Cap 7 Combustión MEP 20

8/19/2019 Cap 7 Combustión MEP 20

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Motores de Combustión InternaUniversidad Carlos III de Madrid

Capítulo 5: Combustión en MEP- MIF

Profs.Antonio LecuonaPedro Rodríguez

Mathieu LegrandRubén Ventas

Gentileza de GeneralMotors-Opel (El color

de la llama no es real)

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Máquinas yMotoresTérmicos

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1. Introducción

2. Fenomenología de la combustión en MEP3. Velocidad de propagación y estructura de la llama lamina4. Velocidad de propagación y estructura de la llama turbule

5. Etapas de la combustión en MEP6. Modelado de la combustión – Influencia de las variables de diseño y

operación7. Combustión anormal: detonación y encendido superficial

8. Contaminación y mitigación de la contaminación9. Cuestiones de auto-evaluación10. Anexos

NOTAS

es tiempo. “crank angle” es . indica dependencia funcional.es el tiempo que tarda en producirse la combustión~ ms .

COMBUSTIÓN EN MEPvolver

COMBUSTIÓN

EN MEP1. Introducción 2. Fenomeno

logía dela combustión en MEP3. Velocidad depropagación yestructura de la llama laminar4. Velocidad depropagación yestructura de la llama turbulenta5. Etapas de lacombustión en MEP6. Modelado de lacombustión –Influencia de lasvariables de diseño y operación.7. Combustiónanormal: detonación

y encendido superficial8. Contaminación

y mitigación de lacontaminación


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Latinas A Área de paso AE avance al encendidoa velocidad del sonido, exponenteb exponentec calor específico, constante D diámetro del émbolod diámetro de la válvula de admisión

energía de activación EGR fracción másica deEGR

dosado relativo f fracción másica de gases residuales,

frecuencia

HR humedad relativah entalpía específica fracción de pérdidas de calor k conductividad térmica Li poder calorífico inferior l longitud MBT avance al encendido mínimo para

máximo par

caudal másico

n régimen de giro, exponente p presiónQ calor Re número de Reynolds

constante del gas ideal relación de compresión efectiva

S velocidad de propagación relativavelocidad de propagación absoluta

T temperatura absoluta X fracción de masa quemada

x fracción volumétrica y fracción másica

COMBUSTIÓN EN MEPvolver

COMBUSTIÓN

EN MEP1. Introducción 2. Fenomenología dela combustión en MEP3. Velocidad depropagación yestructura de la llama laminar4. Velocidad depropagación yestructura de la llama turbulenta5. Etapas de lacombustión en MEP6. Modelado de lacombustión –Influencia de lasvariables de diseño y operación.7. Combustiónanormal: detonación

y encendido superficial8. Contaminación

y mitigación de lacontaminación

NomenclaturaU Energía internau velocidad media del émbolo

velocidad de arrastre de la llamau’ componente turbulenta de la velocidad

y fracción másica

Griegas: ángulo girado por el cigüeñal,

difusividad térmicaespesor de la zona de reacción

ϵdistancia entre electrodosrendimiento del motor rendimiento de combustión

,rendimiento volumétrico de entradaescala de Kolmogórovviscosidad dinámicacociente de calores específicos1/F Rvelocidad angular de girodensidad tiempo

es el tiempo que tarda en

producirse la combustión ~ ms. volumen volumen específico

Subíndices0 condiciones de referenciaa autoigniciónad admisiónd relativo a la válvula de admisióncomb combustiblee émboloef efectiva f de formacióni ignición L laminar lam laminar max máximo

óp óptimo p productos p a presión constanteQ de activación químicar reactantesr de retardo a la autoigniciónT de agitación térmica, turbulentav a volumen constanteSuperíndices0 referencia para entalpías de formación Adornos flujo o caudal valor medio Acrónimos

EGR recirculación de gases de escapeMEP motores de encendido provocado =MIF motores de ignición forzadaN.O. número de octanoPMS punto muerto superior SCR reducción catalítica selectiva


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1.- Introducciónvolver

COMBUSTIÓN

EN MIFIntroducción –

Fenomenología de lacombustión

Velocidad depropagación yestructura de la llama

Etapas de lacombustión.

Modelado de lacombustión –Influencia de las variables dediseño yoperación.

Contaminación

y

mitigación de la contaminaciónCombustión anormal:

detonación yencendidosuperficial.

• Clásicamente, la combustión en MEPs ha sido con mezcla homogénea y con igniciónpor chispa eléctrica.

• Actualmente se emplea cada vez más la combustión estratificada para reducircontaminantes y mejorar la eficiencia del ciclo, que es mayor con mezcla globalmentepobre. Consiste en dos fase, la 1ª rica y la 2ª de oxidación de los productos paracompletar a CO2 y H2O. A plana carga en su lugar se usa mezcla homogénea.

• El amplio rango de funcionamiento de los MEP de automoción exige controlescomplejos y modos de funcionamiento distintos (arranque, calentamiento, ralentí,aceleración, retención por freno motor, carga parcial económica, plena carga y plenapotencia, etc.

• Se sigue usando encendido por chispa eléctrica, pero cada vez depositando másenergía en los gases, hasta 0,5 J y tratando de prolongar la duración de la chispa.

• La conversión de reactantes a productos ocurre casi completamente en una capadelgada ~ 1 mm de espesor, denominado llama. Quedan tan solo reacciones determinación tras el frente de la llama.

• Durante la combustión aparecen llamas casi planas, llamadas laminares y llamasafectadas por el movimiento turbulento en el cilindro, por lo que adquieren formacompleja.

• Sin embargo, se pueden explicar las llamas turbulentas sobre la base de las laminares.Por eso se presentan antes.

• Las llamas normales en MEP sondeflagrantes y no estacionarias, pues va subiendo lapresión y temperatura según procede la combustión. Esto es, la presión a ambos ladoses la misma. Son de premezcla; esto es, el combustible está mezclado con el aire.

https://es.wikipedia.org/wiki/FSIhttp://www.ecured.cu/index.php/Llama_(combusti%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Llama_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Turbulenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deflagraci%C3%B3nhttp://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/teoria-llamahttp://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/teoria-llamahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deflagraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Turbulenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Llama_(qu%C3%ADmica)http://www.ecured.cu/index.php/Llama_(combusti%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/FSI


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1.- Introducción(cont.)volver Mezcla heterogénea o estratificada. Ejemplo de tecnología actual,ver. Fuente:http://www.aficionadosalamecanica.net

/inyeccion_directa.htm

En el centro de la cámara de combustión seencuentra una mezcla con buenas cualidadesinflamables en torno a la bujía, > 1. Esta mezclaestá rodeada de una capa exterior, que en el casoideal está compuesta por aire fresco y gases deescape recirculados para minimizar pérdidas decalor a las paredes y apagado. Globalmente pobre.

