SISTEMAS DE PROPULSIÓN ECOLÓGICOS

Transcripción

1 SISTEMAS DE PROPULSIÓN ECOLÓGICOS Curso de catálogo Foresta 13 1º B Tres Cantos T: / correo@autastec.com Web: Blog:

2 Índice RESUMEN OBJETIVOS DETALLADOS PROGRAMA DETALLADO EJEMPLOS DEL LIBRO DE SEGUIMIENTO Página 1

3 RESUMEN OBJETIVOS Conocer las causas de la elección del motor térmico de gasolina en vez del eléctrico con baterías en los inicios del automóvil Conocer y analizar las evoluciones para reducir la contaminación del motor térmico de gasolina y diésel y sus complementos relacionados Explicar y analizar las aportaciones de las alternativas no contaminantes al motor térmico con la tecnología actual; de combustión de hidrógeno, híbrido, eléctrico y pila de combustible Contar con formación para valorar objetivamente las informaciones de los medios de comunicación sobre las tecnologías ecológicas en el automóvil y sus implicaciones DESTINATARIOS Personas a las que les afecta profesionalmente las tecnologías relacionadas con la contaminación del automóvil Conductores y empresas interesadas en conocer las alternativas para contaminar y consumir menos DURACIÓN Dos días (14 horas) Este curso se puede impartir en un día (7 horas) si solamente se tratan las tecnologías alternativas al motor térmico, texto en negrita del apartado anterior En ambos casos, libro específico de curso Página 2

4 OBJETIVOS DETALLADOS En sus inicios hubo dos tecnologías como posibles impulsoras del automóvil; la electricidad y la gasolina. Por razones de autonomía y tiempo de recarga de aquellas baterías se afianzó la gasolina, y después apareció el gasóleo. Desde entonces la evolución se ha centrado en motores con estos dos combustibles, con algunos intentos de ensayar otras opciones, de nuevo la electricidad con baterías de propulsión, combustibles alternativos, gas, biocombustibles, etc., sobre todo a raíz de las diferentes crisis del petróleo. Pero estas opciones se han utilizado muy poco, pues al solucionarse los problemas coyunturales socioeconómicos del petróleo perdían fuerza (inversión) otras opciones alternativas. Con el paso del tiempo las tecnologías de gasolina y diésel han ido evolucionando, con mejoras en rendimiento espectaculares. Desde al año 1993 en Europa se comenzaron a aplicar directivas que limitan la emisión de gases contaminantes, que implicaron centrar las evoluciones técnicas de propulsión para disminuir la contaminación. Las sucesivas directivas, cada vez más severas, obligan a aplicar tecnologías que reducen las prestaciones. Se compensa con la generalización de la sobrealimentación e inyección directa. Pero los motores de gasolina y gasóleo queman derivados del petróleo, lo que conlleva que se emita por el escape inexorablemente dióxido de carbono CO2, que si bien no es contaminante directo potencia el efecto invernadero. Los gases directamente contaminantes se controlan en el sistema de escape para que no salgan a la atmosfera, si el conductor mantiene en buen estado su automóvil, pero el CO2 se produce como reacción química por la combustión de derivados del petróleo y en mayor medida al contrarrestar la emisión de otros gases mediante complementos específicos, estos sí directamente contaminantes. La evolución sigue con nuevos sistemas en el escape para limpiar más y mejor los gases, combustibles mejor preparados para una completa combustión y otras soluciones. Pero según las directivas sean más exigentes será cada vez más difícil y costoso superarlas. Como respuesta se proponen varias alternativas técnicas, unas de transición en espera de alguna/s definitiva/s que resuelvan el problema de la contaminación. La/s definitiva/s parece que serán a base de electricidad; mediante baterías de propulsión u otro sistema que produzca la electricidad en el automóvil. Esta alternativa, electricidad mediante baterías, sigue teniendo problemas que solventar, como en los inicios del automóvil, poca autonomía y demasiado tiempo de recarga en viajes (al menos con las tecnologías conocidas de baterías en 2014). Parece ser que si se utiliza hidrogeno como combustible y se mezcla con el oxígeno del aire se puede producir electricidad en el automóvil para mover el motor eléctrico de propulsión, con prestaciones, autonomía y tiempo de repostaje comparables a un motor térmico (gasolina o gasóleo); es la pila de combustible. Esta parece ser la tecnología que se implantará cuando se superen ciertos inconvenientes, no siendo los técnicos los más complejos. Entre tanto se ha de recurrir a alternativas técnicas de transición, ya conocidas, y que proliferarán más en los próximos años; biocombustibles, GLP, GNC y sobre todo propulsión híbrida (eléctrica y térmica). Se explica en este curso la tecnología de los diferentes componentes del automóvil y su relación con el consumo y contaminación, desde las evoluciones de los motores de gasolina y diésel, la utilización de combustibles alternativos*, y los sistemas de propulsión complementarios primero para reducir y después anular la emisión de gases contaminantes. Para valorar adecuadamente una tecnología desde el punto de vista ecológico se ha de contemplar la contaminación del automóvil en toda su vida útil, es decir no solamente cuando circula sino también al repostar energía; gasolina, gasóleo, biocombustible, GLP, GNC, recarga de baterías, hidrógeno, etc. *ESTE CURSO SE PUEDE IMPARTIR EN UN DÍA, EN ESTE CASO LAS EVOLUCIONES DEL MOTOR TÉRMICO PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN SE CONTEMPLAN DE FORMA RESUMIDA, CENTRÁNDOSE EN LAS ALTERNATIVAS NO CONTAMINANTES INCLUIDA LA TECNOLOGÍA HÍBRIDA Página 3

