Motores de Combustión Interna Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables Img. 1 Img. 3 Img. 4 Img. 2 Motores de Combustión Interna Nayví Ferrer Frontela www.cujae.edu.cu

Motores de Combustión Interna TEMA 5: “FORMACIÓN DE LA MEZCLA” CONFERENCIA 12: Formación de la mezcla en motores de encendido por compresión (Diesel). DURACION: 2 horas.

SUMARIO BIBLIOGRAFIA: Exigencias a los equipos de suministro de combustible y tipos fundamentales de sistemas de alimentación Diesel. Proceso de inyección del combustible y parámetros que caracterizan este proceso. Pulverización del combustible. Formación de la mezcla. Sistemas de alimentación de combustible de los motores Diesel. BIBLIOGRAFIA: Jovaj, Motores de Automovil. José Luis Reyes, Teoría de MCI. 3

OBJETIVOS Conocer las exigencias de los equipos de sumistro de combustible y tipos fundamentales de sistemas de alimentación Diesel. Conocer el proceso de inyección del combustible así como los parámetros que caracterizan este proceso. Conocer como ocurre y que característica tiene la pulverización del combustible. Conocer como ocurre la formación de la mezcla (tipos de cámaras, la formación de la mezcla volumétrica y volumétrica pelicular, formación de la mezcla en cámaras divididas). 4

EXIGENCIAS A LOS EQUIPOS DE SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE Y TIPOS FUNDAMENTALES DE SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DIESEL. El sistema de alimentación del combustible comprende un conjunto de dispositivos que aseguran el suministro de combustible a los cilindros del motor de encendido por compresión. 5

Idéntico suministro de combustible en todo los cilindros del motor. Exigencias que deben cumplir los equipos que intervienen en el sistema de alimentación en los mec. Dosificación de la cantidad de combustible inyectado de acuerdo con los regímenes de carga y velocidad del motor. Pulverización con la calidad requerida y la adecuada distribución dl combustible por el volumen de la cámara de combustión. Idéntico suministro de combustible en todo los cilindros del motor. Obtener una característica y fase de inyección óptima en todos los regímenes de velocidad. 6

Elementos que conforma el sistema de alimentación en los MEC. Depósito de combustible. Filtro de purificación gruesa de combustible. Tuberías de combustible. Filtro de purificación fina de combustible. Bomba de alta presión. Tuberías de alta presión Inyectores. Tubería de drenaje. Regulador. 7

Elementos que conforma el sistema de alimentación en los MEC. Foto del sistema completo. 8

Clasificación en dependencia de la elaboración constructiva de esos dos agregados. Separados: La bomba de alta presión y los inyectores se construyen por separado. No separados: La bomba de alta presión y el inyector se unen en un conjunto. 9

Foto de bomba e inyector separados y no separados Clasificación en dependencia de la elaboración constructiva de esos dos agregados. Foto de bomba e inyector separados y no separados 10

En los sistemas separados Bombas de múltiples secciones: Cada una de las secciones de la bomba alimenta a un solo cilindro y su tarea se limita a dosificar y comprimir el combustible. Individuales: cada bomba alimenta a un cilindro y las tuberías de alta presión puede ser de menor longitud. Tipo distribuidor: una sección de la bomba puede alimentar varios cilindros y además de dosificar y comprimir el combustible realiza también su distribución por los cilindros con la consecutividad requerida. 11

Tipos de inyectores Abiertos: Los orificios del pulverizador están continuamente comunicados con la tubería de alta presión (utilizados en los sistemas no separados). Cerrados: Los orificios del pulverizador se unen con las tuberías de alta presión solo en el período de suministro de combustible debido a que posee una aguja de cierre (utilizados en los sistemas separados). 12

Forma de la antorcha Foto de la antorcha. 13

PROCESO DE INYECCIÓN DEL COMBUSTIBLE Y PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN ESTE PROCESO. Durante la carrera activa el émbolo (1) se abre la válvula (2) y el combustible penetra a la tubería de alta presión (3) y a la cavidad (4) debajo de el agua (5) del inyector; como resultado de esto la presión aumenta en la tubería de combustible (3) y en la cavidad (4). Foto 10.4 pág 281 14

Cuando la magnitud de la presión de dicha cavidad alcanza un valor superior a la presión de montaje del resorte de la aguja del inyector, esta se levanta y comienza la inyección. En el proceso de inyección, la presión continua aumenta hasta el corte del suministro (final de la carrera activa) y después bruscamente disminuye hasta una magnitud que corresponde a la presión residual en la tubería después del cierre de la válvula (2) 15

