Los fabricantes mundiales de vehículos se encuentran desarrollando una nueva tecnología que podría permitir un ahorro de combustible de hasta un 20% adicional a las tecnologías actuales. La nueva tecnología recibe el nombre de “Ignición por Compresión de Carga Homogenea”, o HCCI por sus siglas en inglés. El nuevo sistema no requiere de bujías (generador de chispas) para la combustión de la mezcla de combustible, lo que lo hace mucho más eficiente, pero a su vez requiere de una capacidad de computo bastante grande lo cual ha sido el principal obstáculo para su comercialización en vehículos de serie.

El motor HCCI es una combinación de los actuales motores de gasolina y Diesel. En él, la mezcla de aire y combustible se realiza fuera de la cámara de combustión, como en los motores de gasolina de inyección indirecta. Pero no se enciende por una chispa, sino que se autoinflama por compresión, como en los motores de ciclo Diesel. Su rendimiento en carga media es mucho mayor que el de un motor de gasolina, y su emisión de NOx y partículas de hollín, mucho menor que el Diesel.

Actualmente varias universidades, centros de investigación y fabricantes de automóviles investigan este tipo de combustión; incluso ya hay un motor de dos tiempos en el mercado japonés. Posiblemente se convierta en el motor «puente» entre los actuales Diesel o gasolina, con la pila de combustible totalmente desarrollada.

HCCI es el acrónimo en Inglés de «Carga Homogénea Encendido por Compresión». Esta denominación implica que la carga de aire y combustible, mezclada homogéneamente, es inflamada por el calor de la compresión. Otro nombre que reciben estos motores es ATAC (Combustión por Atmósfera Térmica Activa), pero suele emplearse para motores de dos tiempos. Existen otras denominaciones: ARC (Combustión por Radicales Activos, Honda), Combustión TS (Toyota Soken), pero menos extendidas.

Hay pocos antecedentes de este tipo de motor. En 1957, Alperstein hizo experimentos de funcionamiento de un motor monocilíndrico Diesel, con cargas de hexano y aire mezcladas antes de la cámara de combustión. Durante los años 80 se realizaron varias investigaciones sobre este tipo de motores, pero ha sido en los últimos cinco años cuando han adquirido más relevancia. También se pueden considerar como precedentes los motores semi-Diesel o de «culata caliente» de principios de siglo, y los pequeños motores de modelismo a escala (aunque estos tienen una bujía permanentemente encendida como «punto caliente» de la cámara de combustión).

Las numerosas investigaciones en marcha indican que el motor HCCI tiene un futuro claro como paso siguiente en el desarrollo de los motores de combustión interna alternativos. El principal escollo a salvar para que estos motores puedan comenzar a verse en los salones del automóvil es controlar con precisión el momento de encendido.

Actualmente los motores HCCI adoptan múltiples configuraciones abiertas a futuros desarrollos. Sin embargo, la configuración que parece más interesante para un automóvil es un motor de cuatro tiempos, de gasolina que a carga parcial funcione con combustión HCCI y a plena carga funcione con encendido provocado por bujía y mezcla estequiométrica. Con ello se evita la detonación y se consigue mayor potencia, cuando el conductor lo demanda. Una gestión electrónica adecuada puede permitir el cambio de un tipo de combustión a otra cuando sea el momento apropiado. También la configuración de motor híbrido HCCI-eléctrico puede ser interesante para vehículos urbanos. La aplicación en masa del HCCI, podría obligar a modificaciones significativas en las características de los combustibles actuales.

Ventajas

Mayor rendimiento que un motor de gasolina en carga baja y media, similar al de un motor Diesel, por causa de una combustión rápida, una elevada relación de compresión, empleo de mezcla muy pobre y una admisión de aire sin estrangular (sin válvula de mariposa). Consumo de combustible reducido.

Emisión de NOx muy baja, debido al empleo de mezcla pobre y homogénea, que evita superar la temperatura crítica de aparición de estos gases (unos 1.550 ºC). Esta temperatura se suele alcanzar en los frentes de llama de la combustión estratificada del motor Diesel y del inyección directa de gasolina.

Menores emisiones de hidrocarburos sin quemar y partículas de hollín que el Diesel, debido al empleo de mezcla homogénea, pobre y con activación descentralizada, en donde no quedan zonas sin quemar. Una temperatura de combustión demasiado baja puede llegar a hacer inversa esta característica.

Funcionamiento del motor más estable y suave en determinados regímenes y cargas de motor.

Posibilidad abierta de emplear varios combustibles en el mismo motor.

Inconvenientes

Dificultad para controlar el momento exacto del autoencendido. Es un parámetro fundamental de control del motor, que en estos motores ocurre de forma espontánea y no se puede controlar por los medios tradicionales: salto de chispa en el motor de gasolina, inyección en el Diesel. En un motor multicilíndrico la transferencia de calor es aun más difícil de estabilizar y por tanto los puntos de encendido. Un cilindro que esté levemente más caliente que los otros puede comenzar la inflamación de su mezcla mucho antes. O el más frío puede incluso no quemar el combustible.

Baja potencia específica, menor que un Diesel, debido al empleo de mezclas muy pobres y diluidas.

Limitación de funcionamiento a cargas parciales, donde es posible la autoinflamación descentralizada de la mezcla homogénea, y la combustión no es detonante.

<< REGRESAR