El dosado relativo en este modo operativo es: opobre, o 1. Se logra la máxima , útil aplena carga. La cabeza del émbolo tiene una zonaperiférica que es el negativo de la culata,aplastando los gases al llegar a PMS yproyectándolos hacia la cavidad interior “ squish”.Al bajar se efectúa un rebose.

Trampilla

COMBUSTIÓN






Contaminación

y



Fig. 6.1

“Tumble”,menor ,

http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa.htmhttp://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa.htmhttps://en.wikipedia.org/wiki/Squish_(piston_engine)https://en.wikipedia.org/wiki/Squish_(piston_engine)http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa.htm


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1. En MEP de mezcla homogénea convencionales se comprime una mezcla de gases reacompuestos por: aire, combustible (parcialmente evaporado), gases residuales y eventualgases de escape recirculados (EGR), en equilibrio metaestable ⇒reacción despreciable.2.Se pueden alcanzar las condiciones deautoigniciónpara los combustibles MEP (T a ~ 250-600 ºC a p =1 bar), pero eltiempo de retardoa la autoignición

es mayor frente al de

combustión y normalmente no se auto-inflama la mezcla durante la compresión, ni dla expansión. El tiempo de retardo se debe a un tiempo de activación quími τQaproximadamente constante (τQ < 0,1 ms) y otro de agitación térmica fuertementedecreciente con aumentos de la temperatura. VéaseSección7.

3.Unbujíagenera un arco eléctrico entre sus electrodos, generando localmente un plastemperaturas del orden de 50.000 K. A estas temperaturas, → 0, con lo cual ~, yse inflama casi instantáneamente la mezcla entre los electrodos, separados pordistancia ε ~ 0,7 mm.

4.Se propaga la llama en la cámara de combustión, definiendo un volumen dequemados(productos) y un volumen degases de compresión(reactant), separados porel frente de llama deflagrante, por lo tanto, a igual presión.

2.- Fenomenología de la combustión en MEPvolver

Gases de compresión

B l o

q u e

Culata

Embolo

Válvula

Bujía

-Aislante-Electrodos

Segmentosgases quemados(productos)

Gases sin quemar(de compresión,o reactantes)

Frente de llama1. 4.

COMBUSTIÓN


Fenomenolo

gía de lacombustión




Contaminación

y



Fig. 6.2

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autoignici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Buj%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Buj%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autoignici%C3%B3n


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5. Al subir la temperatura de los productos, éstos se dilatan, comprimiendo los reactacon ello empujan el frente de llama. La velocidad aparente del frente de llamaS F, que esel directamente visible, se debe a ambas componentes: velocidad de propagacióllamaS + velocidad debida a la expansión de los productos, o velocidad de arrastreuexp:

+ (6.1)En condiciones normales de funcionamiento en MEP (sin detonación),S resulta muyinferior a la velocidad del sonido ; y por ello la presión no cambapreciablemente a través del frente de llama, denominada deflagración. Se considpresión de los reactantes y productos sensiblemente iguales.

1. Al llegar cerca de las paredes más frías (~ 150 ºC) del cilindro, embolo y culaextingue la llama por no lograse las condiciones de ignición en la llama, < T

i ~ 480ºC con gasolina y mezcla estequiométrica:a) A causa de la transferencia de calor a la pared.b) Por haber bajado demasiadoT y p en la cámara por la expansión del cilindroc) Por ser la relación local superficie de contacto a volumen muy alta, intersticios

La extinción ocurre especialmente en losintersticiosde la cabeza del embolo concilindro, en la junta de culata, entre válvulas y sus asientos y en el interior de la buj

2.- Fenomenología de la combustión en MEP(cont. ) volver

COMBUSTIÓN






Contaminacióny



http://petrolsmell.com/wp-content/uploads/2012/07/engine_emissions_combustion_chamber.jpghttp://petrolsmell.com/wp-content/uploads/2012/07/engine_emissions_combustion_chamber.jpg


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3.- Velocidad de propagación y estructura de la llama laminarvolver Una vez establecida la llama, se propaga indefinidamente. Cuando la llama es lisa, se tiene régimen lamLa llama se puede modelar con la teoría deMallard-Le Chatelier, como una estructura adiabática auto-mantenida y controlada por equilibrio entre conducción y reacción:

T

• Balance de energía y de masa a través de la llama. Elcalor necesario para llegar a la ignición esproporcionado por la conducción desde losproductos.

• Además, la liberación de calor se realiza en unespesor .Para un combustible dado:

• Temperatura de ignición: , , , ,~ 500 ºC• Difusividad térmica [2 4×10

−m/s

]:

, ,•

Tiempo de combustión: , , , ,

COMBUSTIÓN


Fenomenologíade la combustión




Contaminaciónymitigación de la

contaminaciónCombustión anormal:


Fig. 6.3

x

Productos y reacciones

residuales

Reactantes δ

Zona de reacciónZona de conducción ;

: espesor de la llama.Típicamente en MEP:δ ~ 1 mm.

T p

T iT r

S L

q ↓= −− =

⇒= −−⇒ , ,, , ,

http://en.wikipedia.org/wiki/Laminar_flame_speedhttp://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Le_Ch%C3%A2telierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Le_Ch%C3%A2telierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Le_Ch%C3%A2telierhttp://en.wikipedia.org/wiki/Laminar_flame_speed


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La velocidad depropagaciónde llama de premezcla se prefiereestudiar empíricamente y resulta depender de:

Fig. 6.4.-Fuente: “ Internal Combustion EnginesFundamentals “- J. B. Heywood – 1988.

S L,0: Sin diluyentes ycondiciones de referencia de Ty p

T r0 = 300 K y p0 = 1 atm , ,, ,• Si solo tenemos efecto de y elcombustible es:, ,, ,0,0,0.• S L máximo para F R~ 1,1.Además

• S L sube con .• S L poco sensible a p (baja).• S L baja mucho con diluyentes

( , ). La humedad relativaHR es un diluyente, pero influyepoco dentro de las variacionesatmosféricas.• Cuantificación de estas influencias:

F R

COMBUSTIÓN









3.- Velocidad de propagación y estructura de la llama laminar(cont. ) volver

http://en.wikipedia.org/wiki/Flame_speedhttp://en.wikipedia.org/wiki/Flame_speed


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Efecto deT r , p y diluyentes (solo gases quemados,):

Fig. 6.5.-Efecto de la temperatura de reactantes, presión de la combustión y de la presencia de diluyentes

, , −(1 )Para gasolina:a ~ 2,4-0,27 F R3,51b ~0,357 -0,14 F R2,77

c ~2,1 y S L ~ 0 si y p > 0,45

COMBUSTIÓN









LimitaciónEGRen MEP→

≡ x p


Resultado:


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Ejercicio 6.1.-Considerar un MIF (MEP) funcionando con catalizador de( F R= 1) con relación de compresión efectivar c =7. La tasa de residuales es f =5 % y e l EGR= 15 %. La temperatura y presión en el cierre de la admisiónT 1’= 75 ºC y p1’= 0,7 atm. Determinar la velocidad de propagación de lllaminarS L al iniciar la combustión. Tomar γ = 1,35.

