• Descripción del sistema
• TECNOLOGIA DIESEL ACTUAL
• Confiabilidad técnica
• Consideraciones de costos
• Experiencias y penetración de mercado
• Desafíos

En la legislación de los EEUU, la clasificación como vehículo de carga liviana (LDV: light duty vehicle) incluye a todos los vehículos que están en la categoría de peso bruto del vehículo (GVWR - gross vehicle weight rating, que quiere decir "peso del vehículo más la capacidad de carga considerada") de menos de 8.500 lbs (3.859 kg). Los LDVs son subdivididos en las siguientes categorías( w1 ):

• coches de pasajeros
• camiones livianos de carga liviana (LLDT), bajo 6.000 lbs GVWR
• camiones pesados de carga liviana (HLDT), sobre 6.000 lbs GVWR

En Europa, los vehículos de menos de 3.500 kg de peso bruto pertenecen al sector de carga liviana y los vehículos de más de 3.500 kg GVW son considerados como vehículos de carga pesada (HDVs). La tecnología de los vehículos de carga liviana (LDV) se origina en los desarrollos de los automóviles de pasajeros, aunque el mayor peso del vehículo requiere de más potencia del motor.

Los camiones livianos diesel convencional producen cantidades significativas de emisiones contaminantes - especialmente material particulado (MP) y óxidos de nitrógeno (NOx) - que causan un deterioro de la calidad del aire. En los típicos camiones livianos actuales, estas emisiones son controladas primeramente a través de mejoras al motor básico, en vez de por medio del uso de dispositivos de post tratamiento (otros que no sean catalizadores de oxidación diesel en aplicaciones limitadas). Estas técnicas de control están generalmente limitadas por un equilibrio entre NOx y MP, donde las estrategias para reducir un contaminante causan un incremento del otro.

La formación de NOx depende directamente de la temperatura. Temperaturas de combustión más altas producen NOx mayores. Por ende, el control de NOx en un motor, se logra al reducir las temperaturas máximas de combustión y la duración de estas altas temperaturas en la cámara de combustión. El MP, por otro lado, es prinicpalmente el resultado de la combustión incompleta de combustible diesel. Las tecnologías de control para reducir MP generalmente se enfocan en mejorar la combustión del combustible, lo que trae como resultado temperaturas de combustión y NOx mayores. Algunas estrategias usadas actualmente para controlar las emisiones diesel NOx y MP incluyen turboalimentador, refrigeración complementaria (intercooling), cambios del diseño de la cámara de combustión, retardamiento de la sincronía de inyección, e inyección de combustible a alta presión.

Motores diesel avanzados y sistemas de controles de emisiones están comenzando a aparecer en los paises industrializados. A modo de ejemplos, las siguientes características podrían ser incluidas separadamente o en combinación en el sistema de control de emisiones de escape. Estas también son expuestas en la sección Diesels de Carga Pesada Avanzados y Camiones Nuevos Más Limpios

• Inyección directa (DI)
• Forma de cámara de combustión optima y rotación del aire de entrada
• Turbo alimentador (compresión del aire de entrada por sobre condiciones ambientales)
• Refrigeración complementaria (Intercooling)

Adicionalmente, el uso de los siguientes dispositivos de post-tratamiento puede aplicarse para reducir las emisiones aún más. Estos se discuten en mayor detalle en Diesels de Carga Liviana Avanzados.

• Filtros de particulados diesel (DPFs)
• CRT, la trampa de regeneración continua
• Catalizadores de Oxidación Diesel (DOCs)
• Sistemas de reducción catalítica selectiva(SCR)
• Sistemas de recirculación de gases de escape (EGR)

Estas tecnologías requieren o se benefician del uso de diesel de bajo azufre

El turboalimentador reduce tanto las emisiones NOx y de MP en cerca de un 33%, comparado con un motor naturalmente aspirado. El turboalimentador aumenta la presión (y temperatura) del aire que entra al motor. Esto permite que más combustible se agregue para incrementar la potencia de salida y al mismo tiempo se inhibe la formación de PM. La potencia para manejar el turboalimentador se extrae del flujo de escapes del motor. En otras palabras, el turboalimentador aumenta la potencia y eficiencia de un motor, lo que se puede traducir en menores emisiones.

El intercooling del aire turboalimentado desemboca en reducciones aún mayores de NOx y MP al bajar la temperatura del aire cargado después de que éste ha sido calentado por el turboalomentador durante la compresión. El aire frío es más denso que el aire caliente y en consecuencia, esta aproximación complementa el turboalimentador al mejorar aún más el llenado del cilindro.

Cambios en el diseño de la cámara de combustión incluyen modificaciones a la forma de la cámara, ubicación del espiral de la inyección, volúmenes de fisura, y relaciones de compresión. Estos cambios pueden resultar en reducciones considerables de NOx y MP al cambiar las condiciones que ocurren durante la combustión.

