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COMBUSTIBLES CONVENCIONALES Carlos Sousa AGENEAL, Agencia Municipal de Energía de Almada

COMBUSTIBLES CONVENCIONALES Carlos Sousa AGENEAL, Agencia Municipal de Energía de Almada. MOTORES DIÉSEL Y DE GASOLINA. Ciclo de 4 tiempos Componentes principales Sistemas auxiliares. ADMISIÓN. Entrada de aire en la cámara de combustión. DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos. COMPRESIÓN.

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COMBUSTIBLES CONVENCIONALES Carlos Sousa AGENEAL, Agencia Municipal de Energía de Almada

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Presentation Transcript

  1. COMBUSTIBLES CONVENCIONALESCarlos SousaAGENEAL, Agencia Municipal de Energía de Almada

  2. MOTORES DIÉSEL Y DE GASOLINA Ciclo de 4 tiempos Componentes principales Sistemas auxiliares

  3. ADMISIÓN Entrada de aire en la cámara de combustión DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  4. COMPRESIÓN Con todas las válvulas cerradas, el pistón sube, comprimiendo el aire en el interior del cilindro Aumentan la presión y la temperatura del aire. DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  5. INYECCIÓN Una vez comprimido el aire, se inyecta el combustible a alta presión en el cilindro. DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  6. EXPLOSIÓN Se produce el encendido al entrar en contacto el combustible con el aire caliente. Se transmite la energía mecánica generada al motor. DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  7. ESCAPE Después de la combustión, los gases calientes salen del cilindro por las válvulas de escape. DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  8. ADMISIÓN COMPRESIÓN INYECCIÓN EXPLOSIÓN ESCAPE DIÉSEL – Ciclo de 4 Tiempos

  9. Relación de Compresión =

  10. COMPONENTES PRINCIPALES DEL MOTOR

  11. COMPONENTES DEL MOTOR • Pistón – Transmite el movimiento a la biela • Biela – Transmite el movimiento al cigüeñal • Cigüeñal – Transforma el movimiento alterno en rotatorio

  12. PRINCIPALES SISTEMAS AUXILIARES Distribución (apertura y cierre de las válvulas) Sistema de refrigeración (evita el sobrecalentamiento de los componentes) Lubricación (reduce el rozamiento, limpia los componentes, etc.) Combustible (admisión de combustible)

  13. DISTRIBUCIÓN Doble Árbol de Levas en Cabeza (DOHC) Leva Lateral

  14. DISTRIBUCIÓN

  15. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Objetivos • Enfriar los componentes del motor: • mantener el motor a una temperatura de funcionamiento adecuada (p.ej. evitar que se fundan los componentes) • mantener las propiedades físicas y químicas del aceite lubricante (una excesiva temperatura podría deteriorarlo) • Proporcionar calor para climatizar el interior del vehículo • Mejorar el arranque en frío

  16. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Bomba de agua Termostato Radiador Ventilador Circuito de calefacción

  17. SISTEMA DE LUBRICACIÓN La función del aceite de motor va más allá de la mera lubricación. El aceite también debe tener: • Gran capacidad detergente y dispersante • Gran capacidad anti-oxidante • Buena capacidad de refrigeración (ayuda a refrigerar el motor) • Buena capacidad de neutralizar ácidos • Capacidad de mantener sus propiedades ante cambios de temperatura (en frío y en caliente)

  18. SISTEMA DE LUBRICACIÓN

  19. SISTEMA DE COMBUSTIBLE Objetivo: • Introducir combustible en el motor para su mezcla con el aire caliente en el interior del cilindro y posterior evaporación, auto-ignición y combustión

  20. SISTEMA DE COMBUSTIBLE • Inyección indirecta • INYECCIÓN DIRECTA • Inyección directa en los cilindros • Mayor presión de inyección • Tecnología más cara y exigente • Múltiples inyectores de compresión

  21. INYECCIÓN DIRECTA vs. INYECCIÓN INDIRECTA

  22. INYECCIÓN DIRECTA vs. INYECCIÓN INDIRECTA

  23. INYECCIÓN DIRECTA

  24. INYECCIÓN DIRECTA Turbulencias (“squish”) y remolinos (“squirl”) del aire en la cámara de combustión

  25. TIPOS DE SISTEMAS DE INYECCIÓN • Bomba radial y en línea • Bomba-inyector • Conducto común (“common-rail”)

  26. TIPOS DE SISTEMAS DE INYECCIÓN • Bomba en línea 600...700 bares  1 000 bares en la punta del inyector

  27. TIPOS DE SISTEMAS DE INYECCIÓN • Bomba radial 1000 - 1500 bares en la punta del inyector

  28. SISTEMAS DE INYECCIÓN Bomba-inyector 2000 bares • Ventajas • Sin tuberías • Mayor presión de inyección • Menor consumo de combustible • Mejor par y potencia a regímenes de revoluciones bajos

  29. SISTEMAS DE INYECCIÓN Conducto Común (“Common-Rail”) 1800  2 000 bares Ventajas • Mejor control de la inyección • Disminución del ruido y de la vibración • Buen consumo de combustible • Buen par y potencia • Disminución de emisiones contaminantes

