viernes, 29 de agosto de 2008

TIPOS DE CAMARAS DE COMBUSTION

CAMARAS DE COMBUSTION


Por cámara de combustión se entiende el volumen cerrado encima del pistón cuando se comienza la inyección de combustible, esto es, cuando el pistón está llegando al punto muerto superior en la carrera de compresión. En esta cámara ha sido confinado todo el aire que entró al cilindro durante la admisión en forma comprimida y por lo tanto muy caliente. Aquí es donde el inyector suministra el combustible.




En los motores Diesel juega un papel fundamental en el comportamiento y rendimiento del motor la forma y posición de la cámara de combustión.




En la práctica las cámaras de combustión pueden separarse en dos grupos, cada una de las cuales puede subdividirse en diferentes tipos:


Cámaras separadas, cámaras divididas o inyección indirecta :



  • Celda de energía
  • Precámara


Camaras de inyeccion directa:


  • Inyección directa
  • Cámara MAN o cámara M


Veamos las diferencias básicas de los dos grupos principales, esto es, entre las cámaras de inyección directa y las separadas.



INYECCION DIRECTA:


la figura de la derecha se muestra un esquema de una cámara de inyección directa con el pistón en la carrera de fuerza. En este caso el aerosol de combustible pulverizado se inyecta directamente sobre la cabeza del pistón, donde se ha practicado una oquedad de forma especial para producir turbulencia en el aire. En esta oquedad es donde se acumula casi todo el aire del cilindro cuando el pistón está en el punto muerto superior, por tal razón es común denominarla como cámara de combustión, aunque en realidad la verdadera cámara de combustión es todo el volumen cerrado sobre el pistón.En el dibujo se ha representado el motor cuando ya el pistón está en la carrera de fuerza; en el punto muerto superior, el pistón está muy cerca de la superficie inferior de la culata o tapa y prácticamente el aire está dentro del hueco del pistón.En este caso el incremento de presión se produce sobre el pistón, por lo que este recibe toda la fuerza generada por los gases, esto hace que sea un motor de funcionamiento brusco y ruidoso.Como la cámara de combustión solo tiene una pequeña superficie refrigerada por agua (superficie de la culata) la pérdida de calor del aire comprimido es poca y estos motores tiene una gran facilidad de arranque en frío y son muy eficientes. Hay dos tipos fundamentales de cámaras de inyección directa.


INYECCION DIRECTA TIPICA:

En el esquema que se muestra a la derecha se aparece un sistema de inyección directa típica. Note la forma de la oquedad practicada en el pistón terminada en una punta en el centro. Esta punta favorece el arranque en frío ya que se calienta notablemente durante la compresión. Observe también que los conductos de admisión están construidos para que produzcan un giro el aire de entrada, esto favorece la formación de la mezcla cuando se produce la inyección.En este tipo de cámara es muy común que el inyector tenga mas de un agujero de inyección, en este caso 5, para distribuir bien el combustible en la cámara dentro del pistón.




Cámara MAN o M:




Esta cámara de creación mas reciente es del tipo de inyección directa. Igual que en la inyección directa típica hay una oquedad en el pistón, pero en este caso es de forma esférica con una abertura a la cabeza del pistón. El inyector produce dos chorros de combustible, uno muy fino al centro de la cámara y otro mas grueso desviado dirigido a la pared de esta.En esta cámara los conductos de admisión están diseñados para producir un fuerte giro del aire de entrada, este aire giratorio entra en la cámara esférica formando un ciclón que distribuye el chorro desviado como una fina capa de combustible en la pared de la cámara. De esta forma, el chorro central inicia la combustión y la pared caliente de la cámara en el pistón evapora rápida pero gradualmente la fina capa combustible al mismo tiempo que el ciclón de aire arrastra los vapores se mezcla con ellos y se inflama.Estas características bien logradas producen un motor que tiene las ventajas de rendimiento y facilidad de arranque en frío de la inyección directa pero sin la brusquedad de trabajo de la inyección típica, el motor con cámara MAN es flexible, silencioso, eficiente y arranca bien en frío.



