Proceso de Combustión en Los Motores de Combustión Interna

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1 PROCESO DE COMBUSTIÓN EN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA 1.1 ASPECTOS GENERALES DE LA COMBUSTIÓN 1.1.1 Proceso físico-químico.- Es un proceso en el cual se consume una cantidad de mezcla fresca de combustible y aire que se transforma en productos produciéndose elevadas presiones y temperaturas. El surgimiento y desarrollo de este proceso depende de las siguientes características para mantener su supervivencia: velocidad de la reacción química, transferencia de calor y masa en la zona de llama y pérdidas de calor hacia las paredes. 1.1.2 Fase gaseosa.- Para una mezcla combustible aire se refiere a que si el combustible está en fase gaseosa, esto permite el desarrollo del proceso de combustión en forma más rápida ya que se aumenta la velocidad de reacción y hay mayor homogeneidad. Las mezclas no homogéneas dependen mayormente de la difusión combustible a aire. 1.1.3 Reacciones de oxidación.- Son reacciones de combustión que se realizan en varias etapas y con formación de productos intermedios. Para la mayoría de las reacciones esta secuencia de etapas no es bien conocida, y son altamente dependientes de p, T y la concentración. 1.1.4 Auto-inflamación.- Fenómeno que se presenta cuando la velocidad de desprendimiento de calor superara su velocidad de extracción. 1.1.5 Límites de inflamación.- Son la mínima y máxima concentración de combustible en aire para que la mezcla se auto-inflame, por encima del superior no hay propagación de llama y por debajo del inferior hay extinción. 1.1.6 Propagación de la llama.- En el estudio de la combustión, la reacción química tiene lugar en una zona muy delgada denominada frente de llama, la cual presenta dos zonas: de precalentamiento y de reacción.
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desarrollo del proceso de combustion en los motores otto y diesel

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1 PROCESO DE COMBUSTIN EN LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA1.1 ASPECTOS GENERALES DE LA COMBUSTIN1.1.1 Proceso fsico-qumico.- Es un proceso en el cual se consume una cantidad de mezcla fresca de combustible y aire que se transforma en productos producindose elevadas presiones y temperaturas. El surgimiento y desarrollo de este proceso depende de las siguientes caractersticas para mantener su supervivencia: velocidad de la reaccin qumica, transferencia de calor y masa en la zona de llama y prdidas de calor hacia las paredes.1.1.2 Fase gaseosa.- Para una mezcla combustible aire se refiere a que si el combustible est en fase gaseosa, esto permite el desarrollo del proceso de combustin en forma ms rpida ya que se aumenta la velocidad de reaccin y hay mayor homogeneidad. Las mezclas no homogneas dependen mayormente de la difusin combustible a aire.1.1.3 Reacciones de oxidacin.- Son reacciones de combustin que se realizan en varias etapas y con formacin de productos intermedios. Para la mayora de las reacciones esta secuencia de etapas no es bien conocida, y son altamente dependientes de p, T y la concentracin. 1.1.4 Auto-inflamacin.- Fenmeno que se presenta cuando la velocidad de desprendimiento de calor superara su velocidad de extraccin. 1.1.5 Lmites de inflamacin.- Son la mnima y mxima concentracin de combustible en aire para que la mezcla se auto-inflame, por encima del superior no hay propagacin de llama y por debajo del inferior hay extincin.1.1.6 Propagacin de la llama.- En el estudio de la combustin, la reaccin qumica tiene lugar en una zona muy delgada denominada frente de llama, la cual presenta dos zonas: de precalentamiento y de reaccin.

. Propagacin de llama y caractersticas del frente de llama.En la zona de precalentamiento se prepara la mezcla para poder iniciar el proceso de combustin una vez alcanzada la temperatura de encendido, las reacciones qumicas son lentas y la pequea cantidad de mezcla quemada hace que las temperaturas alcanzadas no sean muy elevadas. La existencia del frente de llama depende de los procesos de transmisin de calor y de difusin y para su estudio, el mismo puede considerarse fijo o mvil.1.1.7 Velocidad de combustin laminar.- En procesos controlados empleando varias mezclas de combustibles con aire, se ha determinado que el frente de llama se mueve a velocidades predecibles dependiendo de la riqueza de la mezcla, presin y temperatura.

