1.- Renovación DE LA CARGA Energética EN LOS MOTORES DE GAS.
EL CONCEPTO LEAN BURN
Se fundamenta en suministrar al motor una mezcla de aire y gas, cuya cantidad de aire es mucho mayor que la necesaria para la combustión completa de todo el gas. La combustión de esta mezcla pobre reduce los picos de temperatura y por lo tanto las emisiones de NOx. Se ve incrementado el rendimiento y pueden alcanzarse altas potencias de salida sin riesgo de detonación. Esta mezcla pobre necesita de una fuente de ignición para su encendido, lo cual se consigue principalmente por la inyección de una pequeña cantidad de combustible piloto (líquido). Y cuya combustión se realiza por el mismo proceso que en un motor diésel convencional.
Otro método es utilizar las llamas procedentes de una precámara en la que una mezcla más rica es encendida mediante una pequeña bujía.
EL MOTOR DF (DUAL FUEL)
Trabaja con el principio Lean Burn cuando opera en el modo gas, es decir, el gas es inyectado en el aire a su paso por el conducto de admisión, la formación de la mezcla se realiza por la turbulencia a su paso por las válvulas de admisión al cilindro. Al final del proceso de compresión, la mezcla se enciende por una inyección piloto diésel, operando en CR. El motor DF también posee un sistema convencional de combustible líquido, que funciona con bombas independientes, de manera que puede funcionar alternando entre los dos modos ya que tanto la válvula piloto como la convencional se implementan en el mismo cuerpo de inyector.
EL MOTOR SG (SPARK GAS)
En este caso la ignición se produce por una chispa. El proceso de mezcla del aire y gas es idéntico a la del motor DF, pero aquí, durante la carrera de admisión, se llena también con una mezcla más rica una precámara. La mezcla se encenderá al final de la compresión
MOTOR GAS Diésel (GD)
Este motor también puede trabajar tanto en modo gas como en modo combustible liquido. Cuando trabaja con modo gas el proceso es el siguiente: se admite aire puro solamente y al final de la carrera de compresión se realizan dos inyecciones, una de combustible piloto líquido, y acto seguido la del gas. La ignición piloto permite el comienzo de la combustión del gas, así el funcionamiento es muy parecido al del ciclo diésel.
2.- MOTORES Diésel. REQUERIMENTOS DEL SISTEMA DE Inyección
El dispositivo de inyección es el conjunto de elementos que sirven para introducir el combustible en el interior del cilindro de manera que se obtenga una combustión eficaz y regular. Este dispositivo debe satisfacer los siguientes requerimientos:
„« Dosificación:
Proporcionar a cada cilindro en cada ciclo la cantidad de combustible necesaria según la carga y el régimen del motor.
„« Distribución en el tiempo: Adelanto preciso al PMS.
„« Graduación:
Para la misma cantidad de combustible, un gradiente de inyección demasiado alto tiene un efecto similar al de un adelanto excesivo. Si es demasiado bajo, los efectos se parecen al de una inyección retrasada.
„« Pulverización:
Adecuada y uniforme facilita el inicio de la combustión.
„« Penetración:
Es necesario proporcionar a las gotitas de combustible la suficiente energía cinética para que penetren en la masa de aire comprimido. La penetración disminuye al aumentar el grado de pulverización, por lo que hay que encontrar el equilibrio adecuado para cada motor.
„« Distribución uniforme:
Hay que procurar que cada partícula de combustible tenga la posibilidad de reaccionar con el oxigeno necesario para quemarse.
Métodos PARA LA PULVERIZACIÓN DE COMBUSTIBLE.
Pulverización Neumática:
Una corriente de aire comprimido que arrastra el combustible hacia la cámara de combustión pulverizándolo al mismo tiempo.
Pulverización Mecánica:
Consiste en impulsar el combustible a alta presión a través de unos orificios de diámetro y longitud calibrados. En cuanto a las válvulas de pulverización (inyectores) su accionamiento puede ser mecánico o hidráulico.
SISTEMAS DE Inyección Neumática
En este sistema, un compresor accionado por el propio motor mantiene en el inyector aire a una presión de 45 a 70 Kg. Mientras que una bomba de combustible accionada también por el motor, introduce la cantidad exacta de combustible que se ha de introducir en el cilindro en cada ciclo. La combustión es sensiblemente más rápida que con la inyección mecánica.
No obstante, precisa de varios aparatos auxiliares como son el compresor, las botellas de almacenamiento, y el correspondiente sistema de tuberías. Actualmente, se ha sustituido casi por completo el sistema neumático por el mecánico ya que con los modernos métodos se consigue una pulverización muy fina y de gran poder penetrante.
SISTEMA DE Inyección MECÁNICA
El sistema automático tipo Bosch (hidráulico) es actualmente el más utilizado en motores diésel. Consta esencialmente de los siguientes elementos: Bomba de combustible, Inyector y conducto de presión.
3.- CAUDAL MÁXIMO Y MÍNIMO QUE PUEDE Y DEBE INYECTARSE
La cantidad de combustible que debe inyectarse, con la regulación al máximo, puede hacerse:
a) En función del consumo de combustible horario, que corresponda al régimen de potencia máximo (expresado en litros).
cc / embolada = (Mch· ·1000·t) / (60·n·z·2)
Mch = consumo horario en kilogramos.
