Tema 5b. Combustión en MEC

1. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 1

2. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 2

3. Introducción • Tipo de combustión Deflagración por difusión La inyección y la combustión se realizan simultáneamente: el combustible se quema a medida que se mezcla y evapora. Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 3

4. Fases de la combustión Hay 3 fases de combustión • 1ª Fase: Tiempo de retraso • No hay combustión • 2ª Fase: Combustión rápida • Combustión premezclada • 3ª Fase: Combustión Lenta • Combustión por difusión Inicio inyección Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 4

5. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 5

6. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 6

7. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 7

8. Fases de la combustión Visualización en motor transparente Cámara alta precisión Cámara rápida Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 8

9. Operación Régimen T y p fin compresión Dosado Diseño Cámara Sistema de inyección (especialmente importante en DI) Avance y ley de inyección: parámetros de control Permite centrar la combustión y modular la ley de combustión Factores que la afectan • - Cámara dividida (IDI) • Cámara abierta (DI) Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 9

10. Factores de operación • Régimen de giro • Tiempo de retraso ~ independiente del régimen n  ángulo  Hay que aumentar el avance a medida que aumenta el régimen de giro Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 10

11. T y p fin compresión El aumento de ambas disminuye el tiempo de retraso. T 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 –) Factores de operación Es preciso aumentar el avance a medida que aumenta la carga para que el final de la combustión no sea demasiado tarde Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 11

12. Cámara dividida “El aire busca al combustible” Cámara abierta “El combustible busca al aire” Factores de diseño Cámara de combustión: El objetivo de la cámara de combustión es favorecer la mezcla entre el combustible y el aire Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 12

13. 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 Factores de diseño Cámara de combustión Ventajas de uno y otro sistema Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 13

14. 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 Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 14

15. Sistemas de inyección • Sistema tradicional Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 15

16. Sistemas de inyección • Common-Rail Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 16

17. Sistemas de inyección • Inyector-bomba Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 17

18. Sistemas de inyección • El proceso de inyección Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 18

19. Sistemas de inyección • El proceso de inyección Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 19

20. 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 Características del combustible Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 20

21. 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) Ampliación de Motores de Combustión Tema 5b.- Combustión en MEC 21