Para gasolina:a ~ 2,4 - 0,27 F R3,51b ~0,357 - 0,14 F R2,77c ~2,1

COMBUSTIÓN


Fenomenología de la combustión



Modelado de lacombustión –Influencia de lasvariables de diseño y operación.

Contaminaciónymitigación de la contaminación

Combustión anormal: detonación yencendidosuperficial.

Se duplica la velocidad de propagación de llama laminar S L. Se verá que conaproximadamente las mismas consecuencias en la turbulenta S T .

Al ir progresando la combustión y aumentan, hasta que llega la expansión,después del PMS.

, − 1 · · − 688K · 9,68atm

0,3ms . . 688300 , 9,681 − , 1 2,1·0,2

Asumimos igual peso molecular de reactantes que de productos, con lo que ≈ .Fig5.I.1: + +



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• El flujo de gases de admisión a través de la válvula ocasiona un desprendimiento de lacorriente entrante que ocasiona:

• Velocidades coherentes (macroscópicas) de tamaño del orden del calibre, como giro “swirl” y “tumble” y otros torbellinos de menor tamaño que se mantienen en el tiempo,

luego tienen valor medio no nulo.• Velocidades caóticas y por ello incoherentes, denominadoturbulencia, alrededor del valor

medio del campo fluido.• La turbulencia puede ser concebida como lasuperposición de torbellinos incoherentes

de distintos tamaños e intensidades , induciendo más velocidad cuan mayor es su tamañInducen velocidades que hacen que ellos se muevan de forma incoherente también. Engendun campo de velocidades que alrededor del valor medio posee un rms denominado

′.

• El elevado número de Reynolds (cociente entre fuerzas de inercia y viscosas) hace queesta turbulencia decaiga apreciablemente, pero lentamente en comparación con los tiemdel motor.

• Hay torbellinos de todos los tamaños.• Los torbellinos de menor tamaño que pueden existir son aquellos en los que

~de

diámetro , denominada escala deKolmogórov.• Los torbellinos de mayor diámetro (escala integral) tienen un tamaño que depende de

fronteras físicas, en este caso, el diámetro de la válvula de admisión. En los MACIs .• Si consideramos que el émbolo se mueve con velocidad media, la velocidad media del gas

de admisión puede estimarse por continuidad con un flujo incompresible:

⇒

• La llama deflagrante es arrastrada por la velocidad local, tanto la coherente como′.

COMBUSTIÓN







contaminaciónCombustión anormal: detonación yencendidosuperficial.

4.- Velocidad de propagación y estructura de la llama turbulentavolver

(6.2)

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_turbulentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9i_Kolmog%C3%B3rovhttp://es.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9i_Kolmog%C3%B3rovhttp://es.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9i_Kolmog%C3%B3rovhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_turbulento


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1. La llama en MEP no es laminar, sino que se ve arrastrada por la turbulencia en el cilindro que formtorbellinos de diferentes tamaños, los cuales originan oscilaciones de velocidad locales de valor rmu ’ .Establece un frente:

I.- Llama todavía laminar,incluso con torbellinos deKolmogórov < no afectan.Si > ⇒formación de bolsas( / > / ’)

La turbulencia incrementa el área

efectiva Aef de la llama, aumentandocon ello la velocidad de avance delconjunto del frente :

II.- Llama turbulenta corrugada > δ

ηκ

A

S L

l integral A

S T S L

LuegoS T ~ S Lu’S T /S L= Aef /A∝u’ AdemásS T >> S L’escala con ,velocidad media del pistón. Quierdecir que es aproximadamente

proporcional. Se debe a que lavelocidad de paso por las válvulasde admisión escala con también,véase Ec. (6.2).

≈

l integral A

S T

S L

u’

COMBUSTIÓN








Fig. 6.6

IIbis.-… e incluso con formación de bolsas (MEP)

4.- Velocidad de propagación y estructura de la llama turbulentavolver

Resultado principal:


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• La propagación de una llama turbulenta puede ser visualizada con unparadigma 2D de los rodillos giratorios (en este caso ordenados e iguales, porsimplicidad) y tinta que emula la llama. Dentro de cada rodillo la llama eslaminar. Cuando alcanza la periferia, donde la velocidad es alta, se deforma ypropaga más rápido, repartiendo los puntos de ignición (tinta).

Se ha verificado que:S T ~ S Lu’

COMBUSTIÓN








Consecuencias:• u’ proporcional a [rpm].• SiS T sube a = cte., se acerca a Otto⇒Más eficiencia, pero pmáx

↑, y T máx

↑.

Más disociación y NOx↑.

4.- Velocidad de propagación y estructura de la llama turbulenta(cont. ) volver

Fig. 6.7.-Tres instantes sucesivos de símil de propagación de llama turbulenta que comienza en la periferia de un torbellino. Laenvolvente representa el frente de llama. Adaptado de “ Internal Combustion Engines Fundamentals “- J. B. Heywood - 1988

′


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1.La turbulencia se genera principalmente durante la admisión (en menor medida en elescape), también por el movimiento del embolo y por el de la propia combustión. Laturbulencia generada durante la admisión tiende a decaer con el tiempo, pero subsistela combustión. Además se ve acrecentada por el movimiento del pistón cerca del PM

fomenta la turbulencia con la geometría de la admisión (“ swirl ” y “tumble ”) y de la cabezadel embolo (p. e. “ squish ”), aislada o combinadamente, ver Fig.6.1.2.Las escalas grandes de turbulencial integral son del orden de magnitud del calibre del pistón

D, y/o del diámetro de la válvula de admisiónd ≫δ ~ 1 mm , dependiendo del mecanismousado para generarla.S T >S L

d

D

A mayorn aumenta

′, luego cabe esperar una llama más deformada. Efecto del

movimiento dentro del cilindro:

log

log

Rango inercial(cascada de energía) Disipación viscosa

Red = ρvd/ μ

1

Producción(generación)

ηκ / l integral

ηκ / δ

l integral ~ d

COMBUSTIÓN








Fig. 6.8.-Espectro de la energía turbulenta (homogénea e isótropa) (a título informativo )

4.- Velocidad de propagación y estructura de la llama turbulenta(cont. ) volver

5 Et d l b tió MEP

http://www.km77.com/glosario/t/turbulencia.asphttp://www.km77.com/glosario/t/turbulencia.asphttp://www.km77.com/glosario/t/turbulencia.asp


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1. FASE LENTA(“laminar”): En el encendido, el arco eléctrico de la chispa de la bujía “rompe” las moléculas de aire y de combustible, formando radicales libres, precursores dela combustión. Después de un muy breve tiempo químicoτQ ~ 0, empieza la combustión.

