Requisito de combustible de aire en motores SI
Los motores de los automóviles de encendido por chispa funcionan con una mezcla de gasolina y aire. La cantidad de mezcla que puede absorber el motor depende de los siguientes factores principales:
(i) Desplazamiento del motor.
(ii) Revolución máxima por minuto (rpm) del motor. (Hola) Capacidad de flujo de aire del carburador.
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(iu) Eficiencia volumétrica del motor.
Existe una relación directa entre el flujo de aire de un motor y su requerimiento de combustible. Esta relación se llama relación aire-combustible.
Relaciones aire-combustible
La relación aire-combustible es la proporción en peso de aire y gasolina mezclada por el carburador, según se requiera para la combustión del motor. Esta relación es extremadamente importante para un motor porque hay límites en cuanto a cuán rico (con más combustible) o cuán delgado (con menos combustible) puede ser, y sigue siendo completamente combustible para un encendido eficiente. Las mezclas con las que puede funcionar el motor varían de 8: 1 a 18.5: 1, es decir, de 8 kg de aire / kg de combustible a 18.5 kg de aire / kg de combustible. El límite de relación aire-combustible más rico o más delgado hace que el motor falle, o simplemente se niegue a funcionar.
Relación estequiométrica aire-combustible
La mezcla o proporción ideal en la que todos los combustibles se mezclan con todo el oxígeno en el aire y se queman por completo se llama proporción estequiométrica, una combinación químicamente perfecta. En teoría, una relación de combustible de aire de aproximadamente 14.7: 1, es decir, 14.7 kg de aire / kg de gasolina produce esta relación, pero la relación exacta en la que tiene lugar la mezcla perfecta y la combustión completa depende de la estructura molecular de la gasolina, que puede variar algo .
Relaciones aire-combustible del motor
Un motor SI de automóvil, como se indicó anteriormente, funciona con la mezcla de aire y combustible que varía de 8: 1 a 18.5: 1. Pero la relación ideal sería aquella que proporcione la máxima potencia y la mejor economía, al tiempo que produce las menores emisiones. Pero tal relación no existe porque los requisitos de combustible de un motor varían ampliamente dependiendo de las condiciones de temperatura, carga y velocidad. La mejor economía de combustible se obtiene con una relación de 15: 1 a 16: 1, mientras que la potencia máxima se logra con una relación de 12.5: 1 a 13.5: 1. Se requiere una mezcla rica en el orden de 11: 1 para carga pesada inactiva y condiciones de alta velocidad. Se requiere una mezcla magra para condiciones normales de crucero y carga ligera. La figura 9.36 representa las curvas características que muestran el efecto de la relación de mezcla sobre la eficiencia y el consumo de combustible.
. Efecto de la relación aire-combustible sobre la eficiencia y el consumo de combustible.
Prácticamente para una combustión completa, a través de la mezcla del combustible en exceso de aire (en un grado limitado por encima de la condición ideal) es necesario. Las mezclas magras se utilizan para obtener la mejor economía a través del consumo mínimo de combustible, mientras que las mezclas ricas se utilizan para suprimir el golpe de combustión y obtener la máxima potencia del motor. Sin embargo, la distribución inadecuada de la mezcla a cada cilindro y la vaporización imperfecta / incompleta del combustible en el aire requiere el uso de una mezcla rica para obtener la máxima potencia de salida. También se requiere una mezcla rica para superar el efecto de la dilución de la mezcla entrante debido a los gases de escape atrapados en el cilindro y de la fuga de aire debido al alto vacío en el colector, en ralentí o sin carga. Se desea la máxima potencia a plena carga, mientras que se espera la mejor economía en condiciones de aceleración parcial. Por lo tanto, las relaciones requeridas de combustible de aire resultan de la economía máxima a la potencia máxima. El carburador debe poder variar la relación aire-combustible rápidamente para proporcionar la mejor mezcla posible para los requisitos del motor en un momento dado.
La mejor relación aire-combustible para un motor puede no ser la mejor relación para otro, incluso cuando los dos motores son del mismo tamaño y diseño. Para determinar con precisión la mejor mezcla, el motor debe funcionar con un dinamómetro para medir los requisitos de velocidad, carga y potencia para todo tipo de condiciones de manejo.
Con una mezcla ligeramente rica, la llama de combustión viaja más rápido y, a la inversa, con una mezcla ligeramente débil, la llama se vuelve más lenta. Si se usa una mezcla muy rica, algo de gasolina “pura” ingresa al cilindro, elimina el lubricante de las paredes del cilindro y pasa el pistón
para contaminar el aceite del motor. Se produce un depósito muy hollín en la cámara de combustión. Por otro lado, si un motor funciona con una mezcla excesivamente débil, se produce un sobrecalentamiento en particular de piezas como válvulas, pistones y bujías. Esto causa detonación y preencendido juntos o por separado.
A continuación se indican las proporciones aproximadas de aire a gasolina (en peso) adecuadas para las diferentes condiciones de funcionamiento:
Inicio 9: 1
Ralentí 12: 1
Aceleración 12:: 1
Economía 16:: 1
Potencia total 12: 1
No hay diferencia si un motor tiene carburador o se inyecta combustible, el motor todavía necesita las mismas relaciones de mezcla de aire y combustible.