universidad politécnica de valencia ampliación de motores de combustión tema 5b.- combustión en...

Ampliación de Motores de CombustiónTema 5b.- Combustión en MEC 1 Universidad Politécnica de Valencia

Tema 5b. Combustión en MEC

Objetivos Conocer cómo es el desarrollo de la combustión

en MEC Mostrar los factores que la afectan, haciendo

hincapié en la inyección (parámetro de control) Descubrir las características que debe tener el

combustible según los requerimientos del motor

Contenido Introducción Fases de la combustión Factores que afectan a la combustión Características del combustible



Contenido Introducción Fases de la combustión

Tiempo de retraso Combustión rápida Combustión lenta

Factores que afectan a la combustión Factores de operación Factores de diseño

Cámara de combustión Sistema de inyección

Características del combustible


Introducción

Tipo de combustión

Deflagración por difusión

La inyección y la combustión se

realizan simultáneamente: el combustible se el combustible se quema a medida quema a medida que se mezcla y que se mezcla y

evapora.evapora.


Fases de la combustión

Hay 3 fases de

combustión

• 1ª Fase: Tiempo de retraso Tiempo de retraso

No hay combustión

• 2ª Fase: Combustión rápida Combustión rápida

Combustión premezclada

• 3ª Fase: Combustión Lenta Combustión Lenta

Combustión por difusión

Inicio inyección-20 0 20 40 60

Ang. Cig . [º]

0

20

40

60

80

Pre

sió

n [

ba

r]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

DF

QL

[-/

º]

0

10

20

30

40

Ta

sa [

g/s

]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

FQ

L [

-]

1 ª F a se 2 ª F a se 3 ª F a se



Tiempo de retraso

Es el tiempo que transcurre entre el inicio de la inyección y el inicio de la combustión.

Tiene dos componentes: Retraso físico: vaporización y homogeneización Retraso químico: prerreacciones anteriores a la

combustión propiamente dicha

Depende básicamente de la presión y temperatura existentes en el cilindro



Combustión rápida

Se quema todo el combustible que se ha vaporizado y mezclado durante el tiempo de retraso

Se caracteriza por: Incremento de presión muy rápido: esto se traduce en

ruido (característico del Diesel) Su magnitud depende del tiempo de retraso: un tiempo

de retraso grande, se traduce en un fase de combustión rápida importante



Combustión lenta

El frente de llama se encuentra establecido A medida que el combustible se mezcla y evapora,

éste se quema

Se caracteriza por: La velocidad de combustión es moderada: ésta

depende de la velocidad de mezcla A medida que avanza, se hace cada vez más lenta:

esto es debido a que cada vez es más difícil que el combustible encuentre el oxígeno que queda en la cámara



Visualización en motor transparente

Cámara alta precisión Cámara rápida


Factores que la afectan

Operación Régimen T y p fin compresión Dosado

Diseño Cámara

Sistema de inyección

(especialmente importante en DI)

- Cámara dividida (IDI)

- Cámara abierta (DI)

Avance y ley deinyección:

parámetros de control

Permite centrarcentrarla combustión ymodularmodular la leyde combustión


Factores de operación

Régimen de giro Tiempo de retraso ~ independiente del régimen

n ángulo

Hay que aumentaraumentarel avanceel avance a medida

que aumenta elrégimen de giro


Factores de operación

T y p fin compresión El aumento de ambas

disminuye el tiempo de retraso. TT afecta más.

Dosado (carga) Si FR T retraso Si bien el dosado local en

la combustión es este-quiométrico, el global es menor que éste (porque al final la combustión es muy lenta –es difícil encontrar el O2 –)

Es preciso aumentar elaumentar elavance avance a medida que

aumenta la carga para queel final de la combustiónno sea demasiado tarde


Factores de diseño

Cámara dividida “El aire busca al

combustible”

Cámara abierta “El combustible busca al

aire”

Cámara de combustión: El objetivo de la cámara de combustión esfavorecer la mezcla entre el combustible y el aire


Factores de diseño

Inyección indirecta Sistema de inyección

más sencillo Permite trabajar con

dosados más elevados Posibilidad de subir más

el régimen de giro

Inyección directa Culata menos crítica Más facilidad de arranque

en frío Buen par a bajo régimen Mejor rendimiento

Cámara de combustión

Ventajas de uno y otro sistema


Factores de diseño

Sistema de inyección Es vital en motores de inyección directa (DI) La variación en la ley de inyección repercute

directamente en la ley de combustión (por ejemplo: inyección piloto)

Se tiende a utilizar sistemas electrónicos, los cuales permiten mayor flexibilidad

Tipos Sistema tradicional: bomba + inyector Sistema Common-Rail Inyector bomba


Sistemas de inyección

Sistema tradicional



Common-Rail



Inyector-bomba



El proceso de inyección


Características del combustible

Propiedades autolubricantes

El funcionamiento de los sistemas de inyección agradecen el hecho de que el gasoil tenga buenas propiedades autolubricantes

Características de autoinflamación

El tipo de combustión requiere un combustible fácilmente autoinfla-mable

Se mide con el número de cetano

N.C.Comparación con una

mezcla de 2 combustibles de referencia:

- Metilnaftaleno NC = 0- n-cetano NC = 100



Resumen Combustión MEC: deflagración por difusión 3 fases en la combustión: tiempo de retraso,

combustión rápida y combustión lenta Factores de funcionamiento Factores de diseño: tipo de cámara y sistema de

inyección Con el avance y la ley de inyección se puede controlar

la combustión El gasoil debe ser autolubricante (por requeri-

mientos del sistema de inyección) y fácilmente autoinflamable (por requerimientos de la combustión misma)

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