1.1.8 Velocidad de combustin turbulenta.- En MCIA para que los procesos de combustin ocurran a alta velocidad y permitan la ejecucin del ciclo lo ms rpido posible, se necesitan diseos de cmaras de combustin y sistemas de admisin que generen alta turbulencia en la mezcla. Esto permite un mezclado ms eficiente en tiempos ms cortos y distorsiona el frente de llama aumentando su espesor y por lo tanto su rea de quemado. El aumento del grado de turbulencia fsicamente rompe el frente de llama en varios puntos de inflamacin acelerando la velocidad del proceso.

1.2 PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES El tipo de motor plantea una serie de requisitos con referencia al tipo de combustible que debe utilizarse en cada caso. En MECH el proceso de formacin de mezcla requiere de combustibles con facilidad de evaporacin con la finalidad de formar mezclas homogneas, sin embargo para el caso de MEC la exigencia al combustible es que asegure un atomizado muy fino pero que al mismo tiempo prolongue la vida til de los componentes del sistema de inyeccin. En forma general el combustible empleado debe cumplir con los siguientes requerimientos: garantizar un arranque rpido y seguro independientemente de la temperatura exterior, permitir el desarrollo del proceso de combustin con una formacin pequesima de carbonilla, contribuir a la disminucin del desgaste y corrosin del espejo del cilindro procurar el desarrollo de un proceso de combustin lo ms completo posible y con la mnima expulsin de gases txicos. Entre las propiedades ms importantes de los combustibles usados en MCIA tenemos: 1.2.1 Volatilidad.- Es la capacidad que tiene el combustible para vaporizarse, depende de la composicin fraccionada, del calor de vaporizacin y de la tensin superficial. Mientras mayor es la temperatura ambiente mayor ser la capacidad de evaporacin del combustible.

1.2.2 Resistencia a la detonacin.- Para el caso de MECH mide la capacidad que tiene una gasolina para evitar condiciones de auto-inflamacin que ocasionan problemas de golpeteo en el motor. Usualmente este fenmeno de detonacin se presenta en las zonas ms alejadas de la buja debido a que los gases quemados comprimen la mezcla fresca delante de ellos ocasionando en la misma incrementos de temperatura que superan los valores de autoencendido del combustible, y de esta manera se forma otro foco de inflamacin que avanza quemando rpidamente la mezcla fresca en esta zona. 1.2.3 Retardo a la inflamacin.- Para el caso de MEC lo ms importante es asegurar que una vez que el combustible es atomizado en el interior de la cmara de combustin, ocurra su autoencendido con gran facilidad. Esta capacidad del combustible diesel se mide como el intervalo de tiempo mnimo comprendido entre el instante de comienzo de la inyeccin del combustible y el instante en el que se produce la inflamacin. Este corto perodo de tiempo depende de las condiciones de funcionamiento del motor y de las propiedades fsico-qumicas del combustible. 1.3 RELACIN COMBUSTIBLE AIRE Se representa como F/A y se define como la relacin entre el consumo de combustible y aire en un proceso de combustin.

1.4 RELACIN COMBUSTIBLE-AIRE TERICA.Se refiere a la proporcin de combustible y aire qumicamente perfecta que permite un proceso de combustin completa. De esta manera la cantidad de oxgeno suministrada al proceso de combustin es suficiente para que la cantidad de carbono e hidrgeno contenidos en el combustible sean oxidados completamente, o sea transformados en CO2 y H2O. Dos casos particulares se tienen cuando se trabaja con mezclas combustible aire: mezclas con exceso de aire (mezclas pobres) y con exceso de combustible (mezclas ricas).1.5 RELACIN COMBUSTIBLE-AIRE EQUIVALENTETambin llamada estequiomtrica o riqueza de la mezcla, se utiliza como parmetro de comparacin de la riqueza o pobreza de la mezcla en los procesos de combustin debido a que es independiente de la composicin de los productos, se define como:

1.6 ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTINMuestra la relacin entre la composicin de los reactantes y productos en base a la conservacin de masa partiendo de una reaccin qumica global de combustin.

