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
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Tema 5b. Combustión en MEC
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
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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.
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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
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Fases de la combustión
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
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Fases de la combustión
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
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Fases de la combustión
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
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Fases de la combustión
Visualización en motor transparente
Cámara alta precisión Cámara rápida
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Sistemas de inyección
Sistema tradicional
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Sistemas de inyección
Common-Rail
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Sistemas de inyección
Inyector-bomba
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Sistemas de inyección
El proceso de inyección
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Sistemas de inyección
El proceso de inyección
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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
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Tema 5b. Combustión en MEC
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)