En este momento, la escala de la llama es del orden del espacio entre electrodosε ~ 0,7mm, muy inferior a la escala de la turbulencial integral .La llama no se ve afectada por la turbulencia de gran escala ( Aef /A ~1 ) , y se propagalentamente a velocidad laminar:S L. El área de frente de llama es pequeño ( A~ ε2) y la tasade liberación de calor ρr AS L Li es muy pequeña (S L pequeño y A ~ ε2). Además, existe unagran dispersión cíclica debido a la turbulencia, por la incertidumbre de saltar la chispdentro o en la periferia de un torbellino,Fig.6.7.

Duración: hasta llegar al tamaño de los torbellinos mayoresl integral .τ lam~ τ Q + l integral / S L ~ l integral / S L.Para una geometría dada:l integral∝d .Luego su dependencia es: , , ,.⇒

Para composición y geometría dadaτ lames constante.

⇒En ángulo de cigüeñal ocupado por esta fase:∆ 2∝

COMBUSTIÓN








5.- Etapas de la combustión en un MEPvolver

Fig. 6.10.- Micro-umbruoscopía de la llamaentre los electrodos de la bujía. Fuente:“Internal Combustion EnginesFundamentals “ - J. B. Heywood - 1988

Tres fases consecutivas

5 Et d l b tió MEP


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2. FASE RÁPIDA(“turbulenta”): Al ir creciendo la llama, el tamaño alcanzado supera laescala grande de turbulencia y empieza la combustión turbulenta. La tasa de liberaciócalor ρr AS T (h0 f,r -h0 f, p) es muy alta, por quemar en régimen turbulento (S T ) y con una gransuperficie de llama ( A ~ D2). Por otro lado, subenT r y p por la compresión de losreactantes, afectando aS T . T r /T 0 ~ ( r / 0)γ-1 y p/ p0 ~ r / 0 )γ .Duración: τ turb~D/S F ~ D/ (S T+uexp) ~ D/ (kS T ) ~ D/ (kS Lu’ )

⇒Para composición y geometría dadaτ turbes inversamente proporcional an [rpm].⇒En ángulo de cigüeñal ocupado por esta fase:Δ α turb ~ cte.

3. FASE de EXTINCIÓN: Al acercarse a las paredes del cilindro, del embolo y de losintersticios, el frente de llama se encuentra la capa límite, donde velocidades y temperatson inferiores, disminuyendo la velocidad de propagación (por bajaru’ y transferencia decalor “llama no adiabática”) e incluso imposibilitando su propagación ( T i no se alcanza).Se combina con este efecto la disminución importante del área de frente de llama alfinalizar la combustión.

Duración: Difícil de evaluar el apagado de llama. En cualquier caso, es terminada papertura de la válvula de escape. LuegoΔ α ext ≈ indeterminado . Se genera una zona cercade las paredes del cilindro donde no se puede desarrollar la combustión con normalidDeja una zona del orden del espesor de frente de llama con radicales libres e inquemHC. También hay liberación de calor residual tras la llama,Fig.3.11.

A

COMBUSTIÓN








5.- Etapas de la combustión en un MEP(cont .) volver

Fig. 6.10bis.-Área del frente de llamacomo función de la fracción de masa enel cilindro quemada.

5 Et d l b tió MEP( )


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Chispa

FASE RÁPIDA

Endoscopio en cilindro MEP 4T y émbolo transparente. La llama se ve azul,por ser de premezcla. La combustión residual aparece blanquecina.

COMBUSTIÓN









FASE RÁPIDA

FASE RÁPIDA

FASE LENTA

FASE de EXTINCIÓN

Fig. 6.11.- Visualización de la llama y esquema del fondo. Fuente: “Internal Combustion Engines Fundamentals “ - J. B.Heywood - 1988

5 Et d l b tió MEP( )


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COMBUSTIÓN








Ejercicio 6.2a.-En un MEP a plena carga (asumir F R =1, f ~ 0, EGR= 0)girando an1 = 2.000 rpm, la fase lenta de la combustión ocupa un ángΔαlam,1 = 10º. Determinar cuanto tiempo duraría esta fase si el motor gir

a n2 = 4.000 rpm. 2,2 ,11

,11 2

1,2

22

s 10º s0,83 mss 2.0006 º min º min60 6min min

360º

lam lam

lam

lam

nn

t t n

t n

Ejercicio 6.2b.-En el mismo MEP, operando ahora a carga parcial, y gira n1 = 2.000 rpm, se recirculan gases de escape con EGR+f = 25 % paramitigar emisiones de NOx. Estimar el ángulo ocupado por la fase lenta yrepercusiones sobre el adelanto al encendido AE .

,1,3 ,1

,3

,3 ,1,3

,1

~ 1 21º 10º1

2,1

Llam lam

L

L lamlam

L

S S

S c EGR f

S c EGR f

c

El ángulo ocupado por la fase lenta aumenta con n, pero el tiempo es constante

Este mayor ángulo hace que convenga saltar la chispaantes del PMS≡aumentar el .


5 Etapas de la comb stión en n MEP( )


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Fase lenta (laminar):- Lenta.- Pocos radicales libres.

Δ , ,, ∝ .

-OriginaDispersión cíclica:

Fase rápida (turbulenta):- VerEc. (6.1).- S F ~ S T+uexp~ S T(1+k A) ~ cte.- Δ , ,, ~cte.Fase de extinción:- Limitada por apagadode llama y apertura de

la válvula de escape.

COMBUSTIÓN








Fig. 6.12b.-Diagrama mostrando el punto de divergenciade presiones y la sobrepresión debida a la combustión.