PULVERIZACIÓN DEL COMBUSTIBLE El chorro de combustible que sale del pulverizador debe desmenuzarse en finas gotas (5- 40 micrómetros). Las gotas más gruesas se forman generalmente al final de la inyección pueden alagar el proceso de combustión y permitir la formación de la carbonilla. Las gotas mas finas (hasta 10 micrómetros) se evaporan cerca del pulverizador del inyector lo que dificulta la utilización del aire en los puntos más distantes en la cámara de combustión. 16

PULVERIZACIÓN DEL COMBUSTIBLE La pulverización del combustible ocurre bajo la acción de las perturbaciones iniciales que surgen durante el movimiento del combustible en los orificios del pulverizador y la fuerzas de resistencia aerodinámicas del medio gaseoso en el cual se inyecta el combustible. Durante el desmenuzamiento el chorro se desintegra en partículas, láminas y filamentos que se mueven en el medio gaseoso los cuales se deforman bajo la acción de las fuerza aerodinámicas y de tención superficial, adquiriendo forma esférica. 17

Cálculo de la finura de la pulverización en efecto. Cálculo de la finura de la pulverización 18

Cálculo de la finura de la pulverización en efecto. Cálculo de la finura de la pulverización El diámetro medio volumétrico se determina a partir de igualar la cantidad y el volumen total de las gotas reales y sus dimensiones medias. Se utiliza para evaluar la calificación de la pulverización, la masa de las gotas de dimensiones medias y la cantidad real de gotas. El diámetro medio según Sauter se calcula igualando la superficie y el volumen (masa) de las gotas reales y sus dimensiones medias. Permite evaluar la superficie total del combustible pulverizado. La disminución del diámetro medio indica una pulverización más fina del combustible 19

Característica de la pulverización en efecto. Característica de la pulverización La característica de la pulverización es una dependencia gráfica entre el diámetro de gotas y su contenido relativo, para evaluar simultáneamente la finura y la homogeneidad de la pulverización Figura pag 289 20

en efecto. Desarrollo y estructura de la antorcha de combustible pulverizado. La antorcha del combustible pulverizado está constituida por un conjunto de gotas en movimiento cuya cantidad total está entre 0.5 y 20 por 10 a la 6. La antorcha se caracteriza por la longitud (alcance) ancho (b) y el ángulo del cono ( ). El desarrollo de la antorcha se evalua también por la velocidad de movimiento de su frente delantero. 21

en efecto. Influencia de diferentes factores sobre la finura de la pulverización y estructura de la antorcha. Presión de inyección: Con el aumento de la presión de inyección, aumenta la velocidad del flujo de combustible por los orificios del pulverizador y la velocidad de salida del combustible desde el pulverizador hacia el medio gaseoso. Debido a esto, se refuerza la perturbación en el chorro de combustible provocando un movimiento turbulento en el interior de la periferia del chorro y se refuerza la acción de las fuerzas aerodinámicas del aire que se inyecta el combustible, facilitando la desintegración del chorro de combustible y obteniéndose gotas más finas y homogéneas en sus dimensiones. 22

en efecto. Las propiedades del aire: Al aumentar la densidad del aire, aumenta las resistencias aerodinámicas al movimiento de las gotas, lo que facilita la desintegración y desmenuzamiento del chorro; pero esto es cierto solo para determinados valores de la densidad. Si está excesivamente alta, la diferencia de presión bajo cuya acción se inyecta el combustible puede disminuir tanto, que la velocidad de salida del combustible del pulverizador disminuye bruscamente y la calidad de la pulverización se empeora. 23

en efecto. Las revoluciones del árbol de leva de la bomba: El aumento de las revoluciones del árbol de levas conduce al aumento de la presión de inyección y la velocidad del chorro de combustible que sale del pulverizador provoca un aumento largo de la antorcha. 24

en efecto. La viscosidad del combustible : Las fuerzas de interacción entre las partículas de combustible dependen de su viscosidad. Al aumentar la viscosidad, estas fuerzas aumentan, lo que conduce por una parte al aumento de la energía necesaria para la destrucción del chorro de las perturbaciones iníciales en el chorro. Como resultado del aumento de la viscosidad, la pulverización del combustible empeora. 25

en efecto. La construcción del pulverizador: La disminución del diámetro de los orificios de la tobera, con gasto constante de combustible, conduce al mejoramiento de la finura de la pulverización debido al aumento de la velocidad del flujo de combustible; pero la construcción es más compleja y aumenta la posibilidad de la tupición de los orificios. Sobre la pulverización también influye la relación entre la longitud de los orificios de toberas respecto a su diámetro. 26

en efecto. En orificios con mayor longitud se amortigua se amortigua la perturbación que se crea en el flujo en el borde de entrada del orificio. Para diámetro invariable de los orificios, la forma de la tobera ejerce una notable influencia sobre la pulverización, por ejemplo, los bordes de entrada de los orificios deben ser agudos. 27

MSc. Nayví Ferrer Frontela nferrer@ceter.cujae.edu.cu