Considerando el proceso de combustin terico, en la Tabla 4 se presenta la informacin sobre los productos esperados en funcin de la riqueza de la mezcla para el caso de combustin de un hidrocarburo. El modelo en estudio es llamado sistema CHON y para este caso est constituido por seis especies qumicas.

2 COMBUSTIN EN MECH En la cmara de combustin de MECH desde el momento en que ocurre el salto de la chispa, se forma un frente de llama, que divide el volumen de la cmara en dos zonas bien definidas: una zona de mezcla quemada donde la presin y temperatura son muy elevadas y otra zona donde se encuentra la mezcla fresca, que desde el inicio de la combustin es continuamente comprimida por los productos de combustin. Fijar lmites para el proceso de combustin en MECH es difcil debido a la velocidad con la que cambian las caractersticas del proceso y a que no se pueden fijar lmites fsicos permanentes, sin embargo con la finalidad de identificar y justificar los cambios de presin en el cilindro con combustin normal, ver el diagrama p-V mostrado en la Fig. el proceso de combustin en MECH se ha dividido en tres fases: inicial (I), secundaria (II) y final (III).

Diagrama p- para un MECH indicando los lmites tericos de las fases del proceso de combustin.2.1 FASES DEL PROCESO DE COMBUSTIN EN MECH2.1.1 FASE INICIAL I.- Comienza prcticamente con el salto de la chispa y la duracin de este perodo depende de las caractersticas qumicas del combustible ya que trabajos de investigacin muestran que dependiendo del tipo de combustible empleado, pueden presentarse demoras en el crecimiento de la presin que sealan un proceso de combustin con una velocidad de propagacin muy lenta que se atribuye a la complejidad de la reaccin qumica. Por otro lado, existe otra demora relacionada con la preparacin fsica de la mezcla. Adicionalmente la cantidad de masa que se quema en la cercana de los electrodos es muy pequea y se considera que el pequeo incremento de presin observado es ocasionado mayormente por el propio proceso de compresin. Como momento en que esta fase finaliza se considera el punto donde se observa claramente la separacin entre los diagramas sin y con combustin. En funcin de la cantidad de masa quemada en esta fase se estima que se libera un 3% de la energa total contenida en el combustible.2.1.2 FASE PRINCIPAL II.- Abarca desde el denominado punto de separacin hasta el instante en que se alcanza la presin mxima. Se denomina a esta fase como la fase principal de la combustin en vista de que dependiendo de su adecuado desarrollo alrededor del PMS el motor ser capaz de aprovechar mejor o peor la energa del combustible. Es deseable por lo tanto que los puntos de inicio y fin de esta fase sean lo ms simtricos que sea posible respecto a la posicin del PMS, lo que requiere la determinacin exacta del ngulo de salto de chispa o ngulo de avance del encendido. Este ngulo debe ser mayor mientras mayor sea la duracin de la fase inicial y mientras ms lento sea el desarrollo de la combustin. Cuando el aumento de presin durante esta fase es muy elevado se considera que el funcionamiento del motor es muy rgido, lo que ocasiona problemas mecnicos relacionados con la resistencia del mecanismo cilindro-pistn. Para el instante en que se alcanza la mxima presin se estima que se ha liberado un 75% de la energa del combustible.2.1.3 FASE FINAL III.- El hecho de que la temperatura media de los gases en el cilindro del motor continu aumentando despus de que la presin mxima ha sido alcanzada, revela que el proceso de combustin no ha finalizado. Por convencin se considera que esta fase abarca desde el punto de presin mxima hasta el instante en que se alcanza la temperatura mxima. En este momento la llama est muy cerca de las paredes de la cmara y tanto las prdidas de calor hacia las paredes como el incremento continuo de volumen no permiten que la presin contine en aumento. En esta fase se estima que se alcanza un 85% del calor liberado tomando en cuenta el porcentaje de calor perdido por combustin incompleta y a travs de las paredes. Cuando el funcionamiento del motor es a media carga o con mezclas empobrecidas, la mxima liberacin de energa en el punto de presin mxima no excede el 50% originando una combustin muy prolongada durante la carrera de expansin que tiende a causar mayor aumento en la temperatura de los gases de escape. 2.2 VARIACIN CCLICA DE PRESIN Con este trmino se conoce a un fenmeno caracterstico de MECH y que se presenta como fluctuaciones de la presin durante la evolucin del proceso de combustin de ciclos sucesivos. La causa principal a la cual se atribuye esta anomala de la combustin se relaciona con las variaciones en la cantidad de aire y combustible admitido al cilindro del motor. Debido a que en algunos casos el grado de dispersin de presin es muy elevado y puede dar origen a ciclos con apagado de la llama se considera que adicionalmente otro factor contribuyente son las fluctuaciones de riqueza de la mezcla junto con la presencia de gases residuales en las cercanas de la buja. Experimentos realizados en MECH revelan que como medida para disminuir la variacin de presin es recomendable trabajar el motor con mezclas cuya riqueza est prxima a su valor estequiomtrico, lo anterior se fundamenta en que los ciclos de trabajo bajo estas condiciones muestran desarrollos de potencia ms elevados, mayor estabilidad de funcionamiento del motor y mayor repetitividad. Las razones que justifican este comportamiento se basan en que las mezclas tericas proporcionan un aumento en la velocidad de combustin laminar y una mejora en el desprendimiento de calor, lo que seguramente permite que se alcancen las mximas T y p en el ciclo. Todo lo anterior se traduce en un efecto conjunto que acelera la velocidad de la combustin durante la fase principal. El empleo de mezclas pobres en MECH por otro lado causa mayores problemas de dispersin cclica de presin, presentndose problemas de estabilidad en el funcionamiento del motor con la consecuente prdida de potencia.

