CAMARAS DE COMBUSTION
CÁMARAS DE COMBUSTIÓN Y CARACTERÍSTICAS La cámara de combustión es la parte del motor donde se quema la carga de combustible. Esta cámara se fabricada en la culata, o puede que se emplace en la cabeza del pistón, dependiendo del diseño de fabricación.
IMPORTANCIA DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN De este pequeño espacio depende el desarrollo del motor ya que si se logra quemar todo el combustible, aprovechando toda su energía, se podrá aumentar el rendimiento del motor Es por esta razón que la cámara de combustión no puede establecerse hasta después de haber efectuado múltiples ensayos con el prototipo del mismo.
CARACTERISTICAS DE LAS CAMARAS DE COMBUSTIÓN Las características generales de las cámaras son:
La cámara de combustión debe tener una forma capaz de producir una turbulencia máxima.
Además debe facilitar en gran manera la mezcla de el combustible con el aire.
CARACTERISTICAS DE LAS CAMARAS DE COMBUSTIÓN
Debe lograr que tanto la mezcla como la combustión se realicen en un tiempo mínimo lo mas cercano posible al PMS
Su diseño debe ser tal que permita disminuir la perdida de calor por las paredes del los cilindros.
CLASIFICACION DE LAS CAMARAS En la actualidad tenemos varios tipos de cámara siendo las mas importantes: 1.
Cámaras de inyección directa. Cámaras de inyección directa, con cámara arremolinadora.
2.
Cámaras de inyección indirecta.
Cámaras de acumulación
Antecámaras de de combustión.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA (ID) El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a una presión entre 130 y 300 bares, generalmente sobre la cabeza del pistón que está mecanizada para producir la turbulencia necesaria. Tiene menor consumo de combustible y mejor arranque en frío para relaciones de compresión superiores a 15 sin necesidad de precalentador.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA (ID) La mayoría de los motores Diesel de inyección directa, tienen la cámara de combustión dispuesta en una cavidad mecanizada en la parte superior del pistón
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Esta Cavidad Puede Tener Distintas Formas Gargantas Circulares mas o menos profundas, Esféricas, Troncocónicas, Lenticular, Planas, Semiesférica, y La toral.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Esta Cavidad Puede Tener Distintas Formas
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Cavidad De La Cámara
En estas cámaras y encima de ellas, antes de que el pistón alcance el PMS, comunica al aire un movimiento turbulento. El aire encerrado en el cilindro se comprime en su mayor parte en la cavidad y, debido al efecto de aplastamiento, se imprime una elevada velocidad al aire, cuando se desplaza hacia la cavidad del pistón, lo que produce la
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Cavidad De La Cámara
Esta turbulencia se logra mediante un adecuado diseño de los colectores de admisión, por un perfil bien estudiado de la cámara o por una o dos válvulas de admisión provistas de deflectores.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Cavidad De La Cámara En la figura, se muestra el movimiento adquirido por el aire en el recorrido de compresión, debido a la forma característica de la cavidad del pistón
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Características De La Cámara De Inyección Directa La cámara de ID es la que tiene un menor consumo especifico de combustible, en comparación con otros diseños.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Características de la cámara de inyección Directa Su eficiencia térmica es mayor, principalmente principalmente porque: El área de la pared de la cámara de combustión es menor, en comparación con el volumen de combustión.
La combustión sobre el cilindro es mayor y menor el contacto con el refrigerante. Esto significa que se produce una menor perdida de calor al sistema de refrigeración
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Características de la cámara de inyección Directa Pueden utilizarse menores relaciones de compresión de aproximadamente 15: 1 a 18: 1.
Debido a la menor pérdida de calor, un motor diesel con ID arranca con mayor facilidad a temperaturas bajas, y no requiere elementos auxiliares de encendido.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Características de la cámara de inyección Directa
Los motores de ID también ejercen una menor tensión sobre el pistón, segmentos y otras partes mecánicas. Una de las razones se debe, simplemente, a las menores relaciones de compresión.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
Características de la cámara de inyección Directa
El consumo especifico de combustible que se obtiene con las cámaras de inyección directa esta comprendido entre160 y 190 gr. /CV*h que corresponde a los mejores resultados que pueden obtenerse en los motores Diesel.
El tipo de cámara es la de construcción sencilla y por ello mas económica.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
INCONVENIENTES DE LA INYECCION DIRECTA
Los motores de inyección directa son muy ruidosos. Es necesario indicar, no obstante, que se ha conseguido atenuar estos ruidos en los últimos años gracias a los estudios realizados sobre los tiempos de encendido.
CAMARA DE INYECCION DIRECTA
INCONVENIENTES DE LA INYECCION DIRECTA
Por encima de las 2.500 RPM se producen fallos en el encendido y aumentan los niveles de emisiones.
