El petróleo está formado de átomos de carbono. El aceite en el cárter del cigüeñal es una sustancia altamente refinada a base de carbono que se encuentra en largas cadenas con fuertes enlaces que generalmente son de tamaño y forma uniformes. Estas cadenas trabajan muy bien en conjunto para lubricar el motor y proteger los metales o cojinetes, ya que están diseñados para soportar temperaturas extremas.
También el aceite y el combustible contienen depósitos de carbono. Pero, sus cadenas son cortas, revueltas y aleatorias. Estas siempre quieren unirse entre sí a las superficies calientes del motor para crear una partícula más grande. Si la partícula se vuelve demasiado grande, puede verse a simple vista como un depósito de carbón.
El aceite del motor puede combatir los depósitos de carbón. Los aditivos para el aceite pueden ayudar a descomponer, dispersar e incluso encapsular depósitos de carbono. Pero, todos los aceites y paquetes de aditivos se degradan con el tiempo y pierden su efectividad para reducir los depósitos de carbón. Esta vida útil está en función de la calidad del aceite y de cómo el motor estresa el aceite. Además, es una función sobre cómo controlar el aceite y dónde va a parar en el motor.
ACEITE, DEPÓSITOS DE CARBÓN E INYECCIÓN DIRECTA DE COMBUSTIBLE
La inyección directa de combustible (GDI) existe en su forma actual desde 1997. Casi la gran mayoría de los fabricantes de automóviles han adoptado la inyección directa de combustible en gran parte de sus motores para mejorar la economía de combustible de la flota de vehículos.
Según las condiciones en la cámara de combustión, la inyección directa mejora la economía de combustible al inyectar en la cámara la cantidad correcta de combustible. Pero esto no es una ciencia perfecta: se pueden formar depósitos de carbón en las válvulas de admisión, el pistón y otras superficies de la cámara de combustión.
Los depósitos de carbón hacen que el aire al entrar se agite en la cámara de combustión, y esta turbulencia haga que la mezcla de combustible y aire se distribuya de manera desigual. Cuando se enciende, el frente de la flama puede ser errático, dejar combustible sin quemar y originar puntos calientes en la cámara de combustión. Esto aún puede crear más depósitos de carbón.
En un motor “perfecto”, el carbón alcanzaría un estado estable donde los depósitos de carbón se descompondrían al mismo tiempo que se forman nuevos depósitos. Pero, algunos motores de inyección directa tienen problemas para encontrar este estado estable.
También, los motores de inyección directa tienen relaciones de compresión y temperaturas más altas de la cámara de combustión. El aceite que llega a la cámara ya sea pasando por los anillos, los sellos del vástago de la válvula o el sistema PCV, puede consumirse rápidamente y convertirse en desagradables partículas de carbón debido al aumento de energía.
¿POR QUÉ LOS MOTORES DE INYECCIÓN DIRECTA ESTÁN PROPENSOS A LOS DEPÓSITOS DE CARBÓN?
A finales de 1990 y principios de los 2000, los TSB (Boletín de Servicio Técnico) relacionados con los depósitos de carbón en las válvulas eran pocos y distantes. Hay tres razones por las cuales los motores de inyección directa son más propensos a los depósitos de carbón.
Una razón es exclusiva de la inyección directa. La causa central de estos problemas es que el combustible y los detergentes agregados no están tocando la parte posterior de las válvulas de admisión. Al inyectar el combustible directamente en el cilindro, en lugar de la parte posterior de la válvula, la gasolina y detergentes no pueden limpiar la válvula y ni el puerto de admisión.
Las siguientes dos razones son problemas relacionados con los motores de inyección de combustible en los puertos que empeoran con la inyección directa.
Mezclas más pobres y presiones más altas de la combustión pueden empeorar el problema de los depósitos de carbón con el tiempo. Un motor de inyección directa de combustible produce más energía a partir de una cantidad dada de combustible y aire que un motor de inyección en los puertos. Los motores de hoy en día operan en el límite entre la eficiencia óptima y una falla de encendido. No hay mucho espacio para errores debido a puntos calientes en la cámara de combustión o una bujía desgastada.
Cuando se forma un punto caliente o un frente no óptimo de la flama debido al aire turbulento, aumenta la cantidad de combustible no quemado en la cámara de combustión. Cuando la válvula de admisión se abre durante la carrera de admisión, puede entrar en contacto con estos subproductos de la combustión y, a diferencia de la válvula de escape, los gases que pasan no están lo suficientemente calientes como para quemarlos.