INYECCION INDIRECTA:


En el caso de la cámara de combustión separada como la que se muestra a la derecha, la oquedad donde se acumula el aire en la carrera de compresión se ha practicado en la masa metálica de la culata, y la comunicación entre el volumen sobre el pistón y esta cámara es un pasaje relativamente estrecho. Este pasaje estrecho hace que el aire en la carrera de compresión, circule a alta velocidad hacia la cámara en un flujo muy turbulento que favorece la formación de la mezcla del aire y el combustible una vez comenzada la inyección.Los gases a elevada presión producto de la combustión también tienen que pasar por este pasaje estrecho, por lo que van a parar a la cabeza del pistón con cierta gradualidad, que hace que las presiones máximas que tiene que soportar el mecanismo pistón-biela-manivela nos sean tal elevadas como en el caso de la inyección directa.Estos motores son en general de un funcionamiento mas silencioso y elástico que los de inyección directa, pero el aumento del área de transferencia de calor (debido a la cámara) al agua de enfriamiento produce pérdidas y la eficiencia es menor así como se dificulta el arranque en frío.Este problema del arranque en frío se resuelve con la utilización de unas resistencias eléctricas especiales colocadas dentro de la cámara de combustión separada, conocidas como bujías de precalentamiento.
Las fronteras entre los diferentes tipos de cámaras de inyeción indirecta no están bien definidos, hay motores donde prácticamente todo el aire termina en la cámara de la culata y la comunicación con la cabeza del pistón es muy estrecha, estos motores son típicamente muy elásticos y suaves en el funcionamiento y se les denomina sin duda motores de precámara. Hay otros, que la cámara de combustión está parcialmente en la culata y parcialmente en el pistón y el conducto de comunicación es relativamamente grande, aunque la inyección se realiza en la cámara de la culata, en este caso se les llama cámaras de celda de energía.Puede asumirse entonces que hay diseños de motores que se acercan mas a un tipo que al otro y la denominación es por lo tanto algo ambigua.

jueves, 21 de agosto de 2008

MOTOR DE CABEZA CALIENTE

MOTOR DE CABEZA CALIENTE:

En el motor de cabeza caliente la culata va separada del cilindro por un estrangulamiento , tiene en su parte inferior una zona no refrigerada o "cabeza caliente" prolonga un teton, tambien sin refrigerar. El inyector, de tipo abierto ybaja presion esta colocado en la parte alta de la culata y dirige un chorro de goticas sobre la cabeza caliente la cual cuando el motor esta funcionando se pone al rojo vivo. La cabeza actua en dos tiempos bien distintos: primero la carburasion de las goticas y luego su encendido.

En el arranque, motor y cabeza estan frios. Antiguamente se utilizaba un soplete al rojo vivo para poner al rojo vivo la cabeza. Entonces con un fuerte impulso dado por el volant,se conseguia arrancar el motor, y al cabo de algunos segundos la cabeza estaba suficientemente caliente para que se pudiera retirar el soplete.

EVOLUCION:
En la evolucion de la estructura del motor hay que notar que la tendencia se orienta a el motor cuadrado (o super cuadrado), con el cual sin aumentar la cilindrada y reduciendo la razon carrera diametro, pueden obtenerse elevadas temperaturas , en beneficio de la potencia especifica (valvulas mayores) y ello sin aumento sensible de la velosidad lineal de los pistones.

martes, 19 de agosto de 2008

CAMARAS DE ACUMULACION DE AIRE

CAMARAS DE ACUMULACION DE AIRE

Tambien concidas con el nombre de celula de energia estos motores se caracterizan por una camara de compresion, una de cuyas partes se halla encima de del piston, parsialmente en el mismo o dispuesta en la culata, y otra constituida por una camara separada, en cuyo interior el aire comprimido penetrar por un orificio o varios, o por un canal de pequeña seccion, pues la parte reservada de aire no tiene papel que el de crear turbulencia, sea debida a la combustion previa a la expansión del aire que se almaseno durante la compresion.