La elevada temperatura que alcanza el pistón y la delicadeza de funcionamiento del inyector.
CAMARA DE INYECCION INDIRECTA
La inyección indirecta inyecta combustible en una antecámara (cámara auxiliar) que está comunicada con una cámara principal por un estrecho conducto.
Este diseño también se conoce como cámara dividida. No existen válvulas de admisión ni de escape en la antecámara.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE INYECCION INDIRECTA
En segundo lugar, el empleo de una cámara de precombustión precombusti ón o de turbulencia permite utilizar mayores válvulas de admisión y escape. Los gases inflamados en expansión se abren camino hacia la cámara principal y se mezclan compactamente con el resto del aire.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE INYECCION INDIRECTA De esta forma se quema rápida y totalmente la mezcla rica de aire/combustible remanente
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
LA CÁMARA DE PRECOMBUSTIÓN La cámara de precombustión contiene aproximadamente el 30% del volumen total de la cámara de combustión cuando el pistón está en PMS, el aire es obligado a pasar hacia la cámara de precombustión a través del estrecho conducto en la fase de compresión y se vuelve turbulento.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
LA CÁMARA DE PRECOMBUSTIÓN Se inyecta combustible, y los gases inflamados se abren paso por el estrecho conducto hacia la cámara principal.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
LA CÁMARA DE PRECOMBUSTIÓN Este conducto acelera la velocidad de los gases expansivos, que luego se mezclan con el aire en la cámara principal, completándose rápidamente el proceso de combustión. Hay algunas variaciones sobre el uso de este diseño básico.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
LA CÁMARA DE PRECOMBUSTIÓN El combustible se inyecta en la cámara de precombustion, se mezcla con el aire, y luego se inflama y atraviesa los orificios de ignición.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE TURBULENCIA.
Este tipo de cámara es actualmente la más utilizada en motores de cilindrada hasta de 2.000c.c.
La cámara de turbulencia es muy parecida a la cámara de precombustión; sin embargo, la primera tiene forma esférica y contiene aproximadamente el 70% del volumen total de la cámara de combustión.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE TURBULENCIA. El aire es obligado a pasar por un estrecho conducto a la cámara de turbulencia, donde se arremolina o se vuelve turbulento.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE TURBULENCIA. El combustible se inyecta en el aire turbulento y, del mismo modo que en la cámara de precombustión, la mezcla inflamada se abre camino hasta la cámara principal, donde se completa el proceso de quemado.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CARACTERISTICAS DE LA INYECCION INDIRECTA
Rango de rpm amplio
Permite al motor diesel operar hasta a 5.000 RPM.
Hay dos razones para esto. En primer lugar, mezclar el aire con el combustible no es tan difícil cuando se utiliza una cámara de precombustión o una cámara de turbulencia.
El aire rápidamente se vuelve turbulento en estos recintos pequeños y cerrados.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
Emisiones bajas
La rápida y completa combustión provista por la inyección indirecta produce muy pocos hidrocarburos, monóxido de carbono y hollín. El combustible inyectado se combina con el aire y se transforma principalmente en dióxido de carbono y agua, como resultado del proceso de combustión. La menor temperatura no permite que las moléculas de oxígeno y nitrógeno se combinen fácilmente y formen (NO).
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
Poco ruido
La inyección indirecta no produce un aumento extremo de presión en el comienzo de la inflamación del combustible. Como la presión no alcanza niveles tan altos, y como la combustión comienza en un área relativamente pequeña, el ruido producido se atenúa, en comparación con un motor diesel con ID
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
INCONVENIENTES INCONVENI ENTES DE LA INYECCIÓN INDIRECTA
Los inconvenientes de la II es que tiene un mayor consumo de combustible y requiere una relación de compresión extremadamente alta.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
INCONVENIENTES INCONVENI ENTES DE LA INYECCIÓN INDIRECTA
El ahorro de combustible es menor con la II debido a la mayor pérdida de calor, a las mayores pérdidas por fricción, a la menor pérdida por bombeo de gases dentro y fuera de la antecámara, y también porque la liberación de energía es más lenta y prolongada.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
INCONVENIENTES INCONVENI ENTES DE LA INYECCIÓN INDIRECTA
En el arranque del motor diesel, una pequeña pérdida de calor puede establecer la diferencia entre arrancar o no arrancar. Se añaden bujías bujías para para proveer calor adicional en el arranque.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
INCONVENIENTES DE LA INYECCIÓN INDIRECTA BUJIAS DE PRECALENT PRECALENTAMIENTO AMIENTO Las bujías de precalentamiento o bujías incandescentes son dispositivos dotados de una resistencia eléctrica y accionados desde la llave del encendido, que se utilizan para facilitar el arranque en frío de los motores de combustión interna, especialmente los diesel, se ubican en la culata del motor.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
INCONVENIENTES INCONVENI ENTES DE LA INYECCIÓN INDIRECTA
El estrecho conducto restringe el flujo de gases hacia dentro y hacia fuera de la antecámara.