Otra causa de problemas surge cuando la válvula de admisión se abre y expone el cuello en la cámara de combustión, independientemente si se inyecta combustible en el puerto o se inyecta directamente. Cuando lo hace, durante ese pequeño período de tiempo, está expuesto a esos subproductos de la combustión que pueden adherirse al cuello de la válvula. Si el último ciclo de la combustión fue menos que óptimo, la válvula de admisión estará expuesta.
Algunos vehículos de inyección directa equipados con tiempo variable de válvulas VVT, pueden exponer la válvula a subproductos de la combustión a medida que las válvulas se ajustan, lo que crea un efecto de barrido para jalar o dejar una pequeña cantidad de gases del escape en la cámara para controlar las emisiones de NOX (óxidos de nitrógeno). Además, algunos motores de inyección directa turboalimentados dejan abiertas las válvulas de admisión y escape al mismo tiempo para mantener el turbo girando y reducir el retraso de la aceleración.
¿POR QUÉ ALGUNOS MOTORES DE INYECCIÓN DIRECTA ESTÁN MÁS PROPENSOS A LOS DEPÓSITOS?
Si usted busca en Internet problemas de depósitos de carbón debido a la inyección directa de combustible, verá que casi todos los fabricantes usan motores de inyección directa. Entonces, ¿Cuál es el problema?
Los motores modernos generalmente están equipados con el tiempo variable de las válvulas e incluso la desactivación de cilindros. El sistema de control del motor puede controlar cuándo, por cuánto tiempo y, en algunos casos, qué tan profundo entra la válvula en la cámara de combustión. Si una válvula de admisión se expone a la cámara de combustión con subproductos de la combustión o a combustible no quemado, la válvula podría exponerse a los precursores que causan los depósitos de carbón.
Algunos motores de inyección directa pueden tener ciclos de sincronización únicos que pueden aumentar la compresión y la temperatura y exponer las válvulas a la cámara de combustión. Esto causa más estrés en el aceite. Si el aceite no cumple con las especificaciones establecidas por el fabricante, el aceite puede contribuir al problema del carbón. Es por eso que los fabricantes han introducido nuevas especificaciones del aceite en la última década.
Algunos problemas de depósitos de carbón se aumentan debido a los sistemas de ventilación positiva del cárter (PCV). Los vapores del cárter pueden dejar una película aceitosa en la válvula de admisión que luego se hornea para formar carbón. Algunos culpan al traslape de la válvula durante la carrera de admisión que elimina la necesidad de una válvula EGR.
LA SOLUCIÓN
Existen varias soluciones disponibles para resolver los problemas de acumulación de carbón.
El primero es el mantenimiento preventivo. Los cambios de aceite programados pueden mantener los actuadores del árbol de levas funcionando en condiciones óptimas para controlar la exposición de las válvulas de admisión. Los aceites de alta calidad con baja volatilidad pueden reducir el volumen de los vapores en el cárter.
Los limpiadores de inyectores de combustible vertidos en el tanque también pueden ayudar a los inyectores a mantener el patrón de rociado correcto. Esto puede garantizar que las gotas tengan el tamaño y distribución correctos durante el encendido. Además, el detergente adicional puede ayudar a deshacer los depósitos. Los productos y sistemas de limpieza por inducción pueden agregar solventes y detergentes en la parte posterior de la admisión y en las cámaras de combustión. Estos dos servicios de mantenimiento pueden ayudar a reducir el carbón y posiblemente evitar tener que tomar medidas más drásticas, como limpiar las válvulas con ráfagas de cáscaras de nuez.
Entre los métodos más efectivos para prevenir un problema de acumulación de carbón está el de actualizar el software de control del motor. El nuevo software puede reducir los depósitos de carbón al reducir la exposición de las válvulas a las condiciones que causan la acumulación de carbón a través del tiempo de la válvula y la sincronización de la chispa.
Por último, no asuma que encontrará una TSB que indique que una actualización del ECM corregirá un problema de acumulación de carbón, porque la mayoría de las actualizaciones regulares nunca dicen nada sobre el problema. Incluso puede que tenga que consultar el sitio web del OEM para ver si el vehículo tiene la última versión del software.
