Conceptos Automotrices Super

La carburaciónLa carburación

Sistema “relativamente” antiguo para la Sistema “relativamente” antiguo para la obtención de la mezcla combustible/aire obtención de la mezcla combustible/aire en los motores de combustión interna de en los motores de combustión interna de encendido provocadoencendido provocado (explosión) (explosión)

Actualmente, se sustituyen los Actualmente, se sustituyen los carburadores por sistemas de inyección, carburadores por sistemas de inyección, que permiten controlar mejor los que permiten controlar mejor los diferentes parámetros que intervienen en diferentes parámetros que intervienen en la mezcla.la mezcla.

Evolución de los sistemas de renovación de la carga en los motores de explosión

Nociones básicas de los carburadores

Curvas del carburador elemental

Carburadores compensados

Carburador con surtidor y difusor variable

La inyección de gasolina en los

motores de explosión

Condiciones que debe Condiciones que debe cumplir.cumplir.

DOSIFICACIÓNDOSIFICACIÓN. Suministro de la . Suministro de la cantidad de combustible necesaria para cantidad de combustible necesaria para la realización del ciclo, de acuerdo con la realización del ciclo, de acuerdo con la carga y la velocidad del motor.la carga y la velocidad del motor.

REGULACIÓNREGULACIÓN. Regulación del . Regulación del comienzo de la inyección. Es comienzo de la inyección. Es decir, introducción de combustible decir, introducción de combustible en el momento oportuno. (El en el momento oportuno. (El momento oportuno depende de la momento oportuno depende de la velocidad y la carga del motor)velocidad y la carga del motor)

Gradiente de inyecciónGradiente de inyección. . Graduar la introducción del Graduar la introducción del combustible para favorecer el combustible para favorecer el desarrollo más adecuado de la desarrollo más adecuado de la combustión.combustión.

Pulverización o atomización. Pulverización o atomización. Subdivisión del combustible en Subdivisión del combustible en pequeñas gotas, del modo pequeñas gotas, del modo más homogéneo que sea más homogéneo que sea posible. posible.

PenetraciónPenetración. Comunicar al . Comunicar al chorro de combustible la energía chorro de combustible la energía cinética suficiente para que pueda cinética suficiente para que pueda penetrar en el seno del aire penetrar en el seno del aire comprimido en la cámara de comprimido en la cámara de combustión, sin que se alcance combustión, sin que se alcance las paredes de la misma.las paredes de la misma.

DifusiónDifusión. Reparto lo más . Reparto lo más homogéneo posible del homogéneo posible del combustible en todas las zonas combustible en todas las zonas de la cámara de combustión, de de la cámara de combustión, de forma que no queden zonas de forma que no queden zonas de aire sin utilizar, ni zonas con una aire sin utilizar, ni zonas con una cantidad de oxígeno insuficiente cantidad de oxígeno insuficiente para la reacción.para la reacción.

Parámetros característicos Parámetros característicos del chorro de combustibledel chorro de combustible

Ángulo cónicoÁngulo cónico. Función de la forma . Función de la forma del orificio u orificios del inyector, del orificio u orificios del inyector, radios de acuerdo, presión de radios de acuerdo, presión de inyección, etc.inyección, etc.

Penetración en la cámaraPenetración en la cámara Tamaño de las gotasTamaño de las gotas. (Diámetros . (Diámetros

medios)medios)

AtomizaciónAtomización

Para una buena combustión el tamaño de las Para una buena combustión el tamaño de las gotas deberá mantenerse lo más pequeño gotas deberá mantenerse lo más pequeño posible, de forma que se obtenga una máxima posible, de forma que se obtenga una máxima relación superficie/volumen. Esto asegurará un relación superficie/volumen. Esto asegurará un rápido calentamiento y un incremento rápido calentamiento y un incremento porcentual de las moléculas que estén en porcentual de las moléculas que estén en contacto con el aire de la combustión. El contacto con el aire de la combustión. El tamaño medio de las gotas debería estar sobre tamaño medio de las gotas debería estar sobre las 10 μm en diámetro. las 10 μm en diámetro.