Fig. 6.12a.- Diagramas sucesivos ,mostrando la dispersión cíclica Motor arrastrado

Motor con combustión

bar

PMS

60

30

0 40 4080 80 Fase lenta

Fase rápida

Fase de extinción

40

bar

30

20

10

0-150 -100 -50 0 50 100 150


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Balance de energía aplicado a los gases en el cilindro. Se considera la mezcla GICP, sin dzona de reactantes y de productos, adiabático. La presión en cámara es uniforme, y se tovalor medio de la temperatura:

0

0

0

Cinemát.

d d

d d

d d~

d d

d d d dd

1d d d

d d d

d d d

d d1

d d

d 1 d

1 d 1 d

d d 1

d 1 d 1

v

g

g

v

g

v v

g g

U p

t t

T m c p

t t

p p pT T

p m R p

T p pm R

c p p p

R t t t

c c p p

t R R t

p p V

t t

p

Q

Q

Q

Q =

Q

Q

Cinemát.

d

d

p

Permite obtener el calor liberado por la combustión,a partir de la evolución de presión en el cilindro(presión indicada), véase laFig.6.14.

COMBUSTIÓN








6.- Modelado de la combustión – Influencia de las variables dediseño y operaciónvolver

Fig. 6.13.- Diagramas y diagramasresultantes.Adaptado de “ Internal Combustion EnginesFundamentals “ - J. B. Heywood - 1988

bar

30

20

10

0-150 -100 -50 0 50 100 150

;

J / º

50

25

0-150 -100 -50 0 50 100 150


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22

COMBUSTIÓN









La dispersión cíclica:•

La chispa (arco eléctrico) salta estadísticamente:• En el interior de un torbellino, luego tarda en llegar a su periferia,durando más la fase lenta, Fig.6.10.

• En la periferia de un torbellino; luego, la fase lenta dura menos.• Para un dado, esto hace que la fase rápida comience antes odespués, aleatoriamente, dando lugar a que aparezca la dispersión

cíclica.• Estando el optimizado, la dispersión cíclica hace que los ciclosque no coincidan con la media, no sean óptimos.• La dispersión cíclica aumenta si hay una heterogeneidad en el mezclado,

que ocasione diferencias de dosado a escala pequeña.• La dispersión cíclica aumenta al empobrecerse la mezcla, pues el

encendido se hace más precario. El fallo por mezcla pobre (límite deempobrecimiento) ocurre cuando aleatoriamente el motor se para, porfracasar el encendido o no sobrevivir la llama. También se para si lamezcla es excesivamente rica. Ambos establecen los límites deinflamabilidad en el motor.


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23

Ineficiencias:• Inherentes a la reacción (disociación), reversible.• Capa límite fría, donde la llama se apaga.• Intersticios,donde la llama no penetra.• Transferencia de calor (~ 5-15 %Li

⇒ ≈ J c en elCap. 3de ciclos de MACIs)

COMBUSTIÓN









Calor neto liberado acumulado medio Q y rendimiento de combustión .

Fig. 6.14.-Balance energético de una combustión. Adaptado de “Internal Combustion Engines Fundamentals “ - J. B. Heywood - 1988

Q [J]

[

∘]

-50 0PMS

50 100 1500

200

400

600

800

1.000

Disociación

IntersticiosCapa límite fríaTransferencia de calor

MEP mezclahomogénea 0,7bar 2.500rpm

6 Modelado de la combustiónInfluencia de las variables de


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24

COMBUSTIÓN





Modelado de lacombustión – Influencia delas variables de diseño yoperación.




Avance al encendido :• La chispa ha de saltar antes del PMS para lograr una liberación de calormayoritaria cerca del PMS.

• El para máximo par ( = Minimum spark advance forBestTorque.) se determina a ,, , ,… ctesEn esas circunstancias cte.⇒ máximo.• Se suele elegir un ligeramente menor, perdiendo algo de par, quereduzca el pico de presión y menores NOx, denominado

óptimo.También reduce el riesgo de detonación c. r. al , por alcanzarsemenores y .

PMS Fig. 6.20.-Criterios para la elección de

ó ó0,0

[bar]

[°]PMS

AE = 50 °

AE = 30 °

AE = 10 °

6 Modelado de la combustiónInfluencia de las variables de


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25

• Dosado de la mezcla F R :La máxima velocidad de combustión se obtiene para mezcla ligeramente rica ( F R ~ 1,15 para gasolina). Esnecesario aumentar el AE para motores de mezcla pobre, o mezcla muy rica.Si F R Δ αturb cte., Δ αlam ó • Fracción de gases residuales f y humedad HR :Los gases diluyentes disminuyen la velocidad de combustión. Es necesario aumentar el cuandoaumenta el , o . Si Δ αturb, Δ αlam ó• Régimen de giro n :Si n Δ αturb cte., Δ αlam

ó (antiguo avance centrífugo).

• Presión de admisión p ad (operación a carga parcial):La disminución de pad (conmariposa de gases) produce dos efectos relacionados con la combustión:• Aumenta la fracción de gases residuales velocidad de combustión reducida.• Disminuye la presión inicial de combustiónvelocidad de combustión ligeramente mayor.Si pad Δ αturb cte., Δ αlam ó (corrección por depresión en admisión o por grado de sobrealim• Temperatura de admisión T ad :La velocidad de propagación de llama es sensible a la temperatura de los reactantes, que es proporc

a T ad (detalle).Si T ad Δ αturb cte., Δ αlam ó• Relación de compresión r c :Si r c Δ αturb cte., Δ αlam óEl aumento der c produce dos efectos relacionados con la combustión:• Disminuye la fracción de gases residuales S L sube ligeramente.• Aumenta la presión inicial de combustiónS L baja ligeramente.

• Los motores con bujía central y/o elevado swirl, tumble y/o squish necesitan un menor ó.• El óes controlado por un microprocesador.

COMBUSTIÓN





Modelado de lacombustión – Influencia delas variables de diseño yoperación.



6.- Modelado de la combustión – Influencia de las variables dediseño y operaciónvolver Influencia sobre el ó:

7 Combustión anormal: detonación e ignición superficiall

http://en.wikipedia.org/wiki/Throttlehttp://en.wikipedia.org/wiki/Throttle


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Tipos de combustiónNormal

Se inicia a partir de la chispa de la bujía y a partir de ahí se propagresto de la cámara mediante un frente de llama que evolucionacambios bruscos en su velocidad o en su forma.

Anormal , se subdivide en dos tipos:

Detonante: Se inicia como la anterior pero en cierto instante los gases aúnquemar, calentados y comprimidos por la dilatación de los quemaalcanzan espontáneamente la autoignición, tras consumirse el tiemde retardo. Arden instantáneamente en masa, generando una bruselevación de presión, acompañada de un ruido metálico (picado

bielas).No es una llama detonante . El motor HCCI ha normalizadel uso de este tipo de combustión, ver AnexoIII.