Este tipo de cámaras se llaman también de acumulación. El deposito de aire esta
constituido por una pieza postiza situada en el embolo, la cual comunica con la
cámara de combustión a través de un orificio. Durante la compresión el aire se
introduce en el depósito. Antes de alcanzarse el punto muerto superior comienza la
inyección. Al pasar del punto muerto superior el movimiento del embolo se invierte,
aumenta el volumen de la cámara de combustión y disminuye la presión que había
en ella. El aire sale a través del orificio alimentando la llama en la zona del embudo y
originando la combustión completa del combustible inyectado.

CAMARAS DE TURBULENCIA




CAMARAS DE TURBULENCIA



Un motor de "inyección indirecta" (cámara de turbulencia) el combustible se inyecta dentro de la cámara de turbulencia quemandose una parte de el. La presión aumenta de modo que los gases de combustión y el carburante restante se apresura a salir por la tobera de la cámara de turbulencia y se mezcla con el aire de la cámara de combustión donde se produce la quema de combustible definitiva.En estos motores se produce, por tanto, un aumento lento de la presión en el interior de la camara de combustión, lo cual da al motor una marcha relativamente silenciosa que es una de sus principales ventajas, asi como unas caracteristicas constructivas del motor mas sencillas que los hace mas baratos de fabricar.Las desventajas de estos motores son: menor potencia, un mayor consumo de combustible y un peor de arranque en frio.


TIPO DE PISTON USADO:


Un pistón para un motor diesel con cámara de turbulencia, en cuya cabeza de pistón se ha dejado como hueco una cámara de combustión principal configurada en forma plana, en la que desemboca el canal de rebose que parte de la cámara de turbulencia, situada parcialmente en la zona de comprensión de la culata, y en el que la cámara de turbulencia cubre parciamente la cabeza de pistón y la cámara de combustión principal, caracterizado porque la cabeza de pistón tiene en la zona del canal de rebose de la cámara de turbulencia y por debajo de la totalidad del fondo de la cámara de turbulencia, una depresión de una profundidad sustancialmente menor que la de la cámara de combustión principal , cuyo contorno sobrepasa la zona de solapamiento del fondo de la cámara de turbulencia con el pistón en la medida de la profundidad de la depresión

INYECCION INDIRECTA

INYECCION INDIRECTA


Los motores con camara de precombustion no deben confundirse con los provistos de camara turbulencia, con los que le surgen siertas analogias.

En efecto, en ambos casos la camara de combustion se encuentra dividida en dos partes,en una de las cuales se inyecta el combustible.

Con la camara de se intenta producir la presion de inyeccion en cilindro por medio de la combustion casi instantanea de una pequeña parte de carga inyectada en el eje de esta precamara mientras la atraviesa.
El grado de compresion de los motoress con camara de precombustion oscila, entre 15 y 18/1, es decir, es algo mas alto que los motores de inyeccion
directa, mientras que la presion inyeccion es mudho menor: de 100 a 150 kg/cm2.
Mientra que el motor con camara de precombustion,esta representa una fraccion del 25% al 40%(un tersio aproximadamente) de la totalidad de la camara con que esta comunicada por uno o varios orifisios pequeños en forma de toberas ,la camara de turbulencia comprende le mayor parte del volumen de la camara de compresion y comunica con el espasio muerto, encima del piston por una tobera de gran diametro.



TIPOS DE INYECTORES UTILIZADOS:



Para motores de inyección indirecta se utilizan los llamados "inyectores de tetón"En el caso de motores con precámara o cámara de turbulencia, la preparación de la mezcla de combustible se efectúa principalmente mediante turbulencia de aire asistida por un chorro de inyección con la forma apropiada. En el caso de inyectores de tetón, la presión de apertura del inyector se encuentra generalmente entre 110 y 135 bar. La aguja del inyector de tetón tiene en su extremo un tetón de inyección con una forma perfectamente estudiada, que posibilita la formación de una preinyección. Al abrir el inyector , la aguja del inyector se levanta, se inyecta una cantidad muy pequeña de combustible que ira aumentando a medida que se levanta mas la aguja del inyector (efecto estrangulador), llegando a la máxima inyección de combustible cuando la aguja se levanta a su máxima apertura. El inyector de tetón y el estrangulador asegura una combustión mas suave y por consiguiente, un funcionamiento mas uniforme del motor, ya que el aumento de la presión de combustión es mas progresivo.

