Combustibles empleados en motores Otto

Gasolina, Bioetanol, Gas Natural, GLP (Gas Licuado Petróleo), Biogás

Características

Gasolina

• Poder antidetonante: Capacidad de ser comprimida antes de que se autoinflame.
• Poder calorífico: Capacidad para generar calor.
• Volatilidad: Capacidad para evaporarse.
• Densidad: Relación entre la masa de la gasolina y el volumen que ocupa. A mayor densidad, mayor rendimiento.
• Pureza: Gasolina libre de impurezas. Esto evita la formación de productos corrosivos en el interior del motor, como el ácido sulfúrico, que puede dañar componentes.

Aditivos Gasolina

• Anticorrosivos: Neutralizan los ácidos que pueden provocarse por el contenido en azufre y protegen los elementos metálicos de la oxidación.
• Detergentes: Mantienen limpios los conductos del sistema de alimentación y la cámara de combustión.
• Antiemulsionantes: Evitan la formación de emulsiones debidas a la presencia de agua en la gasolina.
• Modificadores de fricción: Reducen las pérdidas de energía por rozamiento entre los elementos metálicos del sistema de alimentación.
• Estabilizantes: Mantienen las propiedades de los compuestos de la gasolina durante el almacenamiento.

Bioetanol

Alcohol obtenido a partir de la fermentación de la caña de azúcar, remolacha o melaza, también a través de la hidrólisis de otros elementos. Se emplea como aditivo para mejorar el índice de octano.

Gas Natural

Mezcla de hidrocarburos en estado gaseoso, siendo el metano el gas predominante (entorno al 80%). Puede emplearse en motores de gasolina y su índice de octano es muy elevado (por encima de 130).

GLP

Consiste en una mezcla de propano y butano al 60/40% respectivamente, obtenida del petróleo y como residuo del gas natural. Se puede utilizar en motores de gasolina modificando el sistema de alimentación. Ventajas: octanaje superior a 100.

Biogás

Mezcla de gases siendo predominante el metano y el dióxido de carbono, procedente de la composición de materia orgánica. Se puede emplear en motores de gasolina por tener un octanaje superior a 160. Pérdida de rendimiento frente a otros combustibles: 10%.

Elementos del circuito de aire

• Conductos de admisión
• Filtro de aire

Características del filtro de aire

• Gran capacidad filtrante y poder de acumulación.
• Mínima pérdida de carga para que la restricción al paso del aire sea la menor posible y no afecte al llenado del motor.

Circuito de combustible

• Depósito
• Filtro de gasolina
• Bomba

Circuito de mezcla

• Carburador
• Colector de admisión
• Cámara de combustión

Evitar la formación de bolsas de vapor

• Evitar la transferencia de calor a la bomba de combustible.
• Controlar la temperatura del combustible.
• Separar el combustible vaporizado.

Sistema J-Jetronic

• Mecánica: Los inyectores se abren de forma mecánica.
• Multipunto: 1 inyector por cilindro.
• Indirecta: Inyección del combustible antes de la válvula de admisión.
• Continua: Los inyectores introducen combustible constantemente.
• Simultánea: Todos los inyectores introducen combustible a la vez.

Circuito de aire

El aire atmosférico es aspirado, pasa por el filtro, pasa por el medidor de caudal y después por la mariposa de gases que regula la carga del motor.

Circuito de combustible

El combustible es aspirado del depósito por una bomba eléctrica de rodillos o una bomba eléctrica previa instalada en conjunto con el aforador del depósito. El combustible es enviado a la bomba principal (normalmente de rodillos), que va instalada en un soporte metálico junto al acumulador de presión y al filtro de combustible. La bomba es controlada mediante un relé taquimétrico.

Modos de funcionamiento del relé taquimétrico

• Contacto puesto: Temporizador incorporado para alimentar la bomba de combustible durante 2 segundos.
• Durante la fase de arranque: Con la llave en posición de arranque, el relé alimenta la bomba tomando la señal por el terminal 50.
• Motor en marcha: El relé alimenta la bomba, recibiendo la señal de mando a través del borne 1, por donde detecta que el motor está girando.