Por ignición superficial: Se inicia en un instante aleatorio por la energía aportada psuperficies calientes (p. e. carbonilla).Pre-encendido (antes del ) o post-encendido: más peligroso el primero porque aumenta p y T mucho y empeora enlos sucesivos ciclos, pudiendo degenerar en detonación. Ver AnexoII.

COMBUSTIÓN







Combustiónanormal:detonación y encendidosuperficial.

7.- Combustión anormal: detonación e ignición superficialvolver

7 Combustión anormal: detonación e ignición superficial(cont ) l

http://es.wikipedia.org/wiki/Detonaci%C3%B3n_(motor_alternativo)http://es.wikipedia.org/wiki/Detonaci%C3%B3n_(motor_alternativo)http://es.wikipedia.org/wiki/Detonaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Detonaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Detonaci%C3%B3n_(motor_alternativo)


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Fig. 6.25.-Diagramas

sin detonación,

detonación incipiente y detonación intensa, abase de aumentar , ceteris paribus.

• Autoignición simultánea de una fracción grande de la masa en el cilindro,sin que hayasido alcanzada por elfrente de llama (por lo tanto reactantes) . La fracción arde a V =cte. Generando elevadas y locales > que las de la masa anteriormente quemada. Ediferencia de presión genera unaonda de choque.

• Ocurre cuando, habiéndose alcanzado las condiciones de temperatura y presión necesartranscurrido eltiempo de retardo a la autoignición . Su valor depende tanto delestadotermodinámico como de lacomposición de la mezcla reactante. P. e. el número deoctano N. O. (actualmente 95 y 98 en España) aumenta .• Laoscilación de la presión se debe a los sucesivas reflexiones de la onda de choque eparedes de la cámara de combustión.

D

T R

Du

f gas g sonido

onación

··det

det

1, 4

J287

kg·K 10,63 kHz

1.800 K

80 mm

g

onación

gas

R f

T

D

La frecuencia oscilatoria depende de la velocidad del sonido y del tamaño de la cámara:

• Aumenta la transferencia de calor hacia las paredes del moy la temperatura de las paredes:• Mayor temperatura de los gases al liberarse más energía en

menos tiempo.• Interacciónonda de choque – capa límite → m yor

tr nsferenci de c lor l s p redes .• Provoca perforación porfusión de la cabeza del émbolo .• Es un factorlimitador de la relación de compresión , y con

ello delrendimiento en MIF.

COMBUSTIÓN






Contaminación ymitigación de la contaminación


7.- Combustión anormal: detonación e ignición superficial(cont.)volver

PMS PMS PMS

7 Combustión anormal: detonación e ignición superficial(cont ) l

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_de_choquehttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_de_choque


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COMBUSTIÓN








Fig. 6.26.-Umbruoscopía en la dirección del cilindro. Fuente: “Internal Combustion Engines Fundamentals “ - J. B. Heywood - 1988

Frente de llama normal

Detonación


7- Combustión anormal: detonación e ignición superficial(cont )volver


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• Tiempo de retardo a la auto-ignición:• ≫ , A así como ~1 y > 0: dependen del combustible y de F R. p es la presión en la cámara de combustión, cambiante al igual que.•

es muy sensible a la temperatura de reactantes, pues cuando

~ → disminuye drásticamente.Condición de detonación: de los reactantes a alta .Influencia de las variables:• Composición del combustible:

• Número de octano95, 98, etc.. Mayor N. O. Indicamayores. igual.• Dosado:

• El tiempo de retardo mínimo se obtiene para F R = 1. Por ello enriquecer a plena carga esinteresante para evitar detonación también.

• Estado termodinámico de los reactantes:• Relación de compresiónr c y grado de sobrealimentación (↑y↑ ⇒ ↓). La detonaciónes factor limitante al rendimiento y potencia de los MIF.• Presión (carga con mariposa). A carga parcial, pad disminuye

⇒ ↑ y aumenta f

⇒ ↑.

• Temperatura del refrigerante (enfría las paredes y los reactantes

⇒ ↑), posición relativa debujía (mejor central) y válvula de escape (muy caliente, malo), inyección de H2O o CH3OH↓ ⇒ ↑.• Tiempo de residencia de los reactantes antes de ser quemados :• Velocidad de giro, turbulencia y velocidad de propagación de llamadetonación más fácil a

regímenes bajos, pues el tiempo de residencia de los reactantes es mayor.• Avance al encendido exagerado, aumentay

⇒↓.

• Geometría de la cámara de combustión. Interesa compacta ybajo (motores pequeños y cuadrados).

r ·

a

r n

E RT A e

p

COMBUSTIÓN









8 - Contaminación y mitigación de la contaminaciónvolver

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_octanohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_octanohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_octano


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COMBUSTIÓN








8.- Contaminación y mitigación de la contaminaciónvolver • El CO2 se considera un contaminante por su efecto invernadero, por lo que su

reducción pasa por lograr: mayores eficiencias del motor, emplearcombustibles con menos carbono (H 2 y CH4) o que previamente hayancapturado CO

2atmosférico (biocombustibles).

• Los contaminantes principales de los MACIs son los NOx, CO y HC:I. Los NOx (NO, NO2 y N2O) se forman a alta temperatura. Aunque deberían

haber desaparecido en la recombinación durante la expansión, las reaccionesson tan lentas que queda una parte sustancial. Su producción es máxima conmezcla ligeramente pobre, Fig.6.21, pues se junta una temperatura de lacombustión alta y presencia de O 2.

II. El CO es alto con mezcla rica, por lo que hay que evitarla. Es alto con mezclaspobre cercanas al límite de empobrecimiento, pues estadísticamenteaparecen apagados de la llama que originan compuestos de una combustiónincompleta. Aparece incluso con mezcla pobre por el enlentecimiento de lasreacciones de terminación de la combustión durante la expansión.

III. Los hidrocarburos inquemados (HCs) son altos con mezcla rica, a evitar. Perocon mezclas apropiadas aparece a causa de la tercera fase de la combustión,apagado por cercanía de cuerpos fríos. Son especialmente altos cerca del límitede empobrecimiento, por fracasos estadísticos de la llama.

• El humo negro (hollín) solo aparece con mezclas extraordinariamente ricas, a evitar.• El humo azul es combustible inquemado. Aparece en arranque en frío.

8 - Contaminación y mitigación de la contaminación(cont )volver


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T p ,max[K], para inicio de combustión: p0 y T 0.A presión constante

Fig. 6.21.- Esquema de contaminación de un MEP demezcla homogénea convencional. La máximatemperatura T p,maxalcanzada durante la combustióndepende de: f, EGR , r c , F R , T ad , p ad , combustible. La

conjunción de temperatura, equilibrio y cinéticaquímicos da lugar a la concentración en escape.

