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Parte 3.
La triste realidad.
Para casi cualquier relación que se pretenda en el control electrónico para la mezcla aire/gasolina, bien medido y correctamente inyectado; dentro de las cámaras de combustión se presenta una gran variedad de relaciones aire/gasolina. Relaciones que van desde las muy ricas, menores de 12:1, debido a las “gotas grandes” de gasolina admitida y que no tienen aire mezclado con ellas, de lenta combustión, prácticamente sin proporcionar potencia mecánica en el cigüeñal del motor, hasta las muy pobres, mayores de 20:1, resultado del aire admitido que no se mezcló con las “gotas grandes”, diluyendo la mezcla restante y también, de lenta y difícil combustión. Así como, una mezcla de alta potencia y rápida combustión. Todo esto dentro de la cámara de combustión simultáneamente.
Las áreas de “gotas grandes” de gasolina se encuentran principalmente pegadas o adheridas a las paredes internas de las cámaras de combustión y superficie de los pistones. Debido al mayor peso de estas gotas grandes, tienen una mayor inercia. Depositándose durante la admisión en tales superficies.
Debido al adelanto necesario en el encendido para generar calor y “vaporizar” tales gotas grandes, intentando con esto “gasificar” la gasolina acumulada y quemar las partes de lenta combustión durante el ciclo de explosión, ocurren cuatro efectos adversos importantes:
1) alta temperatura en el motor, ocasionando muchos problemas.
2) altas emisiones de “NOx” y otros gases nocivos al medio ambiente y a la salud de las personas.
3) se aplica inevitablemente una parte de la energía resultante de la combustión, FRENANDO EL MOTOR.
4) Un alto gasto, consumo, mejor dicho: desperdicio de gasolina muy importante.
Cuando se excede cierto límite de adelanto en el encendido, se “intenta” detectarlo con sensores apropiados para evitarlo y se le conoce como “DETONACIÓN”.
Este problema se ve incrementado por el inconveniente “DCG-2” descrito arriba previamente, haciendo que existan áreas mojadas de gasolina que no llegan a ser alcanzadas por la llama (o pequeñas llamas debido a la fragmentación o estratificación de la mezcla) de la gasolina en proceso de combustión. Gasolina que en ocasiones puede estar ardiendo todavía dentro de las cámaras de combustión al momento del siguiente ciclo de admisión. Podemos fácilmente constatar los resultados de todo este triste panorama y realidad durante el uso de los diferentes motores y/o vehículos y al medir su desempeño.
El “DCG-2” y la condición de “Ralenti”
En la condición de “ralenti” se acostumbra “castigar” el motor. Alimentando una relación aire/gasolina tal que no sea la que pueda aportar la mayor potencia mecánica. Para poder tener el motor en bajas RPM (revoluciones por minuto) se alimenta una mezcla “rica” en gasolina. Si se aumenta la cantidad de aire, suben las RPM. Si se disminuye la cantidad de gasolina, se presentan problemas del encendido de la gasolina fallando el motor.
Esto es porque, el volumen de mezcla admitido para sostener las RPM deseadas es muy pequeño para poder transmitirse la llama en toda la mezcla aire/gasolina. Esta mezcla además esta diluida por los gases “inertes” (¿?) atrapados en el “área muerta” de la cámara de combustión agravando el problema.
Este es el inconveniente que yo designo como “DCG-2”. La manera como se disminuye este problema en las tecnologías actuales es aumentando la relación de compresión de los motores, es decir, disminuyendo el volumen de “área muerta” en las cámaras de combustión. Pero, a costa de incrementar las tendencias a la “detonación” y sus consecuencias. La condición de “ralenti” resulta ser un “compromiso” crítico, difícilmente se logra un equilibrio entre un tipo de inconveniente u otro.
La “detonación” y la condición de “aceleración”
Durante la condición de “aceleración” con las tecnologías actuales. Con la presencia del inconveniente “DCG-1”; si se alimentara la mezcla aire/gasolina observando la relación “estequiométrica” 14.7:1, se tendría que retrasar bastante el encendido de la chispa para evitar una “detonación” severa. Por lo tanto, se ha encontrado más apropiado aceptar el compromiso e inconvenientes de las mezclas “ricas” y hacer lenta la combustión, tratando con esto de generar calor y poder gasificar las “gotas grandes” de gasolina admitida.
Para no hacer la mezcla “demasiado rica” se acostumbra el uso de la recirculación de los gases de escape “EGR” que es otra manera de hacer lenta la combustión, introduciendo gases inertes que obstaculizan la propagación de la llama entre las moléculas de mezcla aire/gasolina. Pero esto no es tan efectivo como las mezclas ricas prefiriendo estas y/o además del “EGR”.
En algunas aplicaciones, para poder quemar los excedentes de hidrocarburos de los gases de escape, se acostumbra la inyección de aire en el convertidor catalítico y así poder quemar los hidrocarburos en exceso que no fueron quemados en las cámaras de combustión, evitando su emisión a la atmósfera pero en ocasiones, fundiendo prácticamente tal convertidor.
El “Sensor de Oxigeno” y el “Control de la relación aire/gasolina”
Los sensores de oxigeno son elementos importantes utilizados para el mejor control de la relación aire/gasolina. Tienen el inconveniente de que requieren de una temperatura mínima de funcionamiento. También, muy delicados y susceptibles a inutilizarse por contaminación.
El control efectuado y su significado, es como lo mencioné previamente; una ayuda para el ajuste de la cantidad de gasolina deseada para ser inyectada. Adentro de las cámaras de combustión no tiene sentido el decir hay mezcla rica o pobre. Éstas existen simultáneamente debido al inconveniente mencionado “DCG-1” o “pared mojada” presente. No obstante, es necesario el control o medición de la gasolina inyectada para un mejor desempeño del convertidor catalítico, donde si es importante tal relación aire/gasolina para su eficiencia y, que no se vaya a destruir éste por exceso de calor.
Con la información generada en los sensores de oxigeno se determina si existe oxigeno en los gases de escape o no únicamente. Si existe oxigeno se interpreta como mezcla pobre, si no, entonces será mezcla rica. No nos indican los sensores de oxigeno con seguridad, qué tan rica o pobre fue la mezcla. Además hay que tener presente la posibilidad de error al interpretarse como mezcla pobre por existir oxigeno en los gases de escape y haber sido la mezcla “rica”, no “pobre”, y enriquecer aún más la mezcla.
Esto puede ocurrir por diversas causas, si la mezcla fue demasiado rica y salieron volúmenes de hidrocarburos sin quemar, aún habiendo oxigeno pero sin el tiempo necesario para haber logrado efectuar la combustión, la detección de este oxigeno se puede interpretar erróneamente como mezcla pobre. También, si falla el encendido de la mezcla por falla en una bujía, bobina de encendido o cable, se puede interpretar como mezcla pobre. El problema “DCG-2” también puede generar la indicación de mezcla pobre cuando no se alcanza a encender la mezcla con la chispa de la bujía por no encontrarse mezcla adecuada en el área cercana a la chispa.