Proceso de combustin en MECH con presencia de dispersin cclica de presin.2.3 FACTORES QUE AFECTAN LA COMBUSTIN EN MECH 2.3.1 Composicin de la mezcla.- La composicin de la mezcla afecta la produccin de potencia por el motor; se puede apreciar que las mezclas ligeramente enriquecidas hacen que el funcionamiento del motor sea ms estable y robusto. Como se mencion anteriormente la variacin cclica de presin en el cilindro de MECH con carburador para funcionamientos con = 1.05 es mucho menor que en los casos de mezcla ms pobre o ms rica. Este comportamiento revela el mximo desarrollo de potencia en el motor cuando ste emplea mezcla terica. 2.3.2 Relacin de compresin.- Un aumento en la relacin de compresin mejora las condiciones de presin y temperatura para el momento del encendido, de esta manera se reduce la duracin de la fase inicial de la combustin. Sin embargo un incremento elevado de la relacin de compresin puede alargar la duracin de la fase residual ya que aumenta la cantidad de mezcla que se quema en las cercanas de las paredes, disminuyendo el coeficiente de desprendimiento de calor en los puntos de mxima presin y temperatura. 2.3.3 Revoluciones del motor.- Al aumentar la velocidad del eje del motor disminuye el tiempo para completar la combustin sin que vare el nmero de grados correspondiente, aumenta la turbulencia de la mezcla de trabajo y esto contribuye a aumentar la velocidad de propagacin de la llama en la fase principal de la combustin.

