PISTONES – “ONDA”… EL SECRETO DEL CONSUMO EN LOS NUEVOS MOTORES MACK/VOLVO…

nuevo pistones/émbolos Wave de Volvo - logran 2% de ahorro de combustible

piston convencional (izq) frente al Onda o Wave (der)

Uno de las piezas más importantes que tiene un motor de combustión interna es el pistón. Este elemento mecánico tiene por objetivo trasmitir la fuerza de la combustión / explosión de la mezcla, en un movimiento rectilíneo, que luego se transite en circular mediante el cigüeñal. El pistón también en los motores diésel es el responsable de contener la cámara de combustión en su cabeza. Y esto no es menor, dado que las cabezas o tapas de cilindros de un diésel son planas, para poder obtener altas compresiones y soportar  las altas presiones de combustión. Lo novedoso de esto es que Volvo desarrollo en 2016, para su camión concepto, Súper Truck, un pistón denominado Wave u ondulado. Es un pistón que tiene en su cámara de combustión, unas nervaduras, que sirven para generar ondas en la mezcla, lo que permite que se queme mejor el combustible y que disminuya la contaminación y particulado.

frente de llama del pistón Wave frente a estándar

Esta forma aerodinámica de ondas o crestas ha permitido aprovechar al máximo el oxígeno remanente ante la  combustión. Así el motor contamina menos y mejora su rendimiento, que según Volvo es de un 2%. Esta solución es la que se ve en los pistones usados en el Volvo D 13 TC y en el motor Mack MP8 HE, así como en los más reciente motores D 13 de la marca Sueca. Hace ya unos años anunciábamos en Dieciochoruedas, esta tecnología, como Pistones Aerodinámicos, ya que para su diseño se habían estudiado su comportamiento mediante un programa de dinámica de fluidos. Este programe permitió analizar cómo se comportan la mezcla de aire y combustible, como también el diésel inyectado dentro de la cámara de combustión. Pero el uso de pistón Wabe, permite un inyector con una tobera de 6 orificios, que están orientados hacia estas nervaduras, para mejorar su comportamiento dinámico cuando el combustible es inyectado.

equipo diseñador de Wave

 

el nuevo motor Mack MP 8 HE usa estos pistones

 

VOLVO DICE DE LOS PISTONES:

Jan Eismark y su colega Michael Balthasar idearon el nuevo diseño de ondas, que ahora ha sido patentado. Sin embargo, se necesitaba tecnología de punta para demostrar que sus ideas iniciales eran correctas y para determinar el diseño exacto de la corona del pistón. Esto implicó el uso de dinámica de fluidos computacional (CFD) y filmar el proceso de combustión dentro del cilindro a alta velocidad. En el caso de un pistón estándar, el inyector está ubicado en la parte superior del cilindro y el combustible se rocía hacia los lados del cilindro a través de varios orificios en el inyector. La combinación de calor y presión hace que el combustible se encienda antes de llegar a la pared del cilindro. La llama golpea pared de la cámara de combustión a una velocidad de hasta 50 metros por segundo, se propaga a lo largo de la pared de la taza del pistón y luego choca con las llamas adyacentes en un ángulo de 180 grados, mientras sigue viajando a alta velocidad.

hoy los nuevos Volvo y Mack usan estos pistones en sus motores

Cuando las llamas chocan, compiten por el oxígeno disponible. Al mismo tiempo, el oxígeno del centro de la cámara de combustión nunca se utiliza por completo. "Por esta razón, queríamos identificar un método para llevar las llamas al centro de la cámara de combustión para aprovechar mejor el oxígeno allí", explica Jan Eismark.  El resultado de su trabajo fue la inclusión de crestas u ondas en la corona del pistón. El pistón tiene seis de estas crestas y el inyector, que se encuentra en el centro del cilindro en la parte superior del pistón, tiene seis orificios para asegurar que el combustible se rocía entre las crestas que llevan las llamas al centro.

el motor Volvo D 13 TC usa estos pistones

Debe ser posible fabricar cualquier nuevo diseño de manera rentable para que pueda utilizarse en vehículos de producción. Se ha dedicado una gran cantidad de trabajo al desarrollo de los métodos de fabricación de pistones para lograr el equilibrio adecuado entre el costo de las piezas y los beneficios para los clientes. A esto le siguieron miles de horas de pruebas para perfeccionar el diseño y verificar la durabilidad del nuevo concepto. Esta solución innovadora e inteligente se utiliza ahora en los últimos motores de Volvo Group y aporta ventajas tanto para los clientes como para el medio ambiente. El proceso de combustión más eficiente que ofrece ha reducido a la mitad la cantidad de partículas de hollín emitidas por el motor y también ha reducido el consumo de combustible en un promedio del dos por ciento.