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COMBUSTIÓN en los MOTORES de GASOLINA
ENERGÍA • El motor funciona porque saca energía quemando combustible. • A este proceso se llama COMBUSTIÓN.
Definición de COMBUSTIÓN
Combustión incompleta
¿Qué es una combustión? Es una reacción química de oxidación:
Gasolina + O2 = CO2 + H2O + CALOR
El calor producido es lo que mueve el motor
Para que haya COMBUSTIÓN hace falta:
• Presencia de oxígeno (O2) • MEZCLA, es decir, unión íntima de AIRE y GASOLINA pulverizada
Definición de MEZCLA MEZCLA = AIRE + GASOLINA pulverizada
Requerimientos de la MEZCLA • La gasolina debe estar PULVERIZADA para facilitar su vaporización (paso a gas) – Gotas muy finas – Choque con la corriente del aire
• Debe ser HOMOGÉNEA (misma proporción en todas las partes) • Reparto UNIFORME a todos los cilindros • Dosado correcto
¿AIRE? Del aire obtenemos el OXÍGENO
El AIRE es una MEZCLA de: OXIGENO (23 %) NITRÓGENO (76%) Otros gases (1 %)
CARACTERÍSTICAS del AIRE • densidad = 1,2928 Kg/m3 (a 760 mm de Hg y 0ºC) • El NITRÓGENO es INERTE (no reacciona químicamente a no ser que se alcancen temperaturas muy elevadas en las cámaras de combustión)
GASOLINA • Es una mezcla de HIDROCARBUROS (grandes cadenas de átomos de HIDRÓGENO y CARBONO) • Se obtiene por destilación fraccionaria del petróleo en las REFINERÍAS
CANTIDAD DE AIRE NECESARIO PARA LA COMBUSTIÓN
• combustión completa: HC + O2
CO2 + H2O + CALOR
• combustión incompleta: HC + O2
CO + CO2 + H2O + CALOR
CANTIDAD DE AIRE NECESARIO PARA LA COMBUSTIÓN • Teniendo en cuenta los pesos atómicos del C=12; O=16 y H=1 se deduce que:
1 Kg de gasolina necesita 14,7 Kg de aire al cociente 1/14,7 se le llama RELACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA
Relación AIRE/GASOLINA en volumen
Significado de RELACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA
Con una RELACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA una combustión completa ideal produciría exclusivamente CO2 y H2O
COEFICIENTE DE AIRE o RELACIÓN LAMBDA λ
λ=
Masa de aire aportado Masa de aire necesario para combustión estequiométrica
Si λ = 1 la mezcla es estequiométrica. Si λ < 1 la mezcla es RICA Si λ > 1 la mezcla es POBRE
Ejemplo de cálculo • Un motor está quemando una mezcla del tipo 1/12,5 ¿Cuánto vale λ? λ = 12,5/14,7 = 0,85 El motor está quemando una mezcla RICA
Ejemplo de cálculo • Un motor está quemando una mezcla del tipo 1/18 ¿Cuánto vale λ? λ = 18/14,7 = 1,22 El motor está quemando una mezcla POBRE
Ejemplo de cálculo • Un motor está quemando una mezcla del tipo λ = 1,1 ¿Cuánto vale su relación en peso? 1,1 = x/14,7
x= 16,17
Para quemar 1 Kg de gasolina el motor emplea 16,17 Kg de aire. El motor está quemando una mezcla POBRE
TIPOS de MEZCLA •RICA •POBRE •ESTEQUIOMÉTRICA o IDEAL
PROPIEDADES de las MEZCLAS • Mezclas POBRES inconvenientes: – Calentamiento excesivo del motor – Pérdidas de potencia – Deterioros en las válvulas de escape y en el catalizador
ventajas: – Ahorro de combustible
PROPIEDADES de las MEZCLAS • Mezclas ricas: Ventajas: – Más potencia
Inconvenientes: – Más consumo
Estados de servicio Los motores de gasolina con inyección en el colector de admisión trabajan con λ = 1 Pero se requieren modificaciones: – Arranque en frío y post-arranque – Fase de calentamiento – Carga parcial λ = 1 – Plena carga – Aceleración – Retención
