Motores
térmicos de cuatro tiempos de combustión interna
Utilizamos
como referencia un motor de cuatro cilindros en línea atmosférico
(sin sobre alimentación) con distribución OHC. Este es el
funcionamiento genérico apoyado en la animación siguiente:
Entra
aire a los cilindros succionado en admisión
por el descenso de los pistones. Antes pasa por el filtro de aire
para evitar la entrada de impurezas y suciedad. Se ha representado
la mariposa de gases como acelerador, controlando el caudal de aire.
En
algún momento de la admisión, motores de gasolina con inyección
indirecta, o en fase de compresión con inyección directa se aporta
combustible.
La
gasolina procede del depósito y se aporta al caudal de aire
mediante los inyectores. El control es actualmente electrónico para
mejor precisión.
Con
la mezcla de aire y combustible sobre el pistón, al final de la
compresión se produce la combustión, de dos formas genéricas según
el tipo de motor; propiciada
por
la chispa en la bujía (gasolina e hidrógeno) o por el contacto del
combustible con el aire muy caliente (diésel).
Las
combustiones sobre los pistones generan la fuerza de empuje de la se
obtiene el par motor que desplaza el automóvil. Parte de los gases
quemados resultantes son contaminantes.
Para
evitar la salida al exterior de los gases nocivos, se han de
incorporar elementos encargados de su neutralización o limpieza
previa.
Combustión
de los motores térmicos de hidrógeno
Motor
de hidrógeno (su tecnología es muy similar al de gasolina)
La
aceleración es controlada mediante la mariposa de gases..
El
hidrógeno se almacena en un depósito específico a presión y es
inyectado sobre el aire en el cilindro, con el correspondiente
control electrónico.
La
chispa en la bujía provoca la combustión de la mezcla aire e
hidrógeno.
El
motor de hidrógeno no emite gases contaminantes
Anticontaminación
de los motores térmicos de hidrógeno
Para
poder llegar a conclusiones sobre qué combustible es el más
adecuado, se propone comparar la contaminación de los tres
combustibles
Gases
contaminantes del motor de gasolina y soluciones
Monóxido
de carbono CO.
Hidrocarburos
no quemados HC.
Óxidos
de nitrógeno NOX.
Estos
tres gases contaminantes se neutralizan con el catalizador de tres
vías; en su interior se producen reacciones químicas entre estos
gases y diferentes metales preciosos que les transforman en gases no
contaminantes.
Los
NOX se producen por la reacción de los dos principales componentes
del aire, nitrógeno y oxígeno, a causa de la temperatura de la
combustión. Si el motor funciona con más aire (para mejorar en
consumo de gasolina) hay oxígeno sobrante,puede ser necesario en
este caso eliminar más cantidad de NOX, y se recurre a la
recirculación de los gases de escape EGR.
Gases
contaminantes del motor diésel y soluciones
Monóxido
de carbono CO; más al acelerar.
Hidrocarburos
no quemados HC; más al acelerar.
Óxidos
de nitrógeno NOX; menos al acelerar.
Micropartículas
MPC; se producen a bajas RPM, en aceleración y en recorridos
cortos.
CO
y HC se neutralizan en el catalizador de dos vías.
Los
NOX, más cantidad en el diésel al funcionar con exceso de aire, se
resuelven con la EGR que quita sitio al aire de admisión con gases
de escape ya quemados. Para cumplir normativas anti contaminantes
más severas se incorpora adicionalmente el catalizador SCR, que
acumula el exceso de NOX, para disolverlos químicamente de forma
periódica con la inyección en su interior de un aditivo
específico.
Las
MPC se van acumulando en el filtro anti partículas FAP, cuando está
lleno se genera un sistema de auto limpieza que aumenta la
temperatura de los gases de escape que queman las micropartículas.
Suele ser mediante una inyección de gasóleo adicional, con
sistemas de calentamiento e incluso con aditivos que reducen la
temperatura de quemado de las micropartículas.
Gases
contaminantes del motor de hidrógeno y soluciones
Al
no contaminar el motor de hidrógeno parece la solución más
adecuada, que irá incrementando su valor según las normativas sean
más estrictas y exijan menos contaminación a los motores de
gasolina y diésel. Los fabricantes de automóviles ya apuestan por
su incorporación masiva.
Un
tanque de hidrógeno es usado para el almacenamiento de hidrógeno,
la mayoría de los tanques están hechos de material compuesto debido
a la fragilización por hidrógeno. Algunos tanques son usados para
almacenamiento fijo, otros pueden ser recargados en estaciones de
hidrógeno. Los primeros tanques de hidrógeno tipo IV para hidrógeno
comprimido fueron mostrados en el 2001, los primeros vehículos de
celda de combustible comerciales con tanques tipo IV fueron el Toyota
FCHV, Mercedes-Benz F-Cell y el HydroGen4.