  30. ADMISIÓN EN LOS MOTORES DE GASOLINA • Un motor de gasolina puede admitir: • Una mezcla de aire y combustible • Aire, con inyección directa del combustible al interior del cilindro – Motores de Inyección Directa Source: Total

  31. TURBOCOMPRESIÓN • Objetivo: Aumentar la relación potencia/peso • Un compresor aumenta la densidad del aire antes de su admisión en los cilindros • Desventajas (en relación con los motores atmosféricos sin turbocompresor): • Mayor complejidad y coste • Mayor esfuerzo físico y térmico del motor • Ventajas: • Mayor par y potencia • Mejor consumo de combustible

  32. TURBOCOMPRESIÓN

  33. TURBOCOMPRESIÓN

  34. TURBOCOMPRESIÓN Geometría variable • Mayor par en todos los regímenes de revoluciones por minuto • Mejor consumo de combustible • Mayor potencia

  35. TURBOCOMPRESIÓN • INTERENFRIADOR O “INTERCOOLER” • Objetivo: Aumentar la relación potencia/peso • Enfría el aire después de la compresión antes de su admisión en los cilindros: • Admisión de una mayor masa de aire en los cilindros • Mayor consumo • Mayor par • Mayor potencia

  36. FORMACIÓN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTES • La combustión en los motores Diésel se caracteriza por una alta concentración de gotículas de combustible (baja vaporización del combustible). • Principales contaminantes: • Partículas (PM) • Hidrocarburos sin quemar (HC) • Monóxido de carbono, (CO) • Óxidos de nitrógeno (Nox )

  37. FORMACIÓN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTES • Control de las emisiones: • Recirculación de los gases de escape (EGR) • Filtro de partículas • Convertidor catalítico

  38. FORMACIÓN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTES • Control de las emisiones • Diésel: • Recirculación de los gases de escape o EGR (evita la formación de NOx) • Filtros de partículas, activos y pasivos (disminución de PM) • Convertidor catalítico de oxidación (reducción de HC y CO) • Reducción catalítica selectiva o SCR (transforma el NOx en N2 y H2O) • Petrol: • Convertidores catalíticos con tres vías • Catalizadores de oxidación (transforma CO y HC en CO2 y H2O) • Catalizadores de reducción (transforma NO en N2 y O2)

  39. Calidad del combustible Diésel: • El Diésel es un derivado del cetano (C10H22) • Cetanaje o Índice de cetano: Indica la mayor o menor capacidad de autoignición del combustible ( menor lapso hasta la autoignición) • 15: Baja capacidad de autoignición: isocetano • 100: Alta capacidad de autoignición: cetano • Menor índice de cetano requerido: 51 • Contenido de azufre: Menos de 50 ppm  combustible de bajo contenido en azufre • Eliminación de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) • Reducción de las emisiones de PM • Menos de 10 pmm: Combustible sin azufre (a partir de 2009)

  40. Regeneración por filtro

  41. FORMACIÓN Y CONTROL DE LOS CONTAMINANTES

  42. Vehículos de pasajeros Diésel  2,5t (valores en g/km) NORMAS EUROPEAS SOBRE EMISIONES

  43. EFICIENCIA ENERGÉTICA • PAR • Energía generada por el motor en una revolución, resultante de la combustión del combustible [kg.m o N.m]. • 1 kg.m=9,8 N.m • Cuanto más alto el par, mayor es la eficiencia del motor a un régimen de revoluciones determinado. • POTENCIA • Energía generada por unidad de tiempo [W o CV]. • 1kW = 1,36 CV • 1 CV = 0,736 kW

  44. EFICIENCIA ENERGÉTICA • Curva de par de giro • Muestra la distribución del par a cualquier régimen de revoluciones, a plena carga. • Debería ser lo más baja posible, lo que significa buena respuesta del motor a cualquier régimen de revoluciones. • RPM x N.m (o kg.m).

  45. EFICIENCIA ENERGÉTICA • Curva de potencia • Muestra la distribución de la potencia en cualquier régimen de revoluciones, a plena carga. • RPM x kW (o CV).

  46. EFICIENCIA ENERGÉTICA • Emisiones de CO2 por litro: la gasolina supera ligeramente al Diésel • Emisiones de CO2 por km: menor consumo de Diésel y menor emisión • La eficiencia energética es una función de las relaciones de compresión • Los motores Diésel utilizan una relación variable de combustible y aire • Los motores de gasolina utilizan una relación constante de aire y combustible (estequiométrica de 14,7 a 1), independientemente de la velocidad y la carga • El tipo de admisión de los motores Diésel permite que la relación de aire y combustible en régimen de ralentí pueda descender hasta 100 a 1, siendo su eficiencia de consumo mucho mayor que la de los motores de gasolina

  47. EFICIENCIA ENERGÉTICA Motores de gasolina Rendimiento teórico del motor Motores Diésel Relación de compresión

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