Cómo conseguir que los motores de gasolina sean más limpios

Las partículas son la ruina de los motores de inyección directa de combustible, pero aumentar la presión y otras innovaciones pueden resolver esto. Es importante destacar que los nuevos sistemas de inyección de alta presión hacen que los motores de gasolina sean aún más limpios y puedan cumplir con los protocolos de emisiones como el WLTP.

La inyección directa de gasolina (también conocida como inyección directa de gasolina o GDI) se está convirtiendo rápidamente en el mejor amigo de los fabricante de automóviles. Proporciona una mejor economía de combustible y menos emisiones de CO2 al tiempo que mejora el par motor a baja potencia, pero, como la mayoría de las cosas, no es un sistema perfecto.

Los motores GDI generan más partículas en número y masa que un motor de inyección de puerto convencional. Una forma de solucionarlo es con sistemas de inyección de combustible de alta presión. Los sistemas GDI actuales funcionan a 200 bares de presión, pero una de las primeras innovaciones de Delphi Technologies pasa por un sistema de 350 bares.

Delphi, Magneti Marelli y Bosch también están trabajando en futuros sistemas de 500 bares. Primero, sin embargo: ¿qué tienen los motores GDI que los hace generar más partículas que los inyectados en los puerto convencionales?

El combustible es idéntico, ¿cuál es la diferencia?

El método tradicional inyecta una neblina de combustible medida en cada puerto de entrada a medida que los pistones aspiran aire en la carrera de inducción. El combustible se precipita a través de los tractos del colector de entrada, evaporándose en la corriente de aire a medida que avanza, y llega al interior del cilindro como una carga encantadora, uniformemente mezclada (homogénea) lista para el encendido.

Los motores GDI, por otro lado, aspiran solo aire fresco e inyectan el combustible directamente en la cámara de combustión a medida que se comprime el aire dentro del cilindro, justo antes de que ocurra la combustión. Los puertos de entrada están diseñados para volcar el aire en el cilindro para que el combustible llegue en medio de una pequeña tormenta que mezcla el aire y el combustible. Pero todavía hay mucho menos tiempo para que las gotitas de combustible se evaporen que durante ese largo viaje que ambos viajan a un motor inyectado en el puerto, y la evaporación incompleta de las gotitas de combustible equivale a más partículas.

El aumento de la presión de inyección de combustible para reducir el tamaño de gota del combustible logra una mejor evaporación en el menor tiempo permitido dentro de un motor GDI. Delphi afirma que su primer sistema de 350 bares de la industria reduce el tamaño y la cantidad de partículas hasta en un 70% y que su próximo sistema de 500 bares supera al primero en un 50% adicional. Pero hacerlo no es tan fácil como parece: no se trata solo de abrir el grifo.

Para empezar, cuanto mayor es la presión, mayor es la energía necesaria para producirla y eso consume una pequeña proporción de la potencia del motor y tiene un ligero impacto en el ahorro de combustible. También puede generar más ruido y pone una tensión mucho mayor en todos los componentes de inyección. Los inyectores nuevos y más potentes miden el combustible con mayor precisión, además de hacer frente a la presión adicional y los cambios de detalle en el riel de combustible que alimenta los inyectores.

¿Una solución para reducir las emisiones de CO2 en los motores de gasolina?

El nuevo diseño de bomba de inyector de Delphi proporciona la presión adicional sin aumentar el ruido y minimizando el consumo de energía. También evita aumentar la carga en el mecanismo de accionamiento y posteriores modificaciones costosas en el propio motor. El sistema de 350 bares de Delphi es el primer paso y más, tanto 350 como 500 bares, deberían aparecer de otros proveedores importantes en los próximos años.

Los filtros de partículas como el que vemos en la imagen principal de Porsche ya se están instalando en automóviles nuevos para reducir las emisiones de partículas que salen del motor en un 90%. Los filtros están acoplados y montados muy cerca del motor para que se apaguen (se calienten y comiencen a funcionar) rápidamente. También funcionan como convertidores catalíticos de tres vías ya instalados en automóviles con motor de gasolina para limpiar óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos (HC).