5 PROGRAMA DETALLADO 01. Evolución de las directivas anticontaminación Resumen de las respuestas tecnológicas 02. Evolución de los procesos de diseño y fabricación Disminución de la contaminación durante el proceso Proveedores y consultores 03. Elementos del automóvil Función y relación con la contaminación 04. Los gases contaminantes Descripción, causas, efectos y soluciones o CO2 y consumo de combustible Causas del consumo de combustible 05. Carrocería El peso y el consumo/contaminación Las dos variables aerodinámicas de diseño; Cx y S o Aerodinámica activa Relación entre aerodinámica y suspensión Comparación de automóviles con diferente aerodinámica 06. Motor de gasolina y diésel Esquema general de funcionamiento y características Los cuatro tiempos Particularidades gasolina y diésel Lubricación y refrigeración Motor de aleación ligera El par motor y la potencia Llenado y resonancia; la curva de par Cálculo de la curva de potencia Objetivo curva de par plana o Distribución variable o Cam less o Admisión variable o Sobrealimentación Evolución anticontaminante del motor de gasolina Del carburador a la inyección electrónica o Catalizador de tres funciones y sonda de oxígeno Evolución anticontaminante del motor diésel Las tres razones del menor consumo del motor diésel De la bomba de inyección mecánica al common rail El turbocompresor en el motor diésel o Catalizador de dos funciones o EGR o Filtro antipartículas o Catalizador DeNOx o SCR Combustión HCCI Tecnologías del motor para reducir consumo y contaminación Página 4

6 Control variable de la temperatura del motor o Motor down size o Sistema stop & start o Alterno arranque o Motor de ciclo Atkinson o Motor de ciclo Miller Etiquetas de consumo y CO2 07. Embrague y caja de cambios Embrague monodisco en seco Embrague en baño de aceite Embrague pilotado/robotizado El convertidor de par Función de la caja de cambios Desarrollos de transmisión Los cuatro tipos de caja de cambios 08. Consumo y rendimiento Concepto de rendimiento Mínimo consumo Curva de rendimiento Técnicas de conducción Relación entre prestaciones y características técnicas 09. Dirección asistida Relación entre la asistencia y el consumo/contaminación o Hidráulica, Electrohidráulica y Eléctrica Reglajes de dirección y el consumo/contaminación 10. Ruedas Presión y consumo de combustible Neumáticos de bajo rozamiento 11. Tecnologías y complementos anticontaminación Necesidad de más sistemas eléctricos y electrónicos Del circuito eléctrico al multiplexado con can bus Alternador desconectable Cogeneración térmica Motor de combustión de hidrógeno Biocombustibles Propulsión eléctrica con baterías o Componentes y funcionamiento o Sistemas de carga de las baterías o Particularidades de utilización o Diseño del automóvil eléctrico o Particularidades del automóvil eléctrico o Contaminación real del automóvil eléctrico o Tipos de baterías de propulsión Propulsión híbrida o Funcionamiento genérico o Paralelo y serie o Aplicaciones de la tecnología de propulsión híbrida o Homologación de consumo y emisión de CO2 Página 5

