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Un motor más eficiente
Una nueva versión del motor de combustión interna, que podría reducir significativamente el consumo de gas, podría ser sorprendentemente práctica y fácil de implementar, según hallazgos recientes de investigadores del MIT. Las pruebas en un prototipo basado en la tecnología, que permite que los motores cambien entre la tecnología convencional y el nuevo tipo de combustión que ahorra gas, muestran que no requiere un combustible especial y que los motores que utilizan la tecnología pueden fabricarse a bajo costo con automóviles convencionales. partes.
Quema limpio: Un nuevo motor de gasolina sin chispa podría reducir significativamente el consumo de combustible. En un motor convencional (arriba), una bujía enciende una mezcla de combustible y aire. En un diésel (en el medio), el combustible se enciende cuando se inyecta en aire comprimido caliente. Una alternativa a ambos se llama encendido por compresión de carga homogénea (abajo). Aquí, se comprime una mezcla de combustible y aire hasta que se quema. Debido a que el combustible y el aire están premezclados, se queman de manera más uniforme que en un motor diesel, produciendo mucho menos hollín y óxido de nitrógeno.
La tecnología de ahorro de gas, denominada ignición por compresión de carga homogénea, o HCCI, utiliza una forma de combustión que es mucho más eficiente que la ignición por chispa convencional. En algunas condiciones, puede reducir el consumo de combustible en un 25 por ciento, dice William Green , profesor de ingeniería química en el MIT y coautor del nuevo estudio. Eso es muy similar a la eficiencia de un motor diesel, que también logra la combustión por compresión en lugar de una chispa. Pero a diferencia de los motores diésel, el HCCI produce una combustión más uniforme y, por lo tanto, es mucho más limpio. Un sistema que combina HCCI con combustión convencional podría mejorar la economía de combustible en unas pocas millas por galón en promedio, dice Green.
Varios grupos de investigación están trabajando en el nuevo tipo de combustión. Volvo, por ejemplo, ha construido un sistema híbrido que puede cambiar entre encendido por chispa convencional y HCCI. Sin embargo, algunos expertos esperaban que el nuevo tipo de motor requiriera un combustible especial.
La investigación del MIT muestra que un motor HCCI puede funcionar con cualquiera de las variedades de gasolina que se venden en América del Norte, lo que hace innecesario un combustible especial. Los investigadores probaron una variedad de diferentes gasolinas fabricadas en diferentes refinerías. Descubrieron que el motor HCCI era menos sensible al combustible de lo que la gente temía, dice Green.
Si bien el HCCI tiene varias limitaciones de rendimiento, estas se pueden abordar mediante un enfoque híbrido, en el que un motor podría cambiar entre HCCI y encendido por chispa convencional. El uso de piezas ya fabricadas en serie podría hacer que sea relativamente económico construir un híbrido de este tipo, dice Green.
En los motores de gasolina convencionales, una chispa enciende una mezcla de combustible y aire en una cámara de combustión, creando una explosión que impulsa un pistón. Si bien esto sucede de manera muy eficiente cuando el motor está trabajando duro, es menos eficiente con cargas más bajas, como durante el crucero, cuando se bombea menos gasolina a la cámara de combustión. En estos momentos, para mantener la relación de combustible a oxígeno optimizada, se crea un vacío parcial en la cámara. Se necesita energía adicional para hacer este vacío, lo que disminuye la eficiencia del motor.
La tecnología HCCI evita el uso de una aspiradora que desperdicia energía. En cambio, los gases calientes de un ciclo de combustión anterior permanecen en la cámara; el motor usa una combinación de calor de estos gases calientes y calor generado al comprimir la mezcla para elevar las temperaturas lo suficientemente altas como para que la mezcla explote.
Pero si la temperatura del motor es demasiado baja, como cuando se arranca o se opera con cargas muy bajas, la mezcla no se calienta lo suficiente como para arder. Y a cargas elevadas, cuando la temperatura es alta, la mezcla puede arder demasiado pronto, sin sincronizar con el ciclo del motor, provocando un fenómeno potencialmente dañino llamado detonación. Las diferencias en los combustibles también pueden afectar con precisión cuando la mezcla se quema.
El sistema híbrido cambia entre las dos formas de combustión. Para hacer esto, es necesario cambiar la forma en que el motor se ocupa de los gases quemados. Durante la combustión por chispa, los gases se expulsan a través de una válvula abierta. En HCCI, el tiempo de apertura de esa válvula se cambia para que se cierre antes de que los gases escapen por completo, atrapándolos dentro.
John Heywood , profesor de ingeniería mecánica en el MIT que no participó en este trabajo, dice que HCCI podría eventualmente proporcionar beneficios aún mayores a medida que los investigadores encuentren formas de adaptar el motor para que puedan usarlo para una gama más amplia de cargas. Además, podría usarse en combinación con otras tecnologías de ahorro de gas que ya están disponibles en muchos vehículos. La medida en que HCCI se puede combinar con otros enfoques podría determinar qué tan ampliamente se adopte, sugiere Heywood.