Anali de Conceptos (Clase 3)

SISTEMAS DE COMBUSTIBLES CICLO OTTO

Profesor Sacha Krause

Caractersticas de la combustin MECH:

Motor de pistones con formacin de mezcla homognea.Compresin de 20 a 30 [bar] Temperatura final de compresin de 400 a 500 [C] (queda por debajo de la temperatura de autoencendido de la mezcla)Poco antes del PMS, en la carrera de compresin, hay que encender la mezcla con una chispa.La combustin y su rendimiento de potencia dependen de la velocidad y duracin de la combustin


Requisitos de la combustin:

Todo el carburante debe ser vaporizado antes de la combustin.Las mezclas de aire y combustibles solo se queman del todo en un margen estrecho de (0,8 a 1,2) Las variaciones de mezcla entre un cilindro y otro deben ser mnimas.


Requisitos del encendido:

La mezcla comprimida debe inflamar con seguridad en el momento preciso. Se debe disponer las bujas en zonas de fcil acceso a la mezcla. La energa necesaria para el encendido depende de la mezcla empleada, entre 0,2 y 3 [mJ].


Proceso de la combustin:

La primera fase de reaccin trmica se denomina fase de inflamacin es casi constante en el tiempo y depende de la composicin de la mezcla. La liberacin de calor est determinada por la forma de la cmara de combustin y la posicin del punto de encendido. La duracin de la combustin est determinada por la velocidad de propagacin de la llama (20 a 40 [m/s] con Lambda =0,9).


La turbulencia durante la combustin, y sus variaciones, influyen directamente en la velocidad de la llama.Una elevada velocidad de combustin y la correcta posicin de la liberacin de calor, favorece el consumo de combustible y el rendimiento


Comportamiento de las emisiones del motor de acuerdo al factor Lambda y ngulo de encendido


Emisiones de HC


Emisiones de CO


Emisiones de NOX


Normas de emisiones en Chile

Vehculos convencionales hasta 1993:CO: 4.5 % Mximo.HC: 800 ppm Mximo.


Vehculos catalticos 1993 en adelante:CO: 0.5 % Mximo.HC: 100 ppm Mximo.


IMPORTANTE A partir de ste ao en Chile se medirn tambin la cantidad de NOX que emitan los vehculos


Relacin Estequiomtrica Aire Combustible Para una mejor reduccin de contaminantes, el motor debe operar en una mezcla aire / combustible en una relacin de 14.7 :1 respectivamente, a esta relacin ideal de trabajo se le llama estequiomtrica.


Relaciones de la mezcla aire/combustible Factor Lamda: es un patrn que involucra la calidad de las emisiones del motor, relacionado con la cantidad de aire que posee la mezcla. Se obtiene al dividir la RAC real con la RAC terica.


Es igual a 1 cuando la mezcla es de 14.7:1.Es menor que 1 si la mezcla contiene menos que 14.7 partes de aire.(escasez de aire; mezcla rica)Es mayor que 1 si la mezcla contiene ms que 14.7 partes de aire.(exceso de aire; mezcla pobre)


Porcentaje de CO segn lambda


PPM de HC segn lambdaPROFESOR SACHA KRAUSE S.


PPM de NOX segn lambda


Mecanismos de control de emisiones.1- Vlvula EGR2- Sistema de precalentamiento del aire de admisin.3- Inyeccin de aire al mltiple de escape o convertidor cataltico.4-Convertidor cataltico.5-Sistema EVAP.


Curvas de comparacina= sistema de alimentacin con inyeccin de combustible.b= sistema de alimentacin con carburador.


Conceptos mecnicos bsicos relacionados a la inyeccin de combustiblePotenciaConsumoCargaPresionesEstanqueidadMezcla homognea


PotenciaCapacidad que permite realizar un cierto trabajo mecnico en un determinado tiempo. Su valor original ha sido el HP pero en la actualidad, se mide en Watts. potencia = trabajo / tiempo watts = joule / segundo


En el campo automotriz, la potencia efectiva se mide directamente en el motor al someterlo a pruebas en el dinammetro, a diferentes rangos de revoluciones obteniendo la curva caracterstica.


El dinammetro puede entregar la potencia en su valor inmediato o calcular el torque del motor, con este dato y un valor de conversin tambin es posible obtener la potencia del motor. potencia = torque * rpm/ fact. de conversin 1 HP = 754.69 watts.


Consumo Cantidad de combustible utilizado por un automvil para poder desplazarse, generalmente obtenemos este valor al conocer la cantidad de kilmetros recorridos con un litro de combustible.Se ve afectado por muchas situaciones relacionadas con el estado del motor y la manera de cmo y dnde circule el automvil.


Internacionalmente se habla de litros de gasolina consumidos en 100 kilmetros.El consumo especfico del motor de obtiene en laboratorios. Midiendo cuantos cc de combustible son necesarios para producir 1 Watts, esto se realiza a diferentes rangos de funcionamiento.


Carga Resistencia que obliga al motor a trabajar en un rango determinado de exigencia, la cual se hace presente en determinadas situaciones de trabajo al que es sometido el vehculo, principalmente al subir una pendiente o al acelerar en una relacin de marcha errnea. Debido a esto el motor debe aumentar su carga de los cilindros aumentando la cantidad de mezcla.


Para motores con mariposa de aceleracin la carga est relacionada directamente con la presin del mltiple de admisin y la posicin de dicha mariposa.


Presiones Manomtrica: es la presin que se encuentra a nivel del mar, teniendo este punto un valor asignado de 1 atmsfera. Solamente con esta presin se pueden registrar valores negativos o vaco.


Absoluta: es aquella que se mide considerando el vaco absoluto (terico), segn esta escala no existen presiones negativas. Residual: Es aquella presin restante que queda almacenada en un sistema luego que este a efectuado un trabajo, presenta relacin con la estanqueidad de dicho sistema.


Estanquidad Concepto relacionado con la hermeticidad que debe tener un sistema o componente, involucrando su capacidad de impedir escapes o fugas durante el funcionamiento normal del mismo.


Mezcla homognea Es aquella que est perfectamente mezclada dentro del cilindro respecto a la cantidad de aire/combustible dependiendo del volumen aspirado dentro del cilindro.


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