7 Pila de combustible de hidrógeno o Componentes y principio de funcionamiento o Detalles del repostaje de hidrógeno o Pila de combustible con combustibles ricos en hidrógeno GLP y GNC Conducción y contaminación Reciclaje del automóvil EN EL CURSO DE UN DÍA (7 HORAS) NO SE VEN LOS CAPÍTULOS SIGUIENTES: 06. MOTOR DE GASOLINA Y DIÉSEL 07. EMBRAGUE Y CAJA DE CAMBIOS 08. CONSUMO Y RENDIMIENTO Página 6

8 EJEMPLOS DEL LIBRO DE SEGUIMIENTO Resumen de las respuestas tecnológicas A partir de 1993 las normas EURO anticontaminación se endurecieron drásticamente, especialmente para los motores de gasolina, lo que hizo imprescindible la incorporación del catalizador, y para evitar su rápida fatiga la inyección y encendido electrónicos ha sido la respuesta, con las sucesivas evoluciones que van mejorando gradualmente los resultados anticontaminantes, siempre siguiendo, o a veces adelantándose, a la entrada en vigor de las nuevas y más severas restricciones medioambientales. Desde 1993 la gasolina sin plomo ha tomado el relevo a la tradicional. En diesel se aplicó la electrónica en la inyección, primero en el control de la bomba, después en los inyectores y añadiendo sistemas para limpiar los gases de escape. El año 2001 entró en vigor la norma EURO 3, en 2006 la EURO 4, la EURO 5 en 2009/2010 y la EURO 6 en Es frecuente que algunos automóviles satisfagan normas futuras, es debido a los incentivos fiscales ofrecidos por algunos países, a lo que se añade la autorización para circular por algunas ciudades en periodos de elevada contaminación, restricción que afecta a los automóviles anteriores. La llegada de la gasolina y gasóleo sin azufre en 2005/2006 permite la aplicación de sistemas anticontaminación más eficientes. Algunas de las evoluciones para reducir la contaminación son estas: Motor de gasolina; Inyección + encendido electrónico, catalizador y sondas lambda, inyección directa + encendido directo estático, sobrealimentación, control de la combustión,. Motor diésel; inyección directa, control electrónico independiente para cada inyector, turbocompresor, catalizador, recirculación de gases de escape, filtro antipartículas, trampa de NO X o catalizador SCR, control de la combustión, Página 7

9 Propulsión híbrida Aplicaciones de la tecnología de propulsión híbrida Con motor eléctrico autónomo de recorrido variable (paralelo) El automóvil se puede mover en modo eléctrico y/o térmico. Inicia la marcha en eléctrico hasta cierta velocidad, según la aceleración demandada: Puede mantener el modo eléctrico según la autonomía de carga de las baterías El motor térmico interviene a más velocidad en aceleraciones, baja carga de las baterías y recorridos extraurbanos En deceleraciones y frenadas el motor eléctrico recarga las baterías. El motor eléctrico y el térmico mueven directamente el automóvil conjuntamente o de forma independiente Es una tecnología híbrida más elaborada. En función de la autonomía de las baterías se pueden hacer recorridos a baja velocidad, eminentemente urbanos, sin contaminar. Además, ya en carretera el motor eléctrico es un apoyo en aceleraciones y subidas al motor térmico. En las paradas el motor térmico, si estaba en marcha, se detiene, para arrancar de nuevo al llegar a determinada velocidad si se demanda aceleración o más velocidad. Se puede incrementar la versatilidad de esta implantación incorporando un cargador en el automóvil, de esta forma se puede iniciar cada jornada con las baterías a plena carga para disponer de su máxima autonomía y circular en zonas urbanas sin contaminar. Si se añade un mando para seleccionar el modo de funcionamiento, siempre según la carga de las baterías, se circularía en ciudad en modo eléctrico y al salir a carretera se pasaría a control automático del sistema, que pondría en marcha el motor térmico conservando el eléctrico para iniciar la marcha, aceleraciones y recorrido urbano. Este tipo de uso encaja muy bien para itinerarios hasta el puesto de trabajo y retorno a casa, al llegar de nuevo a zona urbana se selecciona el modo eléctrico y, si las baterías lo autorizan, se haría el recorrido sin contaminar. En el garaje se conecta el cargador para que las baterías se carguen durante la noche Página 8