Influencias del incremento de rpm sobre la combustin.Como consecuencia de lo anterior al incrementar las rpm del motor para una composicin de mezcla constante y un ngulo de avance constante el desarrollo del proceso de combustin se alargar ocasionando un mayor desplazamiento de la presin mxima durante la carrera de expansin. Para corregir este inconveniente el motor requiere de un mecanismo que modifique el ngulo de salto de chispa en funcin del incremento de las rpm.2.3.4 Carga del motor.- Una disminucin en el porcentaje de apertura de mariposa, como consecuencia de una reduccin de carga, ocasiona prdidas de potencia debido al deterioro del proceso de combustin ocasionado por la mayor dilucin de la mezcla fresca con gases residuales y el desarrollo de menores presiones de trabajo. El funcionamiento con cargas parciales aumenta la duracin de la fase inicial y hace menos estable el proceso de combustin, lo que trae como consecuencia un aumento en el consumo de combustible. Para reducir en parte los inconvenientes producidos el motor debe tener un mecanismo que modifique el ngulo de salto de chispa a cargas parciales. 2.4 COMBUSTIN ANORMAL EN MECHA continuacin se presenta un resumen de algunas de las principales anomalas que se presentan durante el desarrollo real del proceso de combustin en MECH. 2.4.1 Detonacin.- Es ocasionada por el encendido rpido y brusco de la mezcla que se encuentra en las zonas ms alejadas de la cmara de combustin, a las cuales la llama llega en ltima instancia. Durante el proceso de combustin los productos comprimen la mezcla fresca calentndola localmente y causando que en ella se alcancen temperaturas mayores que las de auto-inflamacin. El funcionamiento del motor bajo estas condiciones puede causar serios daos debido a que las altas temperaturas caractersticas del fenmeno pueden llegar a fundir porciones de la cara del pistn.

Caractersticas de la detonacin en MECH: a) dbil, b) intensa.2.4.2 Autoencendido anticipado.- Es un fenmeno que se presenta antes de que ocurra el salto de chispa, y sus causas principales son los puntos calientes como: electrodos de la buja, cabezales de la vlvula de escape y partculas de carbonilla. Como consecuencia de lo anterior se presenta el recalentamiento del motor ocasionado por la compresin de estos gases calientes.

Caracterstica del autoencendido anticipado en MECH.2.4.3 Autoencendido retrasado.- Este problema, ocurre despus del salto de chispa en la buja y su origen se debe a la presencia de partculas de carbonilla incandescentes en MECH con altas relaciones de compresin. El frente de llama adicional acelera bruscamente el quemado durante la fase principal de la combustin ocasionando funcionamientos muy severos del motor debido a los aumentos de presin.

Combustin en MECH: (1) Proceso normal. (2) Proceso con autoencendido retrasado.2.4.4 Autoencendido por compresin.- Este fenmeno ocurre despus de un funcionamiento continuo en motores que poseen altas relaciones de compresin. Generalmente se presenta cuando al desconectar el sistema de encendido el motor por inercia al continuar girando a baja velocidad succiona combustible y las piezas recalentadas pueden ser puntos de ignicin que no permiten que el motor se apague.2.5 TIPOS DE CMARA DE COMBUSTIN Para que un motor cumpla y entregue ciertos estndares de rendimiento, se requieren ciertas caractersticas de diseo en sus componentes; tal es el caso de la forma de la cmara de combustin en el interior de cada uno de los cilindros en el motor. El diseo de la cmara de combustin puede favorecer las condiciones para que se produzca la combustin; y as, podemos encontrar diferentes tipos de cmaras. 2.5.1 Cmara de combustin Hemisfrica.- Posee suficiente espacio para que los orificios de admisin y de escape sean de gran tamao, esto es, para que el motor tenga un mximo de entrada y salida de gases en cada cilindro; esto produce gran potencia, cuando el motor est muy revolucionado. La buja colocada en el centro, inflama toda la mezcla combustible en el menor tiempo posible.

2.5.2 Cmara en forma de tina.- Tiene la forma de una tina invertida, con las vlvulas en su parte inferior. Como las vlvulas pueden colocarse en una sola hilera, el mecanismo que las hace funcionar es muy sencillo. La forma alargada y ovalada de la tina, controla la turbulencia excesiva; y las paredes lisas por donde sube el pistn hasta el tope, hacen que se produzcan los chorros necesarios para que la mezcla forme turbulencias. Los cilindros de gran dimetro y cortas carreras del pistn, permiten utilizar las vlvulas grandes; y as, se logra el paso adecuado de los gases.