lunes, 18 de agosto de 2008

INYECCION DIRECTA

INYECCION DIRECTA

Las constantes mejoras que vienen registrándose en el sistema de inyección de los motores Diesel han desembocado de momento en el llamado "Motor Diesel de Inyección Directa a alta presión". Esta es una nueva tecnología de origen europeo que ya se comercializa con excelentes resultados. En las versiones iniciales emplea un inyector operado directamente por un árbol de levas y situado sobre el centro de la cámara de combustión para inyectar el gasóleo o Diesel uniformemente. La inyección es controlada por un dispositivo electrónico que consigue la máxima eficiencia del combustible. Estas características proporcionan al motor la rápida ignición al comienzo de combustión propia de los sistemas de inyección indirecta, así como la combustión a alta presión durante el período principal de propagación, característica de los sistemas de inyección directa.

En la anterior tecnología de los motores Diesel una bomba de inyección - distribuidor crea la presión necesaria para inyectar el gasóleo. Los nuevos TDI tienen un sistema de inyección innovador, en el que cada cilindro tiene su propia bomba – integrada en el inyector (bomba inyectora). La presión actúa mecánicamente sobre levas adicionales incorporadas en el árbol de levas, lo cual supone una enorme ventaja: una muy alta presión de hasta 2050 bar es dirigida al orificio de salida de cada inyector (1000 bar era la presión normal). Esto proporciona gases de escape limpios y más rendimiento (115 PS en vez de 110 PS) y par (285 Nm en vez de 235 Nm). El sistema también mejora la atomización de gasóleo, que mejora la ignición, inhibiendo la combustión rápida al comienzo del ciclo de combustión, y reduciendo el ruido y las emisiones de NOx. El gasóleo se distribuye también más uniformemente, favoreciendo una combustión uniforme y mejorando el rendimiento.





Una nueva versión denominada "common rail" utiliza una sola bomba que envía gasóleo a cada inyector a 1350 bares de presión, en tanto que el tiempo de inyección se dosifica electrónicamente desde cada inyector.

videoEstos motores suelen ir equipados con doble válvula para la admisión y el escape, que incrementa el volumen de aire que entra en los cilindros y disminuye la resistencia a la evacuación de gases en la fase de escape. Este diseño mejora el coeficiente de resistencia a la admisión - escape aproximadamente un 50 por ciento en comparación con la tecnología convencional de dos válvulas por pistón. El rendimiento resulta así mejorado, y los humos negros y partículas resultan disminuidos debido a que el gasóleo se quema en presencia de más aire. Los pistones son ahora especialmente ligeros y resistentes, al fabricarse con una nueva tecnología de compuesto de aluminio infiltrado de aire.



El sistema electrónico de inyección de combustible controla constantemente los cambios registrados en el funcionamiento del motor, incluyendo la posición del acelerador, carga y la velocidad de giro, para dosificar óptimamente la cantidad y tiempo de la inyección. El ruido y las emisiones de NOx se reducen en cualquier condición de carga del motor, debido a que el tiempo de inyección es retrasado en función de esta carga, resultando así mejorada la combustión del gasóleo y permitiendo incrementar la dosis de gasóleo en cada inyección aún en condiciones de carga máxima, sin que resulten incrementados los humos negros.



El motor de inyección directa e ignición por compresión (CIDI) es el motor de combustión interna que se ha probado más eficiente y de momento es uno de los candidatos para equipar el sistema de propulsión de los vehículos del programa "Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV)" que pretende conseguir un vehículo con economía de combustible de hasta 3 l / 100 km. Las barreras técnicas importantes que presentan estos motores son las emisiones de partículas y óxidos de nitrógeno (NOx), así como su mayor costo en comparación con los motores de gasolina. Otras desventajas son su excesivo peso y complejidad, en tanto que su volumen tampoco es muy apropiado. Por el contrario parecen poseer la mejor eficiencia térmica probada hasta el momento en una planta motriz, lo que los hace candidatos para ser instalados en las plantas motrices híbridas.
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