La energía del combustible se libera bajo forma de calor cuando se quema al reaccionar con el oxígeno del aire. Como se ha dicho, en los motores de encendido por chispa, la mezcla de aire y combustible se prepara en el carburador y, en los motores de encendido por compresión, se realiza directamente en el cilindro, inyectando, después de haber introducido y comprimido el aire, el combustible.
Tras la combustión la mezcla se transforma, en vapor de agua (H2O), anhídrido carbónico (CO2) y nitrógeno (N2).
Es importante señalar que el nitrógeno, gas inerte contenido en el aire, no interviene en la combustión y que el vapor de agua producido en la combustión se comporta como gas.
Con poco error se puede considerar que el aire atmosférico seco se compone de 77 partes en peso de nitrógeno y 23 partes de oxígeno, y que el peso de 1 m3 de aire a presión atmosférica ordinaria y a la temperatura de 0 ºC es de 1'293 Kg.
La combustión del combustible, considerado como nonano, de fórmula química C9H20 se puede expresar por la ecuación:
La proporción real entre aire y combustible, que se llama relación de mezcla, es distinta de la relación estequiométrica, y según resulte deficiente o excesiva la cantidad de aire que intervenga en el proceso, la mezcla se calificará de rica o pobre respectivamente.
• En los motores de ciclo Otto la relación de mezcla varía de 11 a 17 y, según las condiciones de trabajo, el aire y el combustible deben mezclarse en la proporción adecuada de manera que la relación de mezcla sea la requerida por las condiciones de funcionamiento del motor.
La relación aire-combustible requerida por el motor varía con el régimen de giro del motor, de forma que a bajo régimen la mezcla ha de ser enriquecida, ya que la mariposa del carburador está prácticamente cerrada y la presión en el conducto de aspiración es más baja que la atmosférica, por lo que se origina un paso de los gases quemados al conducto de admisión, de forma que cuando empieza la carrera de admisión, estos gases quemados entran de nuevo en el cilindro, mezclándose con la mezcla fresca y haciendo difícil el contacto del combustible con las partículas de oxígeno, por lo que se hace necesario enriquecer la mezcla para que aumente la probabilidad de contacto entre el aire y la gasolina.
A medida que aumenta el régimen de giro la depresión en los conductos de admisión disminuye con lo que se reduce la dilución de la mezcla nueva con los gases quemados, por lo cual la relación de mezcla necesaria puede ser menos rica.
En régimen de crucero es fundamental obtener la máxima economía de combustible, por ello, es menester que el carburador sirva la mezcla en la relación más económica.
En alto régimen de giro, los motores necesitan una mezcla rica, pues es necesario disipar mayor cantidad de calor de los elementos del motor más solicitadas térmicamente, como es la válvula de escape .
• En los motores de ciclo Diesel, el intervalo que va desde que el combustible es inyectado en la cámara de combustión hasta que alcanza la temperatura necesaria para su encendido, requieren una pulverización a muy alta presión para conseguir que la pulverización se haga con gotas muy pequeñas que entren en contacto con el oxígeno del aire y rápidamente alcancen la temperatura necesaria para arder.
Además, para evitar que el combustible salga del motor sin quemarse, es necesario introducir en la cámara de combustión una cantidad de aire mucho mayor que la correspondiente a la relación estequiométrica, con objeto de aumentar la probabilidad de que se oxide todo el combustible inyectado.
Es importante destacar que en este tipo de motores la cantidad de aire que entra en el cilindro es prácticamente constante para cada régimen de giro, por lo que es variando la cantidad de combustible inyectado como cambia la energía introducida en cada ciclo. Ocurre que a medida que la relación aire/combustible se aproxima a la relación estequiométrica, el motor comienza a producir humo en el escape, debido a que parte de las partículas de carbono y oxígeno no reaccionan durante el tiempo disponible para la combustión. El humo, que es inaceptable legalmente, es síntoma claro de una combustión incompleta, por lo que es necesario conseguir una relación de mezcla más pobre que la relación estequiométrica.
La cantidad de aire adicional se llama exceso de aire, y absorbe parte de la energía producida en la combustión.
FUENTE:
M.J.D.
Apuntes
https://elmaquinante.blogspot.com/2018/02/mtd-unidad-5-funcionamiento-del-motor_13.html