2.5.3Cmara en forma de cua.- Es una cmara reducida, el corto recorrido de la llama (que va desde la buja hasta el punto ms distante de la cmara) reduce el riesgo de autoencendido (pre-ignicin) o detonacin. La explosin produce remolinos turbulentos, cuando el pistn expulsa la mezcla de la zona ms estrecha. La turbulencia mantiene bien mezclado el aire y el combustible de principio a fin, para que exista combustin uniforme. La expulsin tambin enfra a la mezcla que se encuentra en las esquinas, y reduce los puntos calientes que causan autoencendido.

2.5.4 Cmara de expulsin.-Es una variante de cualquiera de las formas comunes. La zona de expulsin es la superficie plana de la cabeza, la cual casi toca la cabeza del pistn. Cuando este sube en el tiempo de compresin, expulsa los gases quemados a chorros y en forma de remolino hacia la cmara de combustin. El movimiento hace que el aire y el combustible se mezclen totalmente logrando una vaporizacin y una combustin ms completa. La mezcla se enfra al rozar las paredes de la cmara, que estn menos calientes gracias a los conductos de enfriamiento.

3 COMBUSTIN EN MEC En este motor al final de la carrera de compresin comienza la inyeccin del combustible en la cmara de combustin donde el aire se encuentra a alta presin y temperatura, y gracias al proceso de difusin de masa se originan los primeros focos de inflamacin que se encargarn del quemado posterior de la mezcla fresca. A diferencia del proceso de combustin en MECH, en la cmara de combustin de MEC se forman varios puntos de encendido desde donde los frentes de llama avanzan cubriendo todas las zonas de la cmara; al mismo tiempo el grado de agitacin del aire y la inyeccin del combustible continan asegurando el desarrollo de la combustin y el desalojo de los gases quemados de la zona de quemado. Con el incremento de la velocidad del motor los requerimientos para alcanzar un mezclado adecuado son ms exigentes y los tiempos para conseguir la plenitud en el desarrollo del proceso de combustin alrededor del PMS son ms cortos. Por esta razn, en dependencia del tamao del motor y de su velocidad de giro es necesario determinar las condiciones adecuadas para que las caractersticas que relacionan: el grado de turbulencia dentro del cilindro, la calidad de inyeccin del combustible y el grado de penetracin del chorro sean las ptimas posibles. Usando la informacin contenida en los diagramas p- y T- de la Fig. Para MEC se consideran cuatro fases en el anlisis del proceso de combustin: el retardo a la inflamacin (i), y las fases principal (1), secundaria (2) y residual (3).