El retardo en la sincronización de la inyección se usa para reducir la temperatura máxima de flama y por ende las emisiones de NOx. Sin embargo, el retardo de sincronización típicamente baja la eficiencia, causando mayor consumo de combustible y emisiones de MP. La inyección de combustible a alta presión puede recuperar algo de la pérdida de eficiencia al mejorar la atomización del spray de combustible y utilización de aire, lo que provoca una combustión más completa.

Un debate minucioso de estas tecnologías puede encontrarse en el documento ( 1 ) "Air Pollution from Motor Vehicles - Standards and Technologies for Controlling Emissions", Asif Faiz, Christopher S. Weaver, Michael P. Walsh, 1996, 266 páginas.

El desarrollo y mejoramiento de las tecnologías de control de emisiones que se esbozaron más arriba fueron inducidos por los estándares de emisiones más estrictos impuestos en Norteamérica, Europa y Japón. Ellos llevaron a una drástica reducción de las emisiones contaminantes tóxicas de los vehículos en las últimas décadas. Esta tendencia continúa a través de sucesivos estándares de emision más estrictos en muchas partes del mundo. La DieselNet ( w2 ) menciona tales estándares para los EE UU, Europa, Japón y Latinoamérica, además de ciertos otros paises. Estos estándares esencialmente reflejan el potencial de reducción de emisiones a lograrse por las tecnologías de control de emisiones en los vehículos de carga liviana. Normas federales estadounidenses tratan los autos propulsados por gasolina y por diesel de la misma manera a partir del 2004. Actualmente, hay un límite de NOx más relajado para los diesels ( w2 ). En Europa, los estándares de emisiones para los vehículos propulsados por diesel y gasolina son diferents en el presente. Sin embargo, se considera consolidar dentro de la EU estos estándares para el EURO V en el 2010.

Como ya se señaló, los fabricantes de motores diseñan motores con una serie de factores en mente, incluyendo costos, rendimiento, economía de combustible y emisiones, amén de otros. Diferentes motores, por lo tanto, mientras cumplan con los mismos estándares de emisiones (ejemplo, Euro 2) pueden usar combinaciones muy diferentes de las medidas arriba mencionadas para conseguir el nicho de mercado de cada motor. Diferentes fabricantes pueden también emplear filosofías fundamentalmente diferentes, creyendo, por ejemplo, que ellos tienen una ventaja competitiva con una tecnología versus otra. En consecuencia, al considerar la discusión de las diferentes tecnologías de más abajo, el importante mensaje es que hay una variedad de tecnologías que han surgido y se han usado por los fabricantes para lograr las normas de emisiones que se aplican en el mercado donde el motor se ha vendido o se venderá.

La tabla de abajo muestra la evolución de los estándares de emisiones europeos para los vehículos comerciales livianos desde 1994 hasta 2006.

Estándares de Emisiones para los vehiculos comerciales livianos en la EU, g/km ( w3 )

Los sistemas de combustión diesel se han estado usando en el sector del transporte durante muchas décadas y se consideran muy confiables. Debido a que sólo ahora están entrando al mercado sistemas de motor avanzados, su confiabilidad en el uso diario de largo plazo aún queda por ser evaluado. Experiencias con la durabilidad de varios dispositivos de post- tratamiento pueden encontrarse en la sección sistemas de modificado de camiones pesados

Estimaciones de costos están contenidas en el documento ( 1 ) "Air Pollution from Motor Vehicles - Standards and Technologies for Controlling Emissions", Asif Faiz, Christopher S. Weaver, Michael P. Walsh, 1996, 266 páginas

En un informe al Congreso de octubre de 2000 ( w3 ), se afirmó que la "EPA predice que las nuevas normas (los estándares "Tier 2" que serán adoptados gradualmente entre el año modelo 2004 y 2009) costarán menos de US$100 por vehículo para la mayoría de los coches de pasajeros, menos de US$200 para la mayoría de los camiones livianos, y cerca de US$350 para los camiones de pasajeros más grandes, sin aumentos en los costos del cuidado y mantencion del vehiculo. En la etapa de comentario público, se discutió que la EPA no consideraba los vehiculos livianos a diesel especificamente, y que los costos por vehículo para los diesels podían llegar a los US$1,000. Como respuesta, la EPA afirma que aunque los costos del diesel no se contemplaron específicamente, los costos adicionales serían insignificantes comparados a los de los vehículos de gasolina".

Algunos costos adicionales surgen de la necesidad del combustible diesel de bajo azufre ( para la operación óptima de la mayoría de los dispositivos de post- tratamiento).

Las tecnologías arriba mencionadas están en estos momentos, en su mayoría, bien establecidas en los mercados europeo y norteamericano. Para experiencias de varios dispositivos de post-tratamiento de diesel, vea también la sección bus modificado.

La tecnología diesel es confiable y durable. Es importante asegurarse de que ella reciba el combustible y los lubricantes adecuados, además de la necesaria mantención.