?= densidad del combustible.
t = numero de tiempos.
n = r.P.M.
z = numero de cilindros.
B) En función del aire disponible
Gramos / embolada = i.E. . Vd
Vd = volumen de cilindrada unitaria.
= coeficiente volumétrico.
? = peso especifico del aire.
E = relación estequiometrica.
i = índice de exceso de aire, que es igual a uno mas el coeficiente exceso de aire.
Por otro lado, la mínima cantidad que deben enviar las bombas en cada inyección puede determinarse mediante el consumo horario que corresponde a la potencia mínima del motor.
DIFERENCIA ENTRE CAUDAL IMPULSADO E INYECTADO
Que el volumen impulsado por la bomba sea inferior a la cantidad inyectada es debido a: Coeficiente volumétrico menor que la unidad a causa de un llenado deficiente, Dilatación de los conductos, Contracción del combustible y Fugas en bomba, inyector y conductos.
En la práctica se puede conocer esta diferencia recogiendo a la salida del inyector la cantidad inyectada. Debe conocerse la carrera activa, que multiplicada por la superficie del cilindro de la bomba nos dará la cantidad impulsada.
Volumen impulsado = carrera activa x supf embolo
4.- PARÁMETROS CarácterÍSTICOS DEL CHORRO
Son tres principalmente los parámetros que caracterizan a todo chorro o dardo de combustible:
a) Ángulo de dispersión o ángulo cónico.
b) La penetración.
c) El tamaño de las gotas o grado de atomización
Ángulo de dispersión o ángulo cónico
La dispersión del chorro pulverizado de combustible depende del diseño de la tobera de inyección. El tipo de orificio que genera el cono de pulverización grande produce mejor dispersión que si utilizamos un cono de pulverización pequeño. Sin embargo, todo aumento de la dispersión disminuye la penetración, por lo que se debe de llegar a una solución intermedia.
La penetración
Depende de: la velocidad del chorro, densidad del aire de la cámara de combustión y dimensión del orificio.
Tamaño de las gotas: Grado de atomización
El grado de atomización viene definido por el tamaño de las partículas en el chorro pulverizado y por la escasa variación que existe en el tamaño de dichas partículas.
El factor más importante que afecta al grado de atomización es la velocidad del combustible.
La atomización del chorro se debe a la interacción de las fuerzas internas y externas.
I.
Las fuerzas internas son debidas a la turbulencia en el flujo del combustible, creando componentes transversales a las líneas de corriente que propician la atomización.
II.
Las fuerzas externas son generadas por fuerzas aerodinámicas motivadas por la resistencia del aire.
El movimiento pulsante de las partículas favorece la disgregación de las mismas, de forma que al aumentar la velocidad de pulsación aumenta el ángulo cónico
5.- LA BOMBA DE INYECCIÓN DE Regulación POR VÁLVULA
Este tipo de bomba de combustible, consta de un cuerpo de bomba provisto de dos válvulas, una de aspiración y otra de impulsión, y de un émbolo que se mueve alternativamente. El combustible llega según indica la flecha, durante el movimiento descendente del émbolo, pasando por la válvula de aspiración y llenando la bomba; cuando el émbolo asciende se cierra la válvula de aspiración y el combustible es enviado a través de la válvula de impulsión a los inyectores correspondientes. La regulación de la cantidad de combustible inyectado en el cilindro, se obtiene mediante un dispositivo que actúa sobre la válvula de aspiración, abríéndola en cierto momento de la carrera del émbolo y poniendo en comunicación la cámara de presión de la bomba con la de aspiración, o con el depósito del cual procede el combustible.
LA BOMBA DE Inyección DE Regulación POR Hélice
Este tipo de bombas son las mas. Su constitución interna la podemos dividir en los siguientes apartados:
a) Mecanismo de impulsión y regulación de caudal
b) Válvula de impulsión
c) Eje de levas ( Bombas de bloque )
A ) Mecanismo de impulsión y regulador de caudal.-
Al hallarse el pistón en el PMI , la cámara de bomba se llena de combustible y al subir el pistón de la bomba y tapar las lumbreras de llenado, se comprime el combustible abriendo la válvula de impulsión, pasando este al tubo de inyección y posteriormente al inyector.
La regulación de caudal tiene su fundamento en la forma de la cabeza del émbolo de la bomba, el cual posee un ranurado helicoidal que hace posible la introducción de una cantidad de combustible de acuerdo a las necesidades del
motor y a la posibilidad de giro del émbolo que modifica la posición de la ranura helicoidal con relación a los orificios de entrada y salida.
b) Válvula de impulsión ( Reaspiración ).–
Tienen una doble función:
1.- Servir de válvula antirretorno para evitar retrocesos de combustible al cerrarse el inyector.
2.- Debido a su forma especial, reaspira parte del combustible del tubo de inyección disminuyendo notablemente la presión y evitando inyecciones repetidas.
C) Eje de levas.-
Es una pieza encargada de accionar los émbolos. La forma de las levas es de suma importancia, ya que en virtud de su perfil se puede elevar con mayor o menor rapidez cada uno de los émbolos y eso afecta a la cantidad de combustible inyectado con relación a los grados girados por el cigüeñal.