Renovación de La Carga

 

Segunda parte.- RENOVACION DE LA CARGA 

 

Los productos resultantes de la combustión son sustituidos sustituidos por aire, en los motores Diesel, o mezcla de aire y combustible, en los motores Otto, en las fases de escape y admisión respectivamente.  Atmosféricos. La fase de admisión se realiza a una presión inferior a la atmosférica. Sobrealimentados.. La fase de admisión se Sobrealimentados realiza a una presión superior a la atmosférica.

 

mc mar 



1 14



1 25

Par Paraa que la reacción de combustión se produzca debe haber una proporción proporción adecuada entre la masa de combustible (mc) la de aire (ma) mc mar 



1 14

 Ne 



1 25

  F 

W e * n 2 * 60 *1000

We= mc*Hi*e = mar*F*Hi*e (k W ) 

mar  * F * H  Hii * e * n 2 * 60 *1000

(k W )

 

Rendimiento volumétrico. Relación entre la masa de aire, o mezcla, efectiva que absorbe el motor y la quecondiciones admitiría este si el yvolumen de sudecilindrada encontrase en unas de presión temperatura referencia.se encontrase

 v



 a r  m m  at 



 a r  m V c * n *  0 2



ma r 



V ´c

Vc *  0

V c



 a  0

mar : Masa real de aire por unidad de tiempo ( g/min) at : Masa teórica de aire por unidad de tiempo ( g/min) m  Vc :Cilindrada del motor (l)  V´c : Volumen Volumen (l) ocupado por la masa real real de aire en las condiciones de referencia (ambientales) o : Densidad del aire o mezcla en las condiciones ambientales (g/l) a : Densidad del aire o mezcla en el motor (g/l)

 

Si admitimos: Condiciones ambientales

 po * V c



mat 

Condiciones del motor en la admisión

 pa * V c

* R * T o



mar 

* R * T a

 M a

 M a  v



 a   o



 pa * T o *

 po T a

pa : Presión de admisión po : Presión atmosférica TTao :: Temperatura Temperatura Temperatu ra ambiental final del aire o mezcla en el cilindro

 

 pa



 po

  p

Factores que afectan al rendimiento volumétrico. 1.- Velocidad angular del motor: El rendimiento volumétrico pasa por un valor máximo que se sitúa entre el 60 y 65 de la velocidad máxima. máxima. Este valor valor puede oscilar entre 0,85-0,87 0,85-0,87 cuando el motor trabaja en vacío y 0,81-0,83 cuando lo hace a plena carga.  A bajas velocidades el aire se escapa por la válvula válvula de admisión cuando el pistón se dirige hacia el punto muerto superior. superior.

v

 pa Zona B

Zona A



 p



vm



 po

  p

2

 K  * 2 g  *  

o



 s 2 * n 2  K 1 *

2 g  *  0

n ( r/min)

 s * n vm



30

 p  v



(

o

  p

 p0

 K  * s 2 * n 2 *  

T  ) * T 0 a



(1 

1

2 g *  p0

0

T  ) * T 0 a

 

2.  2. Presencia de gases residuales. 

Siempre queda una pequeña fracción de gases residuales que no es expulsada al exterior esta esta ha de ser mínima. mínima. En el ciclo real hay un momento momento en que están abiertas las válvulas de admisión y escape al mismo tiempo. Pretende ayudar a barrer dichos gases. 3.-Temperatura y presión exteriores. exteriores.  

 v



 pa * T 0  p0 * (T 0

 T )

↑     Si T o aumenta para T = Kte   v Si Taumenta para To = Kte  v  Si po disminuye para p = Kte  v 



T  

 pa

T a

1

 T 0

*( ) T   p0 1 T 0

 

4. Temperatura de refrigeración. 

 Al aumentar la temperatura temperatura de refrigeración T disminuye y el rendimiento volumétrico aumenta. Esto tiene como límite la lubricación y la temperatura óptima de trabajo

