Nombre: Omar CaisaguanoGrupo 2 Motores de combustin internaTema: Cmaras de Combustin Cmaras de combustin inyeccin directa1. Objetivos General Investigar informacin relevante que caractericen las cmaras de combustin en los motores diesel, haciendo nfasis en las cmaras de combustin de inyeccin directa.2. Objetivos Especficos Caracterizar las cmaras de combustin de un motor diesel. Caracterizar las cmaras de inyeccin directa.3. Introduccin Los motores diesel sobrealimentados, adems de aumentar la potencia especfica, disminuyen el consumo de combustible y el ruido. la incorporacin de inyeccin directa y regulacin electrnica en estos motores llega para complementar y mejorar sus caractersticas, como son la potencia, consumo y emisiones contaminantes; inyectando la cantidad exacta de combustible en el preciso momento del ciclo termodinmico por ende en este trabajo se exponen caractersticas de las cmaras de combustin y en especifico la cmara de inyeccin directa.4. Marco Terico4.1 Las cmaras de combustin y sus caractersticas4.1.1 Cmara de inyeccin directaSe realiza directamente en la cmara principal, que va situada sobre la cabeza del pistn y generalmente adopta forma torica. Se utilizan inyectores de varios orificios con elevada presin de inyeccin (1500bares motores rpidos) con el fin de conseguir buena penetracin del aire comprimido. La turbulencia que adquiere el gas en la admisin se intensifica durante la compresin debido a su forma toroidal de la cmara. Bajo consumo y combustible. (Zapateria, 2001)

4.1.2 Cmara de combustible auxiliarLa inyeccin se realiza en una cmara auxiliar o precmara unida a la principal por un estrechamiento cuya misin es provocar una gran turbulencia con el paso del fluido. Se fabrica en acero especial con montaje postizo sobre la culata en una zona poco refigurada para evitar prdidas de calor. Depende del alto grado de turbulencia y no tanto del sistema de inyeccin por lo que se usa inyectores de un solo orificio con presiones entre 100 y 140 bares. La relacin de compresin es ms alta (18 a 22/1). Suaviza el funcionamiento del motor pero aumenta el consumo, para el arranque en frio es necesario elevar la temperatura de la cama con los calentadores.

Figura 1.Camaras de combustin inyeccin indirecta. Fuente (Zapateria, 2001)4.1.3 Cmara de precombustinOcupa 1/3 del volumen de la cmara de combustin, esta comunicada con la cmara principal mediante unos orificios calibrados y orientados hacia la cabeza del pistn, que tambin lleva tallada una cavidad. El aire comprimido en la precamara aporta el suficiente oxigeno para que comience la combustin, de modo que crea una sobrepresin que explosa los gases inflamados por los orificios calibrados a gran velocidad. (Zapateria, 2001)4.1.4 Cmara de turbulenciaOcupa entre el 60 y 90% del volumen total de la cmara de combustin. La comunicacin entre las dos cmaras se hace mediante un canal de seccin relativamente grande. Durante la compresin y su paso por este canal adquiere una elevada turbulencia dentro de la cmara con forma esfrica. El combustible se inyecta en este torbellino provocando la combustin.La diferencia entre los dos tipos de cmaras esta en la forma en la que se produce la turbulencia. En la cmara de precompresion se obtiene la combustin y ser expulsados los gases a travs de los orificios, mientras que en la cmara de la turbulencia se consigue drate la compresin.4.2 Cmaras de combustin inyeccin directa.4.2.1 Inyeccin directaConsiste en inyectar el combustible directamente en la cmara de combustin sobre la cabeza del pistn. Este sistema se empleaba habitualmente en vehculos pesados, ya que proporciona un excelente para motor y una gran economa de combustible, en su contra tienen el inconveniente de ser motores poco revolucionados y lentos de giro, y adems producen mucho ruido en su funcionamiento. En la actualidad, estos inconvenientes se estn minimizando gracias a la aparicin de la gestin electrnica diesel.4.2.2 Cmara de combustin inyeccin directaEn los motores Diesel de inyeccin directa, la culata es prcticamente plana, y los platos de las vlvulas estn enrasados con el plano de culata, as como la punta del inyector, por lo que el inters del estudio de la geometra de la cmara de combustin se centra exclusivamente en la forma y caractersticas de la cmara labrada en el pistn.La cmara de combustin est ubicada justo encima del pistn, el cual a su vez dispone de una cavidad en la cabeza donde se produce la combustin. Dicha cavidad se perfecciona con relacin a su dimetro, profundidad, conicidad del fondo y anillo de turbulencia para producir una combustin lo ms acertada posible. Los colectores de admisin se disean para producir una turbulencia a la entrada del cilindro y provocar un torbellino acelerado por la compresin del pistn. El inyector se encuentra ubicado en el centro de la cmara de combustin sobre el hueco de la cabeza del pistn y est constituido por una serie de orificios, normalmente cinco. Estos se encuentran distribuidos uniformemente a su alrededor e inclinados hacia la cavidad de la cabeza del pistn. La colocacin de los orificios del inyector con el hueco de la cabeza del pistn es un factor determinante en la instalacin del inyector en forma de lpiz. En un motor de inyeccin directa la combustin se realiza en un tiempo ms reducido que en uno de cmara auxiliar, por lo que resulta una combustin ms violenta. El aumento en el nivel de ruido producido en la combustin, de modo particular durante la aceleracin, se ve gratificado por ahorro de carburante de hasta un 20%, representando una gran economa en este tipo de vehculos. (Zapateria, 2001)