Funcionamiento del actuador electrohidráulico

• Enriquecimiento de la mezcla: La unidad de control detecta que es necesario enriquecer la mezcla y aumenta el valor de la corriente de alimentación a la electroválvula.
• Empobrecimiento de la mezcla: La unidad de control considera que debe empobrecer la mezcla y disminuye la corriente de alimentación.
• Corte de combustible: Si la unidad de control invierte la polaridad de la alimentación a la electroválvula, ésta hace que la placa rebote y se separe completamente del conducto de entrada de combustible. La presión en las cámaras de combustión se eleva en gran medida, haciendo que la membrana se deforme hacia arriba hasta cerrar el paso del combustible dirigido a los inyectores.

Inyección electrónica monopunto

Un único inyector para todos los cilindros, inyecta la gasolina antes de la mariposa de gases. Su funcionamiento se basa en la información que diversos sensores ofrecen a la unidad de control, en función de las condiciones operativas del motor.

Inyección indirecta electrónica multipunto

Disponen de un inyector por cada cilindro que introduce la gasolina antes de la válvula de admisión. A diferencia de la inyección mecánica, los inyectores se activan de forma eléctrica, siendo su funcionamiento controlado por la unidad de control.

Gestión del motor con inyección indirecta multipunto

Además de intermitente, puede ser:

• Simultánea: Los inyectores se activan simultáneamente, abriendo una vez por cada vuelta del cigüeñal. El ciclo comienza poco antes de que el pistón del cilindro 1 alcance el PMS.
• Semisecuencial: El orden de inyección se agrupa por pares de cilindros.
• Secuencial: Activación de los inyectores de forma independiente. Cada inyector abre una vez por ciclo, poco antes de la apertura de admisión y en el orden de encendido.

Elementos de la inyección indirecta multipunto

• Circuito de aire
• Circuito de combustible: Bomba de combustible, rampa de inyección, regulador de presión, inyectores, inyector de arranque en frío.

Presión de los inyectores

• Indirecta: entre 2-5 bar
• Directa: 70-350 bar

Circuitos de inyección directa

• Baja presión: Bomba eléctrica, inyección de gasolina, filtro de gasolina, regulador mecánico de presión, tubería hasta la bomba de alta.
• Alta presión: Bomba de alta presión mecánica, rampa de inyección (metálica de acero o fundición de hierro o incluso fundición de aluminio), sensor de presión de gasolina, regulador eléctrico de inyectores.

Tipos de bomba de alta presión

• Bomba de cilindro único y dosificación regulada
• Bomba de tres émbolos
• Bomba de émbolo accionada por disco oscilante

Tipos de inyectores

• Electromagnéticos
• Piezoeléctricos

Forma de inyección

• Guiada por pared: Los inyectores introducen el combustible a 120 bar sobre la cabeza del pistón y, por su forma, es dirigido hacia la bujía de encendido.
• Chorro cónico: Necesita la instalación de inyectores con apertura de aguja hacia el exterior. El inyector se sitúa en el centro de la cámara de combustión y la bujía próxima a él.

Estrategia de inyección

• Modo estratificado: El motor trabaja en este modo a bajos-medios niveles de carga y régimen de giro. El factor lambda (λ) oscila entre 1,6-3, con una mezcla rica en las proximidades de la bujía y pobre según se aleja de ella.
• Homogéneo pobre: Entre el modo estratificado y el homogéneo, existe una mezcla homogénea porque está repartida, y pobre porque la relación λ es de aproximadamente 1,55.
• Modo homogéneo: Motor a plena carga o plena potencia, con una mezcla estequiométrica (λ=1).

Precalentamiento del catalizador

Para acelerar el calentamiento del catalizador, situándolo rápidamente a su temperatura óptima de trabajo, se maximiza el rendimiento en el tratamiento de las emisiones contaminantes.

Modo plena carga

Dos inyecciones: una en la fase de admisión con 2/3 del combustible necesario y otra al inicio de la carrera de compresión.