Esta restricción crea una pequeña pérdida en la eficiencia de bombeo y en la capacidad de dar salida a los gases.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE ACUMULACION Estos tipos de cámaras de combustión, conocidos también con el nombre de células de energía, están constituidos por dos partes:
La cámara de reserva de aire A, que representa aproximadamente dos tercios del volumen total y la cámara principal B, que comunica con la anterior por medio de un canal en forma de Venturi y queda situada una parte en la culata y otra en el cilindro.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE ACUMULACION El inyector va montado en la cámara principal y no en la auxiliar como en los casos anteriores, y está de manera que la una parte del chorro se dirige hacia la desembocadura de la cámara de reserva de aire, donde éste se comprime y reduce en la cámara auxiliar en el tiempo compresión.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE ACUMULACION Cuando se produce la inyección, el inyector lanza combustible sobre la desembocadura de la cámara auxiliar, donde comienza la combustión, el calor que hasta ahora se ha producido y la presión obtenida, calienta y dilatan el aire contenido en la cámara de reserva de aire, que va pasando hasta la cámara principal para terminar la combustión.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE ACUMULACION El motor tiende a unas características intermedias entre el de inyección directa y el de antecámara, de lo que resulta un consumo específico de alrededor de 190 gr./CV-h
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
CAMARA DE ACUMULACION Este tipo de cámara está constituido por una celda situada en la culata, frente a la cual se monta el inyector en posición horizontal, de manera que el chorro de inyección se proyecte hacia la cámara de acumulación de aire.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
Ventajas e inconvenientes de la cámara de acumulación
Los motores diesel con cámara de acumulación de aire tienen sensiblemente las mismas ventajas e inconvenientes que los provistos de cámaras de precombustión, excepto en lo que concierne al sistema de precalentamiento para lo arranques en frio, que resulta totalmente innecesarios en algunos tipos de motores.
CAMARA DE INYECCION INY ECCION INDIRECTA
Ventajas e inconvenientes de la cámara de acumulación
Motores con cámaras de este tipo han dado excelente resultado, demostrando una gran flexibilidad de funcionamiento al poderlos hacer girar entre 500 y 3.000 rpm, obteniendo un escape claro y buen rendimiento del motor motor..
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
El inconveniente que presentan las cámaras de inyección indirecta es que necesitan disponer de una bujía u otro dispositivo que calefaccione el aire en el momento del arranque con el motor frío.
Mientras que las cámaras con deposito de aire, las arremolinadoras, las antecámaras son utilizadas para motores pequeños y veloces.
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
VENTAJAS QUE PRESENTA LA CÁMARA DE INYECCIÓN INDIRECTA SOBRE LA DIRECTA 1.- Marcha mas tranquila del motor, pues al disminuir el retraso del encendido, la presión máxima de combustión es menos elevada, por lo que disminuye mucho el característico golpeteo del motor diesel. 2.- Presión de inyección mucho menor.
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
VENTAJAS QUE PRESENTA LA CÁMARA DE INYECCIÓN INDIRECTA SOBRE LA DIRECTA 3.- Empleo de inyectores con un solo orificio de mayor diámetro. Al aumentar el diámetro de los inyectores se necesita menos presión en la bomba de inyección por lo tanto la bomba será de menor costo. 4.- Posibilidad de funcionar a un régimen de vueltas superiores y por lo tanto dar una potencia mas elevada.
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
VENTAJAS QUE PRESENTA LA CÁMARA DE INYECCIÓN INDIRECTA SOBRE LA DIRECTA 5.- El aprovechamiento de la energía calórica del combustible es superior que cuando se utilizan cámaras de inyección directa.
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
Ventajas de uno y otro sistema en Factores de Diseño
Inyección indirecta –
–
–
Inyección directa –
Culata menos crítica
–
Permite trabajar con dosados más elevados
Más facilidad de arranque en frío
–
Posibilidad de subir más el régimen de giro
Buen par a bajo régimen
–
Mejor rendimiento
Sistema de inyección más sencillo
COMPARACION ENTRE LAS DIVERSAS CAMARAS
Cuadro Las Ventajas Y Desventajas De Ambos Sistemas CARACTERISTICAS
I.DIRECTA I.DIRECT A
I.INDIRECTA I.INDIRECT A
Consumo de combustible
Menor
Mayor
Coeficiente de exceso de aire
Mayor
Menor
Grado de compresión
Mayor
Menor
Presión de inyección
Mayor
Menor
Potencia especifica
Mayor
Menor
Facilidad de arranque
Mayor
Menor
Humos en el escape
Mayor
Menor
Flexibilidad Flexibil idad del motor
Menor
Mayor.