Figura 2.Camaras de combustin inyeccin directa. Fuente (Zapateria, 2001)

Teniendo en cuenta que gran parte del movimiento del aire generado en la admisin se pierde por rozamiento, y que la forma de la cmara de combustin es un aspecto decisivo en la restauracin e incremento de este movimiento, se llega a comprender que un buen diseo y correcta eleccin de la geometra de la cmara de combustin sean decisivos a la hora de abordar la optimizacin de la combustin en cualquier motor. (Jil, 2007)4.3 Parmetros de las cmaras de combustin de motores diesel inyeccin directa.4.3.1Dimetro de la cmara de combustin ( D b ) Es el dimetro de la cmara de combustin en la seccin en la que sta intersecta con la cara plana superior del pistn Las cmaras con dimetros grandes ( D b > 0.5 D ) y poco profundas se denominan usualmente tranquilas. Debido al gran dimetro, el aumento de vorticidad durante la compresin es pequeo, con lo que para conseguir un grado de mezcla adecuado se recurre a inyectores con gran nmero de orificios y a presiones de inyeccin ms elevadas que en las cmaras con dimetros ms pequeos, en las que se genera ms vorticidad durante la compresin. 4.3.2 Relacin de compresin (r c) Es la relacin entre el volumen del cilindro cuando el pistn se encuentra en el PMI respecto del volumen cuando el pistn se encuentra en el PMS . Este parmetro afecta al tiempo de retraso, y por tanto, influye sobre la formacin de contaminantes y sobre el consumo especfico. La seleccin de una relacin de compresin adecuada supone un compromiso entre un bajo nivel de humos y un bajo nivel de NOx, aparte de la facilidad de arranque en fro y de un buen rendimiento.4.3.4 Factor de forma ( K ) Se define este factor como la relacin entre el volumen de la porcin de cmara de combustin labrada en el pistn y el volumen total del cilindro cuando el pistn se encuentra en el PMS . Esta variable indica la proporcin de aire contenida dentro de la cmara del pistn, dando idea de la cantidad de aire que los chorros de combustible podr an aprovechar. El valor de este parmetro debe ser cercano a la unidad, pe ro est limitado por problemas mecnicos como la interferencia entre la cabeza del pistn y las vlvulas. Otra variable asociada a este parmetro es la a ltura libre del pistn, definida como la distancia mnima entre la cabeza del pistn y la culata. Evidentemente, a menor altura libre, mayor valor del factor de forma.4.3.5 Inclinacin de las paredes La inclinacin define el tipo de pared lateral que constituye la cmara del pistn. Existen cmaras con paredes verticales o soluciones constructivas con paredes reentrantes en las que el fondo de la cmara de combustin tiene mayor dimetro que la entrada. Con esto se consigue, por un lado, que el chorro de combustible tarde ms tiempo en chocar con las paredes laterales.4.3.6 Forma del fondo de la cmara de combustin Mediante la utilizacin de fondos no planos en la cmara de combustin se pretende anular o reducir las zonas de la cmara donde la tasa de mezcla es muy baja. Adems, dado un dimetro, profundidad mxima, altura libre y una relacin de compresin, se puede imponer un determinado volumen de la cmara mediante la forma del fondo de sta. No es un parmetro cuantificable, por lo que se considera solamente su aspecto cualitativo, siendo los ms comunes el fondo plano (cmara en forma de baera) y el fondo puntiagudo (cmaras toroidales).

Figura 3. Geometria de la camara de combsution inyeccon directa. Fuente (Jil, 2007)

Figura 4. Contornos de velocidad turbulenta.. Fuente (Jil, 2007)

Conclusiones:Las cmaras de combustin de inyeccin directa dependen de manera directa de la geometra de la cmara ya que esta generara turbulencia y ayudara que la autodetonacion del diesel se de de manera optima optimizando la cantidad de combustible inyectado debido a la gestin electrnica que generalmente llevan vehculos diesel.Las cmaras ms eficientes son las de inyeccin directa debido a que trabajan a presiones ms altas por lo que genera mayor temperatura y por ende la eficiencia del ciclo un poco mas elevada que en vehculo diesel con inyeccin indirecta Referencias:BibliografaJil, A. (2007). MODELADO TRIDIMENSIONAL DEL FLUJO DE AIRE EN EL CILINDRO DE MOTORES DIESEL DE INYECCIN DIRECTA. Valencia: Reverte.Zapateria, O. (2001). Inyeccion electronica diesel. Mecanica Industrial, 1-3.