en más del 25 por ciento, se volvió a la calma: se siguen utilizando los carros de ocho cilindros y su demanda continúa, las autoridades con su visión de corto plazo cancelaron el desarrollo de los programas de uso de combustibles alternativos, los vehículos diesel han perdido buena parte de su atractivo económico, pero los precios de los servicios y bienes con intereses en el transporte subieron. El presente Según los expertos, el diesel es el combustible tradicional con mayor probabilidad de eficiencia. Es Tanto el almacenaje decir, de los tradicionales será el último en ser utilizado, como el transporte de sobre todo en sistemas que combinen otros productos. hidrógeno requieren instalaciones y equipo A la utilización de variadas fuentes se le llama “Flex”, especial. como en los vehículos cuyo funcionamiento necesita dos tipos de combustible: gas propano y gasolina o gasolina y alcohol. Los “Multiflex” son los capaces de moverse con gasolina, alcohol y gas propano. Los expertos en este tema son los brasileños, quienes han incursionado en ese campo con bastante éxito. Esta idea no es nueva, porque ya en la Segunda Guerra Mundial se usaron camiones y vehículos de asalto con motores tolerantes a varios tipos de combustibles y de distintas calidades. En principio los vehículos de gasolina pueden utilizar hasta cerca de un 15 por ciento de alcohol mezclado con gasolina, sin ninguna modificación al motor. Para los expertos, la utilización de alcohol puede ser muy útil como un “amortiguador de costo”, cuando hay variaciones del precio del petróleo, para no trasladar directamente las oscilaciones del costo del crudo al transportista.
El mayor obstáculo a vencer por la tecnología multiflex es la falta de infraestructura de distribución. Este paso ya se ha dado en otros países, por ejemplo, en Argentina y Brasil las estaciones de servicio expenden más gas propano que gasolina o diesel. El uso de biodiesel es, básicamente, la sustitución de tal combustible por aceites vegetales de algodón, girasol o soya, entre otros. Desde la perspectiva del reciclaje esto es muy útil, porque ofrece una oportunidad beneficiosa a los aceites utilizados por las cadenas de comida rápida, restaurantes y fábricas de bocadillos, empero, como único método de soporte al transporte su aplicación es reducida debido a la poca cantidad de aceite reciclable generado para un parque vehicular grande y, también, porque el costo de producirlo con ese fin es muy alto. La otra gran tendencia actual es la electricidad. El primer auto eléctrico de la época moderna fue el EV-1 (Electric Vehicle) de General Motors Company. Este carro lanzado en 1993, como una prueba de mercado, fue retirado cerca de una década después. Los mayores problemas que confrontan los autos eléctricos son su reducida autonomía, por el peso de sus pilas El despacho de hidrógeno se hace recargables y la transferencia del uso de por medio de sistemas altamente combustibles tradicionales. sofisticados. Si bien los ecologistas aplauden el uso de la electricidad como fuente de energía, cuestionan la forma en que se desechan las pilas cuando han llegado al fin de su vida útil. Y con respecto al segundo punto puede resumirse así: la electricidad tomada para el auto pudo haber sido producida con generadores que consumen búnker o diesel, de manera que sólo se trasladó el consumo de combustibles fósiles a otro eslabón de la cadena. Las celdas solares, como fuente de energía para el transporte, no son prácticas porque se requiere una amplia superficie de exposición a la luz solar para mover un vehículo de poco peso. Por tal razón, por sí solas, únicamente han sido utilizadas en carreras experimentales y procesos de aprendizaje en la ingeniería automotriz. La mejor solución ha sido el auto híbrido con dos motores, uno de gasolina y otro eléctrico. Sin lugar a dudas es el vehículo actual con mayor aprovechamiento energético. Una rápida y sencilla explicación de su operación es que utiliza el motor de gasolina cuando el conductor demanda alta de fuerza y potencia. El BMW H2R ostenta el récord La fricción es aprovechada para cargar las de velocidad logrado por un baterías del motor eléctrico, incluso cuando el carro de hidrógeno. auto frena. Por otro lado, su motor eléctrico funciona cuando se marcha en crucero, en bajadas o en paradas. La gestión de