Diagrama p- y T- para un MEC indicando las fases de la combustin, el flujo de combustible y la razn de liberacin de calor.3.1 FASES DEL PROCESO DE COMBUSTIN EN MEC3.1.1 Retardo a la inflamacin: (i).- Es un perodo de tiempo que abarca desde el inicio de la inyeccin hasta el punto de separacin de los diagramas con y sin combustin. Durante este tiempo una porcin del combustible atomizado se vaporiza y mezcla con el aire en movimiento, y cuando se alcanzan valores de riqueza de la mezcla propicios se presentan los focos de inflamacin en las diversas zonas de la cmara de combustin alrededor del cono de inyeccin. Se considera que en este tiempo no hay combustin propiamente dicha sino preparacin de la mezcla para el inicio de la misma. Un inicio de inyeccin muy anticipado respecto al PMS puede ocasionar fuertes explosiones para el momento en el cual comience realmente la combustin debido a la gran cantidad de combustible acumulado.3.1.2 Combustin rpida: (I).- Abarca desde el punto de separacin hasta el punto de presin mxima y debido a la cantidad de combustible acumulado que se quema y a la participacin del combustible que est siendo inyectado, en los diagramas se observa un crecimiento rpido de presin. En esta fase la plenitud del proceso de combustin se debe mayormente a las caractersticas de difusin entre los vapores de combustible y el aire fresco, el proceso de liberacin de energa en esta fase crece rpidamente mostrando un pico bastante elevado. Para cuando se alcanza la presin mxima si el motor funciona a plena carga con un ciclo de trabajo bien organizado se estima un 33% de liberacin de energa.3.1.3 Combustin lenta: (II).- Al continuar la combustin se observa una reduccin de presin no muy significativa con poca crecimiento del diagrama de liberacin de calor hasta el punto donde se alcanza la temperatura mxima. El desarrollo del proceso de combustin en esta fase est dominado por las condiciones de mezclado entre los vapores de combustible y el aire fresco. El continuo movimiento del aire es imprescindible para desalojar los gases quemados y permitir el mezclado de los reactantes. La cantidad de energa liberada para el momento en el que se alcanza la temperatura mxima est entre un 70 a 80% del total que posee el combustible. 3.1.4 Combustin residual: (III).- Segn se aprecia en el diagrama de liberacin de energa la combustin contina an despus de haberse alcanzado la temperatura mxima desarrollndose en una parte considerable de la carrera de expansin. Lo anterior sucede debido al quemado tardo de porciones de combustible localizadas en zonas de sobre-enriquecimiento local. El desarrollo de esta fase no es deseable pero por las caractersticas del proceso de combustin en MEC es inevitable, su duracin puede alcanzar de 70 a 80 de giro del cigeal y debido a la falta de oxgeno y presencia de gran cantidad de gases residuales el proceso de liberacin de energa empeora bruscamente. 3.2 FACTORES QUE AFECTAN LA COMBUSTIN EN MEC 3.2.1 Calidad del combustible.- Para que el proceso de combustin se inicie rpidamente y con un incremento de presin muy suave es necesario utilizar combustibles de buena calidad o sea con nmero de cetano alto. Los combustibles diesel que cumplen con esta caracterstica poseen un alto porcentaje de hidrocarburos parafnicos. Durante el proceso de vaporizacin influyen otras propiedades del combustible como la viscosidad, tensin superficial y la volatilidad, las cuales tienen influencia sobre la velocidad de formacin de la mezcla. 3.2.2 Relacin de compresin.- El aumento de la relacin de compresin mejora las condiciones de p y T para el momento en el que se da la inyeccin del combustible, disminuyendo el retraso a la inflamacin, aumentando la velocidad de combustin y logrando un funcionamiento ms suave del motor. Sin embargo, las altas relaciones de compresin requieren tanto de mayor resistencia mecnica como mayor robustez del motor. 3.2.3 Angulo de avance de inyeccin.- Un ngulo de avance de inyeccin muy pequeo ocasiona funcionamientos ms suaves en el motor debido a que las altas p y T aseguran un rpido encendido con retrasos muy cortos, pero la potencia desarrollada disminuye y aumenta la cantidad de combustible que se quema durante la carrera de expansin. El valor ptimo depende de la relacin de compresin, p y T iniciales del aire, caractersticas del sistema de inyeccin y rpm. 3.2.4 Calidad de pulverizacin.- Esta aumenta con la presin de inyeccin, reduciendo los retrasos a la inflamacin, pero esto dificulta el grado de penetracin del chorro de combustible, lo que puede empeorar el proceso de combustin. 3.2.5 Tiempo de inyeccin.- Para mayor produccin de potencia puede requerirse una disminucin en la duracin de la inyeccin pero manteniendo aproximadamente invariable el suministro ciclo a ciclo, ya que con esto se consigue aumentar la velocidad de crecimiento de la presin.3.2.6 Revoluciones del motor.- Aumentar las rpm mejora las condiciones de pulverizacin del combustible y las condiciones de turbulencia del aire; sin embargo, el tiempo de retraso de inyeccin aumenta y como consecuencia es necesario adelantar el ngulo de avance de inyeccin para mantener el desarrollo de la presin mxima en las cercanas del PMS. De forma similar que en MECH, este motor requiere de un mecanismo de avance pero en esta caso, para la inyeccin del combustible.3.3 PROBLEMAS DE COMBUSTIN EN MEC3.3.1 Golpeteo metlico.- Cuando se trabaja en MEC con combustibles diesel cuyo perodo de retraso a la inflamacin es muy grande, se presenta acumulacin de una gran cantidad de combustible para el instante en que debe ocurrir el fenmeno de autoencendido; lo anterior ocasiona que se mejoren las condiciones de homogeneidad de la mezcla para encendidos de tipo explosivo. Estos encendidos van acompaados de ondas de choque que originan vibraciones de presin que se observan en el diagrama, al principio del proceso de combustin. Esta condicin de trabajo eleva la temperatura en el interior del cilindro y contribuye positivamente a eliminar las vibraciones de presin debido a que disminuye el perodo de retardo a la inflamacin.

