Tecnología Automotriz: Estándares EURO, Emisiones y Ciclos de Alta Eficiencia (Atkinson/Miller)

Evolución Normativa y Tecnológica de Emisiones Vehiculares

1993: Aplicación obligatoria de catalizadores para vehículos con control electrónico.

Normativa EURO: 2000 (Euro 3), 2005 (Euro 4), 2009-2010 (Euro 5), 2014 (Euro 6).

Composición de Gases de Escape

Gases de Motores de Gasolina (Bencina)

• N₂ (Nitrógeno): 71%
• CO₂ (Dióxido de Carbono): 14%
• H₂O (Agua): 13%
• CO (Monóxido de Carbono): 1% a 2%
• NOx (Óxidos de Nitrógeno)
• HC (Hidrocarburos)

Gases de Motores Diésel

• N₂ (Nitrógeno): 67%
• CO₂ (Dióxido de Carbono): 12%
• O₂ (Oxígeno): 10%
• H₂O (Agua): 11%
• SO₂ (Dióxido de Azufre): Aprox. 0.3%
• PM (Material Particulado)
• HC (Hidrocarburos)
• NOx (Óxidos de Nitrógeno)
• CO (Monóxido de Carbono)

Diferencias Clave en Emisiones por Tipo de Motor

• Motor de Gasolina (Bencinero): Produce más CO, HC y CO₂.
• Motor Diésel: Produce más MP y NOx.

Estrategias para la Reducción de Gases Contaminantes

1. Reducción del consumo.
2. Depuración de gases de escape.
3. Control de funcionamiento.

Homologación de Combustibles y Tecnologías de Postratamiento

Homologación de Combustibles

Homologación de Gasolina (Bencinero)

Más limpio medioambientalmente, eliminando el plomo y rebajando el azufre y los aromáticos. Máximo 50 ppm.

Homologación de Diésel

También más limpio, rebajando el CO, MP y NOx. Implica un aumento del cetano y menos azufre (máximo 50 ppm).

Combustible Reformulado

Combustibles limitados en componentes relacionados con la emisión contaminante. Están rebajados en azufre (máximo 50 ppm), lo que resulta en una menor emisión de SO₂ y una reducción menor de MP.

Ventajas del Combustible Reformulado

• Reduce el dióxido de azufre (previniendo la lluvia ácida).
• Permite el uso de tecnologías de reducción de emisiones que no son posibles en combustibles con alto contenido de azufre.

Desventajas del Combustible Reformulado

Es necesaria una mayor energía para eliminar el azufre en el proceso, lo cual aumenta las emisiones de CO₂.

Tecnologías de Postratamiento

SCR (Selective Catalytic Reduction): Reducción Catalítica Selectiva.

Impacto de la Modificación de Vehículos Convencionales

Por cada litro de gasolina, se emiten por el escape aprox. 2.35 kg de CO₂. Por cada litro de Diésel, se emiten 2.64 kg de CO₂ (un 15% más que la gasolina). Sin embargo, el diésel es el más eficiente en términos de consumo.

Ciclos Termodinámicos Avanzados para Eficiencia

Ciclo Atkinson

Aprovecha la alta compresión, evitando el riesgo de autoencendido. Reduce la carrera de compresión respecto a la de expansión. La forma más viable de lograrlo es retrasando el cierre de la válvula de admisión, permitiendo un reflujo de gases hacia el colector (relación típica 13:1). Se usa comúnmente en vehículos híbridos.

Ciclo Miller

Similar al Ciclo Atkinson, pero sobrealimentado. Fue usado primeramente en barcos y vehículos estacionarios. (Mazda lo ha usado en algunos modelos, y Subaru desarrolló un híbrido basado en este ciclo).

Tecnologías para Aumentar la Eficiencia del Motor

• Refrigeración electrónica
• Distribución variable
• Recirculación de gases de escape (EGR)
• Compresión variable
• Desactivación de cilindros
• Inyección directa
• Mando de válvulas variable (mecánico o electrónico)

Sistemas de Inyección de Combustible

Carburador

Utiliza el efecto Venturi antes de la mariposa (vacío).

Inyección Indirecta (CFI)

Inyección Continua de Combustible (post-mariposa, inyectores individuales).

Inyección Directa

Inyección directa al cilindro, por cilindro.

Hito Histórico

Primer uso de inyección directa: Mercedes-Benz 300 SL (1954).