martes, 1 de octubre de 2019

Tecnología Skyactiv-X

La tecnología Skyactiv es la estrategia de desarrollo de vehículos seguida por el fabricante Mazda desde el año 2011. Pese a que dicha tecnología se emplea en todos los apartados del automóvil, destaca especialmente en cuanto a los propulsores; siguiendo a contracorriente la moda del downsizing y diseñando motores diésel que aprueban la norma Euro 6c sin necesidad de aditivos así como motores gasolina que no requieren de sobrealimentación para competir en eficiencia.
Motores Skyactiv-D y Skyactiv-G

Con la segunda generación de motores Skyactiv, Mazda se propuso aumentar la eficiencia de sus propulsores hasta un 30% y lo ha conseguido con su motor Skyactiv-X; un propulsor de gasolina que funciona mediante encendido por compresión controlado por bujía (Spark Controlled Compression Ignition, SPCCI).
 Motor Skyactiv-X

Encendido por compresión controlado por bujía (SPCCI)

El encendido por compresión supone una mayor eficiencia respecto al encendido por bujía, pues la combustión se realiza de forma homogénea y rápida en toda la cámara con lo que se aprovecha en mayor medida la energía generada para desplazar el pistón y se producen menos pérdidas por transferencia de calor a las paredes del cilindro.

Debido a ello, diversos fabricantes llevan años investigando este tipo de combustión en motores gasolina y en 2007 General Motors (GM) presentó el primer prototipo de encendido por compresión (denominado HCCI), aunque nunca llegó a producción. Esto fue debido a tres problemas adyacentes a este tipo de encendido:


• Difícil control de la combustión: si la presión y temperatura de la cámara es demasiado elevada o la mezcla demasiado rica puede provocarse la ignición prematuramente, reduciendo la eficiencia e incluso dañando el motor. Sin embargo, si la presión y temperatura de la cámara es demasiado baja o la mezcla demasiado pobre puede no llegar a producirse la combustión.
• El rango operativo donde puede utilizarse el encendido por compresión es limitado.
• La transición entre el encendido por compresión y el encendido por chispa es tosca.
Rango operativo del encendido por compresión

Hasta el momento, Mazda ha sido el único fabricante que ha conseguido resolver dichos inconvenientes y cuya solución adopta la bujía de encendido como elemento precursor de la autoignición además de emplear diversas tecnologías para el control de la cámara de combustión, lo que permite ampliar el rango de funcionamiento en SPCCI así como aumentar la eficiencia del motor:

• Relación de compresión de 16,0:1.
• Funcionamiento en mezcla muy pobre (de valor lambda 1 hasta 2,5; relación de aire/combustible de hasta 36,7:1).
• Sobrealimentación por compresor volumétrico.
• Distribución variable mediante un motor eléctrico en admisión y escape.
• Colector de escape integrado en la culata.
• EGR externa refrigerada.
• Sensores de presión del cilindro.
• Inyección directa de alta presión.
 Actuadores de distribución variable y rampa de inyección

Funcionamiento

El encendido por compresión se realiza a baja y media carga. En dicho rango operativo, el aire es introducido a presión por el compresor junto con una parte de gases recirculados que se mezclarán con las pequeñas cantidades de combustible inyectadas durante la fase de admisión, creando con ello una mezcla homogénea pobre.
 Ciclo de admisión en el motor Skyactiv-X

Durante la fase de compresión, la mezcla es comprimida en una relación de 16 a 1. Puesto que la bujía no sería capaz de iniciar la combustión con la mezcla pobre, al llegar al PMS se vuelve a inyectar combustible en el centro de la cámara y de forma muy próxima a la bujía. De forma sincronizada, se provoca el salto de chispa para generar la ignición de esa parte de la mezcla con el fin de generar un aumento de presión en la cámara que desencadenará la autoignición del resto de la mezcla, resultando en una combustión casi simultánea en toda la cámara.
 Compresión y combustión en los diferentes tipos de encendido

La combustión es detectada y monitorizada por los sensores de presión en el cilindro que, junto con las señales del resto de sensores, permitirán ajustar el momento de encendido, atrasando o avanzando el salto de chispa, y la temperatura de la cámara de combustión a través de la inyección de combustible o de la recirculación de gases de escape.

Por último, podéis ver el siguiente vídeo dónde se comparan los distintos tipos de combustión; encendido por chispa, por compresión (diésel) o SPCCI.


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