Variacin de la presin en el cilindro de un MEC cuando se presentan caractersticas del golpeteo metlico.3.4 TIPOS DE CMARAS DE COMBUSTIONLa cmara de combustin es fundamental en el funcionamiento del motor. El inyector introduce en ella el combustible pulverizado, el cual se mezcla con el aire; de ah que la forma de la cmara de combustin deba facilitar esta mezcla del combustible con el aire. Tanto la mezcla como la combustin deben realizarse en un tiempo mnimo lo ms cercano posible al punto muerto superior.3.4.1 Con cmara de inyeccin directa.- El combustible se inyecta directamente en el cilindro. La culata cierra el cilindro con una superficie plana, mientras que el inyector est situado en el centro. El inconveniente principal de este tipo de motor radica en que el aire esta poco agitado, siendo el inyector el responsable exclusivo de la mezcla, por lo que su fabricacin ha de ser muy perfecta, y por lo tanto costosa. En estas condiciones, y para aprovechar al mximo la combustin, es conveniente que la cmara adopte la forma del chorro de combustible, o a la inversa.

3.4.2 Con cmara arremolinadora.- El motor Diesel rpido con dimetro de cilindro pequeo platea el problema de obtener una mezcla rpida y homognea de combustible y aire. Para lograrlo se lleva el aire al combustible, dotando a este de un movimiento de remolino, lo que provoca una fuerte turbulencia al llegar el embolo a su punto muerto superior. En una cmara de combustin con turbulencia, al ser aspirado el aire es enviado tangencialmente, por lo que la vlvula de aspiracin lleva una especie de pantalla que gua adecuadamente la corriente de aire. Adems de este movimiento existe otro transversal que impulsa al embolo dentro de la cmara.

3.4.3Con cmara de combustin con depsito de aire.- Este tipo de cmaras se llaman tambin de acumulacin. El depsito de aire est constituido por una pieza postiza situada en el embolo, la cual comunica con la cmara de combustin a travs de un orificio. Durante la compresin el aire se introduce en el depsito. Antes de alcanzarse el punto muerto superior comienza la inyeccin. Al pasar del punto muerto superior el movimiento del embolo se invierte, aumenta el volumen de la cmara de combustin y disminuye la presin que haba en ella. El aire sale a travs del orificio alimentando la llama en la zona del embudo y originando la combustin completa del combustible inyectado.

3.4.4 Con antecmara de combustin.- Estos motores se denominan tambin de combustin dividida o de precombustin.Se caracterizan por tener el espacio en que se desarrolla la combustin dividido en dos: por una parte la cmara comprendida entre la cabeza del embolo y la culata, y por otra la antecmara, situada generalmente en la culata.En este tipo de cmara el funcionamiento es como sigue: al final de la carrera de compresin se inyecta el combustible. Parte de este combustible arde en la antecmara, aumentando la presin; el combustible que queda sin arder es proyectado, a travs de un orificio de la antecmara, a la cmara principal. En esta encuentra el aire que precisa para completar la combustin.