Cuanto mayor sea la reducción en el tamaño de Cuanto mayor sea la reducción en el tamaño de la gota, más disminuirá la posibilidad de la gota, más disminuirá la posibilidad de penetrar la misma en el espacio donde se penetrar la misma en el espacio donde se produce la combustión. Esto es así porque, por produce la combustión. Esto es así porque, por el pequeño tamaño de la gota, ésta tiene una el pequeño tamaño de la gota, ésta tiene una masa pequeña y por lo tanto una baja cantidad masa pequeña y por lo tanto una baja cantidad de movimiento lo que provocará que se frene de movimiento lo que provocará que se frene rápidamente por el aire denso y fuertemente rápidamente por el aire denso y fuertemente comprimido de la combustión. Esto puede comprimido de la combustión. Esto puede provocar una combustión pobre como provocar una combustión pobre como consecuencia de la mezcla insuficiente con el consecuencia de la mezcla insuficiente con el aire. aire.

Este tamaño debe equilibrarse ya que Este tamaño debe equilibrarse ya que también generan problemas las gotas también generan problemas las gotas de gran diámetro. Así, las gotas más de gran diámetro. Así, las gotas más grandes, de baja relación superficie grandes, de baja relación superficie volumen pueden tener una gran volumen pueden tener una gran penetración, que haga que estén penetración, que haga que estén todavía quemándose cuando se todavía quemándose cuando se alcanzan las superficies de la camisa alcanzan las superficies de la camisa y pistón, causando a su vez erosión y pistón, causando a su vez erosión en los mismos y la producción de en los mismos y la producción de inquemados. inquemados.

El combustible a alta presión se hace El combustible a alta presión se hace pasar a través de los pequeños pasar a través de los pequeños orificios en la tobera y ello genera orificios en la tobera y ello genera una alta velocidad en el chorro de una alta velocidad en el chorro de combustible. La fricción entre el combustible. La fricción entre el chorro de combustible y el aire chorro de combustible y el aire comprimido causa que el chorro se comprimido causa que el chorro se divida en pequeñas gotas, cuyo divida en pequeñas gotas, cuyo tamaño dependerá entre otras cosas tamaño dependerá entre otras cosas de la densidad del aire comprimido y de la densidad del aire comprimido y de la velocidad del chorro. de la velocidad del chorro.

Con objeto de conseguir el chorro Con objeto de conseguir el chorro óptimo, tanto la presión del combustible óptimo, tanto la presión del combustible como el diámetro de los orificios deberán como el diámetro de los orificios deberán mantenerse en los valores óptimos. De mantenerse en los valores óptimos. De forma general, la relación entre la forma general, la relación entre la longitud/diámetro debería mantenerse en longitud/diámetro debería mantenerse en valores 4:1. valores 4:1.

Puede conseguirse agrandar el Puede conseguirse agrandar el tamaño de las gotas tamaño de las gotas disminuyendo la longitud del disminuyendo la longitud del orificio o reduciendo la presión del orificio o reduciendo la presión del combustible, mientras que para combustible, mientras que para conseguir gotas más pequeñas conseguir gotas más pequeñas debe disminuirse el diámetro de debe disminuirse el diámetro de los orificios o aumentar la presión los orificios o aumentar la presión del combustible. del combustible.

El El funcionamiento a bajas velocidadesfuncionamiento a bajas velocidades implica implica que se aumenta el tamaño de las gotas ya que que se aumenta el tamaño de las gotas ya que la presión disminuye y por lo tanto aumenta la presión disminuye y por lo tanto aumenta también el periodo de tiempo empleado en la también el periodo de tiempo empleado en la inyección. El funcionamiento a bajas inyección. El funcionamiento a bajas velocidades no suele ser un problema si es por velocidades no suele ser un problema si es por periodos de tiempo pequeños. Para periodos periodos de tiempo pequeños. Para periodos más largos deberían adaptarse las toberas de más largos deberían adaptarse las toberas de inyección con tamaños de los orificios más inyección con tamaños de los orificios más reducidos. Después de un periodo de tiempo reducidos. Después de un periodo de tiempo más o menos largo, los orificios de las toberas más o menos largo, los orificios de las toberas de inyección se desgastan, por lo que sería de inyección se desgastan, por lo que sería necesario reemplazarlas.necesario reemplazarlas.

