Factors de combustió en motors diésel

La combustió en el cilindre d'un motor diésel s'inicia quan el combustible s'inflama per la compressió existent en l'interior de la cámara. (En el pistón en el seu Punt Mort Superior). Per a que es produïxca l'encés, el combustible polvorisat procedent de l'injector té que mesclar-se íntimament en la densa i calenta massa d'aire que li rodeja, iniciant-se aixina l'oxidació violenta de cada una de les minúscules gotes de combustible injectades. Aixina és com es realisa una combustió normal, realisada en el moment adequat.

Una combustió anormal, pel contrari, és aquella en la que la combustió no es realisa en el moment previst, sino abans o despuix de l'instant necessari per a la combustió. Per a impedir que una combustió ixca dels seus paràmetros normals i conseqüentment no es realise de la forma adequada, és necessari realisar un estudi dels factors de combustió en els motors diésel.

Causes d'una combustió anormal

Les causes principals poden ser:

Contacte de superfície: Provocat per un calfament excessiu de la vàlvula d'escape, lo que produïx pèrdua de potència, funcionament sorollós i irregularitats en la marcha, ya que produïx l'encés de residus de la mescla aire-combustible que no han segut expulsats en el temps d'escape. Esta anormalitat s'evita millorant la refrigeració del motor i procurant que no es formen depòsits carbonosos (Com per eixemple, els que es formen sobre les parets de la cámara quan el dart de combustible injectat supera el llímit superior de la seua trayectòria)

• Autoencendido: Es produïx quan queda combustible encara a punt d'eixir de l'injector. Es produïx quan despuix de cessar la "manada" de combustible encara queda una cantitat mínima de combustible en excés dins de la canonada d'alta pressió, les parets de la qual si be són rígides, també són mínimament elàstiques i dita elasticitat és la que permet l'ingrés d'una cantitat mínima extra de combustible. En cessar l'enviament del pistón de la bomba inyectora, dit combustible ix per l'única eixida que li queda: la tovera de l'injector. I ix en moments en els que la combustió ya s'ha realisat o encara s'està realisant, provocant segones detonació que atenten contra el normal funcionament del motor.

Factors que intervenen en la combustió

Per a que es produïxca una combustió ideal, es tenen que complir ademés vàries premisses, com transformar el combustible líquit a estat gaseós o lo més atomizado possible, fent d'esta manera que l'aire i el combustible es mesclen i alimenten la zona d'ignició i combustió (En la primera zona l'aire i el combustible estan íntimament mesclats en forma de gas mentres que en la segona zona és més heterogénea la mescla)

L'ignició del combustible es produïx quan les gotes d'este, finamente formades estan a una temperatura suficient dins de la cámara. No obstant, si no es donen les condicions adequades (Per eixemple: gotes molt grans, poca cantitat d'oxigen o temperatura insuficient) el combustible es cremarà parcialment, és dir, es oxidará formant partícules carbonosas i uns atres contaminants que poden aplegar a depositar-se sobre les parets de la cámara, complicant les combustió posteriors.

Entre els factors a complir-se es troben:

• Pulverización del combustible: Mentres millor siga la pulverización de combustible, millor es combustionará este, ya que les partícules de combustible seran de menor tamany i per això hi haurà major superfície de contacte entre el mateix i el comburente (En este cas, aire a alta pressió i per això a alta temperatura). Si la pressió d'injecció és baixa, les gotes són grans i presenten una menor superfície de contacte, tardant més en combustionarse. Si en canvi la pressió és lo suficientment alta, les gotes seran més fines i per això tindran major superfície de contacte, cremant-se en menys temps. Açò s'evidencia pel fet de que la gota de combustible es combustiona únicament en la seua capa exterior (La que està en contacte en l'aire), mentres que el seu interior, per carir del comburente necessari, permaneix sense combustionarse.

Temps de residència: És el temps que la que mescla aire-combustible permaneix dins de la cámara. En eixe temps dita mescla deu poder cremar-se completament.