5. de paso válvulas. válvulas.  La Secciones sección de paso de lasy forma válvulasde delas admisión es la  que presenta mayores

pérdidas de presión a lo largo del trayecto que recorre el aire, o mezcla en el colector de admisión. Experimentalmente se ha comprobado que la relación óptima entre el levantamiento de lacon válvula diámetroesta varía entrepresenta 0,25 y 0,30. Comparativ Comparativamente amente la dey lasu escape, última una sección de paso inferior inferior un 30-35 % a la de admisión. Con ello ello se pretende aumentar la cantidad de aire introducido, a expensas de reducir el tamaño de la de escape.

 

SOBREALIMENTACIÖN La necesidad de reducir reducir,, el coste de fabricación por kW de potencia producida, así como el peso y volumen de los motores, conduce a aumentar la cantidad de combustible quemado por litro de cilindrada.

 N e



 pme * V c * n

2 * 60 * 1000

(k W )

La velocidad dely motor puede aumentarse haciendodeque entre mayor cantidad de aire en consecuencia mayor la cantidad combustible. Por encima de las 2.500 r/min. se produce una caída del rendimiento volumétrico, así como un aumento de las resistencias mecánicas. La única manera de aumentar la presión media efectiva a 8 o 10 bar es renunciar a la aspiración natural y recurrir a una aspiración forzada como es es la sobrealimentación. Al introducir aire a una presión superior a la atmosférica se puede regular la bomba de inyección para que aporte mayor cantidad de combustible, y en consecuencia proporcionar mayor potencia que un motor atmosférico, para una misma cilindrada.

 

CIRCUITOS DE ADMISIÓN Y ESCAPE

 

TURBOCOMPRESOR 

 

El aumento de dicha presión viene a ser del orden de 0,5 a 1,5 bar bar.. La relación de presiones está comprendida entre entre 1,5 y 2 El se acalienta a la compresión del aire quecompresor se descarga más demoderadamente 100 C. Aleacionesdebido de aluminio. La turbina ha de soportar temperaturas superiores a los 600 C, por lo que en su construcción se utiliza un metal refractario. El régimen de giro se sitúa entre 50.000 y 100.000 r/min., (800 y 1.600 vueltas por segundo) La sobrealimentación permite aumentar la presión media efectiva entre un 20 y un 40 por ciento, elevándola a 8 o 10 bar sin aumentar proporcionalmente la presión máxima ni las pérdidas de calor. calor. La relación de masas de aire varia entre 1,3 y 1,5, dependiendo de la temperatura de aire en la admisión.

 

Limitador de velocidad.

 

Cuando se acelera el motor es necesario compensar el retraso en la respuesta del turbocompresor debido a la inercia de sus elementos ya que la bomba de inyección manda la mayor cantidad de combustible produciéndose una descompensación con respecto a la masa de aire, en los motores Diesel. Ello genera una combustión incompleta. Por ello la bomba de inyección debe dispone de un dispositivo de regulación de caudal en función de la presión de admisión.

 

Para paliar la reducción de densidad del aire a la salida del compresor se recurre a un proceso de enfriamiento intermedio colocando un (INTERCOOLER). intercambiador de calor entre este y las válvulas de admisión

 

Turbocompresor de geometría variable. (VTG)

Se diferencia del turbo convencional en la utilización de ununos platoalabes o corona en el que van montados móviles pueden ser orientados, todos a la vez, un ángulo determinado mediante un mecanismo de varilla y palancas empujados una usa cápsula neumática parecida a por la que la válvula de descarga.

 

ESCALONAMIENT ESCALONAMIENTO O DE POTENCIA

 

1. Internal 1.  Internal Combustion Engines, Colin R. Ferguson, John Wiley Wiley & Sons, 2001 2. Engines 2.  Engines An Introduction, Introduction, John L. Lumley, Cambridge University Press, 1999