COMBUSTIÓN








8.- Contaminación y mitigación de la contaminación(cont.)volver

Cinética química

Humo negro

Equilibriotermoquímico

HC

NO

CO

Dosado relativo0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3



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COMBUSTIÓN








8.- Contaminación y mitigación de la contaminación(cont.)volver • La contaminación en los MEP se reduce:

• Destruyendo los contaminantes formados, técnicas “ end of pipe ”:• Catalizador de tres vías. Reduce los NOx y a la vez oxida los HC y CO.• Catalizador de urea (SCR o “ Selective Catalytic Reduction”) para

reducir los NOx.• Catalizador de oxidación. Reduce solamente los CO y HC con mezcla

pobre.• Catalizador de almacenamiento de NOx. Posibilita su reducción en

motores de mezcla pobre.• Reduciendo la producción de contaminantes:

• Ciclo Miller.• EGR.• Motores de mezcla estratificada con dosado global pobre.

Además• Los catalizadores no admiten azufre en las gasolinas, ni plomo-tetraetilo

como mejorador del N. O.• El vapor que se desprende del depósito de combustible son HCs; debeevitarse su fuga.

• El arranque en frío y calentamiento debe reducirse, pues se formanmuchos HCs. La necesaria mezcla rica hace que el CO sea alto también.

• Los catalizadores necesitan un tiempo de calentamiento para actuar.•

La ITV busca evitar vehículos muy contaminantes.



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33

Efecto del dosado:• Con mezcla homogénea se dan las condiciones de mínimas emisiones para0,8 < 0,9, Fig.6.21. El motor de mezcla pobre posibilita ~ 0,6, reduciendo los NOx yaumentando .• A máxima potencia, aceleración y marcha en frío, se enriquece ~ 1,15⇒

CO, HC↑.Reducción de los contaminantes con catalizadores (solamente se implementan losnecesarios, dependiendo del motor):Catalizador de tres vías . Para simultáneamente poder oxidar los CO y HC y reducir losNOx se requiere 0,95 < F R < 1,05. Para ello necesita medida de oxígeno en el escape(sonda lambda ) para regular con precisión la inyección de combustible y mantener F R= 1 . El motor opera fuera de la condiciones de ηmáxpor lo que es una técnica enregresión.Catalizador de urea, solo necesario actualmente en MEC, Diésel.Catalizador de oxidación, útil en motores de mezcla pobre. Similar al de tres vías.Catalizador de almacenamiento de NOx. Tras adsorberlos, los reduce pasandomomentáneamente a mezcla estequiométrica o rica. Similar al de tres vías.Filtro de partículas. Retiene las partículas carbonosas y las quema periódicamente.Solo necesario en MEC, Diésel.

Reducción de la producción de contaminantes

Con turbo + ciclo Miller: r c, T r = T 1’r cγ-1 T max NOx .Con EGR, y p, T max NOx HC .Mitigación de los contaminantes con combustión estratificada:

COMBUSTIÓN








8. Contaminación y mitigación de la contaminación(cont.)volver


http://www.aficionadosalamecanica.net/emision-gases-escape.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_catal%C3%ADticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_catal%C3%ADticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sonda_lambdahttp://www.aficionadosalamecanica.com/inyeccion_directa4.htmhttp://www.motorpasion.com/compactos/el-ocaso-del-diesel-los-inconvenientes-del-filtro-de-particulashttp://www.motorpasion.com/compactos/el-ocaso-del-diesel-los-inconvenientes-del-filtro-de-particulashttp://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_gas_recirculationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_gas_recirculationhttp://www.motorpasion.com/compactos/el-ocaso-del-diesel-los-inconvenientes-del-filtro-de-particulashttp://www.aficionadosalamecanica.com/inyeccion_directa4.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sonda_lambdahttp://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_catal%C3%ADticohttp://www.aficionadosalamecanica.net/emision-gases-escape.htm


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COMBUSTIÓN




Etapas de la

combustión.Modelado de la

combustión –Influencia de las variables dediseño yoperación.



Fig. 6.23

Al motor

8. Contaminación y mitigación de la contaminación(cont.)volver Carga estratificada y homogénea en modos de funcionamiento, Fuente .

C a r g a

Régimen

Mezcla homogéneaMezcla homogénea

pobre

Mezcla estratificada


http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa.htmhttp://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_directa.htm


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35(Volver)

F R=0,33-0,64

F R = 0,64

F R=0,9-1,1

• Modo estratificado: En el centro de la cámara de combustión seencuentra una mezcla con buena inflamabilidad (mezcla rica) en tornoa la bujía. Esta mezcla está rodeada de una capa exterior, que en elcaso ideal está compuesta por aire fresco y gases de escaperecirculados (mezcla globalmente muy pobre). El volumen a quemar

es pequeño la combustión dura menos es menor.• La combustión se desarrolla con dosado rico en una primera etapa(pocos NOx por alcanzar menos T localmente, pero mucho CO y HC).La mezcla con el aire acaba de oxidar el CO y HC(equilibrio termoquímico).La llama no alcanza las paredes del cilindro, generando menos HC enzonas frías. La trampilla en admisión favorece el “ tumble ”. Se inyectacon spray estrecho dirigido al centro.

• Modo homogéneo pobre: mezcla homogénea, como en elfuncionamiento normal, pero con dosado cercano al límitepobre. T max NOx . Requiere de un importante, nonecesita (η ) . Permite mitigar NOx sin perjudicar alrendimiento del motor. La posición de la trampilla favorece laturbulencia. Se inyecta con un spray amplio para homogeneizar.

• Modo homogéneo (normal): usado en alta carga y régimen, dondelas emisiones no son problemáticas (paredes del cilindro/embolocalientes pocos HC y CO). Trampilla abierta para favorecer el

llenado. Spray amplio.

COMBUSTIÓN




Etapas de la





Fig 6.24a

Fig 6.24b

Fig 6.24c

8. Contaminación y mitigación de la contaminación(cont.)volver

9 - Cuestiones de autoevaluaciónvolver


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9. Cuestiones de autoevaluaciónvolver

# Cuestión V/F

1 La combustión en MEPs trata de evitar la autoignición V2 La autoignición tiene un tiempo de retardo, una vez alcanzadas las condiciones para

que se dé.V

3 El tiempo de retardo ha de ser < que el de residencia en las condiciones deautoignición, para que la detonación no se produzca

F

4 La premezcla permite que nos e formen llamas amarillas V5 La presión en la cámara de combustión de un MEP es espacialmente homogénea,

salvo que aparezca detonaciónV

6 La temperatura en la combustión real de un MEP es espacialmente homogénea en lacámara

F

7 En los MEP conviene empobrecer la mezcla al efecto de lograr buen rendimiento delciclo

V

8 La mezcla en los MEP se puede empobrecer fin límite F

9En los MEP de mezcla estratificada, la combustión pasa de ser rica a ser pobre en unmismo ciclo V

10 Los MEP de mezcla estratificada permiten mezclas globalmente más pobres que los demezcla homogénea.

V

11 Al sobrealimentar un motor, aumenta su tendencia a detonar, ceteris paribus. V12 La aparición de gases contaminantes en el escape de los MEP se debe no solo a

cuestiones explicadas por la termoquímica, sino además a aspectos de cinéticaquímica.