Turbulència: És un dels factors més crucials d'una bona combustió. Si l'aire es mou hi haurà una renovació contínua de l'atmòsfera inerte que rodeja a la gota de combustible, trobant esta la cantitat d'aire nou necessari per a facilitar la ràpida combustió de les seues respectives "capes". Els fabricants tracten sempre de millorar la turbulència a través del disseny de la cámara, del cel del pistón, del múltiple d'admissió, a través de l'inclusió de cambres de preturbulencia.

No obstant, la turbulència en excés també fa baixar la temperatura de la cámara en excés; si fora possible aumentar la turbulència al mateix temps que mantindre estable la temperatura mínima necessària -i per això, també la pressió- s'obtindria una major reducció del retart de l'encés.

La turbulència es pot conseguir per mig de varis métodos, entre els quals es conten:

1º. En els motors de dos temps, fent que les lumbreras d'aire d'agranada estiguen orientades cap a la perifèria superior de la cámara, en sentit inclinat a l'eix del cilindre, dotant d'esta manera a l'aire d'un moviment tangencial ascendent i rotatori, que continua durant els periodos de compressió i combustió.

2º. En abdós tipos de motors, donant-los formes especials a la cámara i al cap del émbolo, la qual cosa té a produir una compressió desigual, que tendix a produir durant el periodo de compressió un moviment de tribulí en l'aire que es comprimix, el qual continua després durant el periodo de combustió. Es pot també agregar deflectors en el cel del pistón que, enfrontats a l'ingrés de l'aire, provoquen en este el desijat efecte de turbulència.

3º. En alguns motors de quatre temps es dota d'una visera vertical al cap de la vàlvula d'admissió, de forma tal que es realisa l'ingrés d'aire de forma tangencial cap a les parets del ciindro, provocant aixina un moviment de tribulí en l'aire. Açò du en si una merma en la cantitat de comburente que ingressa, pero es compensa en la millora en la turbulència obtinguda. (Tindre en conte que esta classe de motors sol treballar en un ampli excés d'aire, per això, no es perjudica massa a la combustió el fet de que disminuïxca una miqueta la cantitat d'aire ingressat)

4º. Per mig de l'ocupació de precámaras de combustió, o d'cámara auxiliars.

Temperatura de la cámara: És fonamental per a obtindre una bona combustió. Pero cal tindre en conte que temperatures massa altes generen un excés d'òxit de nitrogen, mentres que si són massa baixes aumenten les emissions d'hidrocarburs no cremats (combustió incompleta), i de monòxits de carbono.

Calitat del combustible: És necessari que el seu rendiment siga d'a lo manco dèu kilocaloría per quilogram, el percentage de residus no combustibles no pot superar el 0,5 %.

Densitat específica del combustible diésel: Quant més alta siga la densitat, més pesat serà el combustible. Els combustible més pesats produïxen més energia o potència (per volum) del motor.

Pes específic del combustible diésel: A major pes específic, major energia tindrà el combustible, situant-se el seu llímit en 0,82 kg/dm³ (aprox.)

• Viscosidad: Definida com la resistència que tenen les partícules d'un decorregut a esgolar-se entre sí. Si és excessiva es dificulta el funcionament de la bomba inyectora i de l'injector, i si és escassa dificulta la estanqueidad de les bombes i l'auto engrase de les mateixes i de l'injector.

• Cetano: Este índex determina la capacitat de autodetonación del diésel. A un índex elevat correspon un menor retardo de la combustió. Esta capacitat es pot millorar per mig d'aditius agregats al combustible.

Impurees: La presència de partícules estranyes tals com a aigua, sofre, plom i cendres afecta al funcionament del motor ya que el sofre forma àcits i bases molt corroents, el plom ajuda a la lubricación, pero és molt contaminant, les cendres poden erosionar les peces i l'aigua ajuda en part a la combustió lliberant àtoms d'oxigen, pero també corroe a les peces.

És de destacar que existixen numerosos factors que afecten a la combustió a banda dels ya mencionats, com per eixemple: la cantitat de revolucions per minut, si el motor d'és 2 o de 4 temps, estat de la càrrega, hermeticidad de la cámara (És important l'estat dels rogles del pistón), carbonización de la cambra, oli, etc.