Diámetro medio de las Diámetro medio de las gotasgotas

Depende deDepende de:: ddii= diámetro de los orificios de la tobera= diámetro de los orificios de la tobera

VVii= Velocidad del chorro en la tobera= Velocidad del chorro en la tobera

Ts= Tensión superficial del combustibleTs= Tensión superficial del combustible μμcc= Viscosidad dinámica del combustible= Viscosidad dinámica del combustible

ρρcc= Densidad del combustible= Densidad del combustible

ρρaa= Densidad del aire= Densidad del aire

mmii/m/mtt= Cantidad inyectada respecto de la cantidad = Cantidad inyectada respecto de la cantidad

nominal.nominal.

Penetración del chorroPenetración del chorro

Depende de:Depende de: Pi= Presión de inyecciónPi= Presión de inyección Di= Diámetro de los orificios de la toberaDi= Diámetro de los orificios de la tobera ρρa= densidad del airea= densidad del aire t = tiempo a partir del comienzo de la t = tiempo a partir del comienzo de la

inyeccióninyección

Bombas de inyecciónBombas de inyección

En general, las bombas de inyección se En general, las bombas de inyección se encargan de regular la cantidad de encargan de regular la cantidad de combustible a introducir en el cilindro y combustible a introducir en el cilindro y de elevar la presión del mismo.de elevar la presión del mismo.

Bomba de émbolo con ranura helicoidal o bomba tipo Bosch

Bomba de “bloque”

Bomba de inyección

Onda de inyección

Detalle de la válvula de impulsión

Sistema de inyección variable

Bombas con válvulas de Bombas con válvulas de aspiración y descarga aspiración y descarga (Tipo Sulzer)(Tipo Sulzer)

Las diferentes Las diferentes alternativasalternativas

Sistema “tradicional”Sistema “tradicional”

Sistemas de colector común (CRS)

Inyección controlada electrónicamente

La inyección en La inyección en los grandes los grandes motores actualesmotores actuales

Diagramas Diagramas de inyecciónde inyección

De la misma forma que los diagramas de indicador, los De la misma forma que los diagramas de indicador, los diagramas de inyección son característicos de cada diagramas de inyección son característicos de cada motor. motor.

La comparación de diagramas actuales con los La comparación de diagramas actuales con los obtenidos cuando el motor estaba en perfectas obtenidos cuando el motor estaba en perfectas condiciones puede reflejar anormalidades en el condiciones puede reflejar anormalidades en el funcionamiento.funcionamiento.

A-Cierra la galería de la bomba (aprox. -8º)B-El inyector abre (aprox. -4º)C-Abre la galería de la bomba (aprox. 12º)D-El inyector cierra (aprox. 16º)E-Onda de presión reflejadaF-Periodo de equilibrio parcial, es decir, el suministro a través del inyector equivale al ascenso del émbolo de la bomba y por lo tanto no hay aumento de la presión. La inestabilidad de la onda de presión puede indicar una viscosidad inadecuada del combustible.G-Periodo de inyección (aprox. 20º)

Comparación de sistemas

Comparación de sistemas

Inyectores o válvulas de inyección

Inyectores

Toberas

Toberas diferentes

Toberas de motores grandes

Tipos de inyectores

Toberas

Tobera de múltiples orificios

Y la mezcla se provoca…Media velocidad: inyector

central, sin turbulencia

Baja velocidad: dos o tres inyectores y alta turbulencia

…y la combustión

Y finalmente, Y finalmente, ¿dónde se inyecta ¿dónde se inyecta

el combustible?el combustible?

(Ver tema de cámaras de combustión)(Ver tema de cámaras de combustión)

Inyección en antecámara

Inyección directa

Y, para complicarlo todo…alguna complicación más