Combustión HCCI

Es el objetivo de los fabricantes de automóviles y de las empresas relacionadas de I+ D+i.

Consiste en tratar de conjugar en un mismo motor las dos particularidades de la combustión del motor de gasolina y diésel, respectivamente mezcla homogénea e inicio de la combustión por auto inflamación.

Para explicar la combustión HCCI se repasan antes las de los dos motores citados.

Combustión del motor de gasolina

En la animación que sigue se explican los procesos de funcionamiento del motor de gasolina hasta la combustión:

Admisión:

  • El pistón desciende con la válvula de admisión abierta y aspira aire y gasolina, pues el motor representado es de inyección indirecta
  • Entra al cilindro del motor la mezcla de aire y gasolina

Compresión:

  • El pistón sube con la válvula de admisión cerrada comprimiendo la mezcla de aire y gasolina
  • Durante la admisión y la compresión las turbulencias en el interior del cilindro van homogeneizando la mezcla de forma que cada partícula de gasolina esté rodeada de la cantidad de aire necesaria para la combustión

Explosión:

  • Al final de la compresión salta la chispa en la bujía sobre la mezcla homogénea de aire – gasolina, indicándose la combustión de forma progresiva por capas desde la chispa
  • Al comenzar la combustión desde las proximidades de la bujía, se queman mejor las zonas próximas que las más alejadas
Combustión HCCI (1/4)

Combustión del motor diésel

Se representa la combustión del motor de gasóleo en la animación que se ve a continuación:

Admisión:

  • El pistón desciende con la válvula de admisión abierta y aspira aire exclusivamente
  • Entra al cilindro del motor aire

Compresión:

  • El pistón sube con la válvula de admisión cerrada comprimiendo, y calentando, el aire
  • Al final de la compresión se inyecta el gasóleo sobre este el aire muy caliente

Combustión:

  • Por el contacto de las gotas de gasóleo con el aire sobrecalentado se produce la auto inflamación que se va propagando por toda la cámara según se continua inyectando gasóleo
  • Se producen tantas combustiones – explosiones como gotas de gasóleo van entrando en contacto con el aire muy caliente, propiciadas por el frente de llama ya generado
Combustión HCCI (2/4)

Combustión HCCI

La traducción de estas siglas es esta:

  • H → HOMOGENEUS  Homogénea/o
  • C  CHARGE → Carga/Llenado
  • C  COMPRESSION → Compresión
  • I  IGNITION → Encendido (inicio de la combustión)

Una traducción didáctica es esta; llenado, mezcla, compresión y encendido homogéneos.

En la animación siguiente se explica la idea de la combustión HCCI, con la base de un motor diésel, partiendo del pistón en el punto muerto inferior y la válvula de admisión cerrada, es el final de la admisión con el cilindro lleno exclusivamente de aire, con fuertes turbulencias generadas por la forma del colector de admisión:

Inicio de la compresión:

  • El pistón sube con la válvula de admisión cerrada comprimiendo, y calentando, el aire propiciando más turbulencias por la forma de la cabeza del pistón
  • Antes de terminar la compresión se inyecta el gasóleo sobre este aire muy caliente y con gran turbulencia
  • La temperatura del aire todavía no es suficiente para auto inflamar el gasóleo

Fin de la compresión:

  • El pistón sigue subiendo calentando más el aire y mejorando el reparto del gasóleo inyectado en el aire con turbulencias, el objetivo es lograr una mezcla homogénea del aire – gasóleo

Combustión HCCI:

  • En todo el cilindro hay partículas de gasóleo rodeadas de la cantidad exacta de aire
  • El aire llega a la temperatura de auto inflamación del gasóleo simultáneamente en todo en cilindro, lo que propicia la auto combustión simultánea de la mezcla aire – gasóleo generando, en teoría, la combustión perfecta con prácticamente nulos residuos contaminantes
Combustión HCCI (3/4)

 

Motor para combustión HCCI

Se ha utilizado para las explicaciones de la combustión HCCI un motor diésel, pero las investigaciones y pruebas utilizan las dos tecnologías:

Con el motor de gasolina:

  • La mezcla homogénea es fácil de lograr pues se hace durante la admisión y compresión y después la chispa inicia la combustión
  • Y aquí está la dificultad pues se produce la chispa en una zona concreta de la cámara de combustión y no se obtiene una combustión simultánea de la mezcla
  • Si se cuenta con más de una bujía o se logra de alguna forma una ionización en toda la cámara por alguna bujía especial se podría generar la tan buscada combustión HCCI

Con el motor diésel:

  • La primera dificultad estriba en lograr la homogeneización de la mezcla antes de que se llegue a la temperatura de auto inflamación del gasóleo, es más o menos como se ha explicado la combustión HCCI
  • Es posible que con la colaboración de una bujía o sistema de ionización en la cámara de combustión se pueda inducir la combustión simultánea de la mezcla en el instante preciso, que se la segunda dificultad
Combustión HCCI (4/4)

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Otros enlaces

Vídeos de interés

GM HCCI Technology

 

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Un comentario

  1. Muy didáctico y completa información básica para entender este tipo de combustión.

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