V

COMBUSTIÓN




Etapas de la





9.- Cuestiones de autoevaluaciónvolver


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# Cuestión V/F

13 El catalizador de tres vías es válido para motores de mezcla pobre F14 El EGR permite bajar los NOx, pero aumentan los HC por reducirse la temperatura de

la llamaV

15 En un motor convencional de mezcla homogénea, la producción de NOx es máximacon mezcla ligeramente pobre

V

16 Según va progresando la combustión en la fase rápida, la velocidad de propagación seva enlenteciendo.

F

17 El uso de gasolina de mayor N. O. permite mayor potencia, por aumentar su podercalorífico

F

18 Un MEP con hidrógeno como combustible no emitiría NOx. F19 La relación de compresión en los MEP está limitada por la aparición de la detonación V20 Agregar swirl o tumble al diseño de un motor beneficia la combustión, pero aumenta

las pérdidas de calor a las paredes, ceteris paribusV

21Agregar swirl o tumble al diseño de un motor reduce su rendimiento volumétrico

V22 El avance al encendido óptimo suele ser mayor que el MBT F23 En un MEP, al producirse la autoignición espontánea de los reactantes, aparecen dos

presiones distintas en la cámara de combustiónV

24 Las llamas laminares de premezcla son más rápidas que las turbulentas F

25 En un MEP lento, el tiempo de residencia en condiciones de autoignición es mayorque en uno rápido V

COMBUSTIÓN




Etapas de la





9.- Cuestiones de autoevaluaciónvolver


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# Cuestión V/F

26 Un motor está diseñado para usar gasolina con N. O. 95. Si se le alimenta con N. O. 98sufrirá daños

F

27 Un motor está diseñado para usar gasolina con N. O. 95. Si se le alimenta con N. O. 98funcionará mejor F28 Un motor está diseñado para usar gasolina con N. O. 98. Si se le alimenta con N. O. 95

puede sufrir dañosV

29 Una pequeña cantidad de combustible Diésel a gasolina de N. O. 95, la mejora en sucapacidad anti-detonación

F

30La presencia de oxígeno en los gases de escape, cuando se actúa con mezclaglobalmente pobre, dificulta su reducción catalítica sin aditivos V

31 Como el gas natural y el propano disfrutan de un N. O superior a las gasolinas, laconversión de motores de gasolina a operar con estos combustible no necesita rebajarla relación de compresión

V

32 Un MEP con mayor que otro y con la misma tiene más riesgo de detonación,ceteris paribus

V

33 Los MEP de gran tamaño tienen mayor, salvo que tuvieran muchos cilindros ysuelen tener igual velocidad media del ámbolo . Ambos efectos aumentan el tiempode residencia en condiciones de autoignición, ceteris paribus.

V

34 Se desea modificar un MEP, añadiéndole EGR. Su encendido deberá producirse máscerca del PMS

F

35 Se desea turboalimentar un MEP de aspiración normal. Es razonable que se tenga quebajar su salvo que a plena carga se tomen medidas anti-detonación, como reducir el

V

COMBUSTIÓN




Etapas de la





10.- Anexosvolver


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10. Anexosvolver

Anexo I:• La temperatura de autoignición no coincide con la temperatura de

ignición justo antes de la llama . En este último caso, los reactantes son

no solamente calentados por conducción de parte de los productos muypróximos, sino que son atacados por radicales libres que los “desmontan”,principalmente por el radical menor que existe: H. Como resultado laliberación de calor por combustión empieza a temperaturas menores y seforma mayoritariamente CO y H2 ya dentro de la llama. De ahí que:

• Los distintos combustible muestren composición de los productos

muy similar, véase la Termoquímica.• Aparezca CO en los gases tras la llama, pues su oxidación es lenta a

temperaturas moderadas.ANEXO II• Las bujías de encendido se producen con diferentes “ grados térmicos ”.

Tiene que ver con su capacidad de disipar calor durante la marcha del

motor.• Si es excesivo, la bujía enfría los gases perjudicando la ignición y los

depósitos de residuos sobre ella pueden originar fallos, al conducir laelectricidad.

• Si es insuficiente, puede originar pre-encendido por punto caliente,que por ser incontrolado perjudica.

COMBUSTIÓN




Etapas de la





10.- Anexosvolver

http://es.wikipedia.org/wiki/Buj%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Buj%C3%ADa


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10. Anexos

Anexo III:• El sistema de combustión HCCI (Homogeneous Charge Compression

Ignition) utiliza un modo de autoencendido simultáneo en toda la cámara

sin bujía. Está provocado por una alta recirculación de gases de escape,EGR, y una alta . En realidad es un MEC, pero de premezcla homogénea.Información.

• Destinado a quemar mezclas pobres con buen rendimiento de combustióny sin una gradiente de presiones d /dexagerado.• Logra bajos NOx por la baja temperatura de los productos; sin embargo, elCO y HC necesitan catalizador de oxidación. No emite humo negro.

• Este modo se emplea a ralentí y carga parcial, una vez caliente el motor.• No usa mariposa de admisión, eliminando el bucle de bombeo.• El reducido margen operativo de este modo de autoignición se ve

ampliado con diagrama de la distribución variable.• Puede quemar gasolina, alcohol etílico, E85, mezclas e incluso gasóleo. Un

ejemplo. Otro ejemplo.

COMBUSTIÓN




Etapas de la




http://en.wikipedia.org/wiki/Homogeneous_charge_compression_ignitionhttp://www.km77.com/tecnica/motor/hcci/texto.asphttp://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://en.wikipedia.org/wiki/DiesOttohttp://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/http://en.wikipedia.org/wiki/DiesOttohttp://www.gminsidenews.com/forums/f12/school-hard-knocks-story-gms-hcci-69386/https://en.wikipedia.org/wiki/E85http://www.km77.com/tecnica/motor/hcci/texto.asphttp://en.wikipedia.org/wiki/Homogeneous_charge_compression_ignition

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Cap 7 Combustión MEP 20