MOVIMIENTOS EN LA CAMARA DE COMBUSTION

Johan VillarealDiego AriasAndrea Arìza Montenegro

AGENDA• Presentación Inicial• Contenido temático:

1. Turbulencia2. Swirl3. Squish and tumble4. Camaras de combustion divididas.5. Flujo a traves de grietas y blowby.

• Entrega de material • Comentarios

INTRODUCCIONEn esta presentación se hablara sobre el aire, el

combustible y el movimiento de los gases ocurridos dentro del cilindro durante la carrera de compresión, la combustion y la carrera de potencia.

De igual forma se hablara de la turbulencia normal deseada, un movimiento llamado swirl generado en la mescla AF durante la admisión y los movimientos de masa generados cerca del final de la carrera de compresión.

TURBULENCIADebido a las altas velocidades involucradas, todo

el flujo dentro y fuera de los cilindros del motor son flujos turbulentos.

Aumento En La Velocidad Del Motor

La turbulencia en el ciclo se da de la siguiente forma:Es alta durante la admisiónDisminuye a medida que el pistón se acerca al punto muerto inferiorDe nuevo aumenta durante la compresión, al igual que el swirl, squish and tumble.La alta turbulencia cerca del punto muerto superior cuando se produce la ignición es muy conveniente para la combustión produciendo un frente de llama muchas veces mas rápido que si el flujo fuera laminar. Haciendo que la mezcla se consuma en poco tiempo y evita la auto ignición.

•Con un buen diseño de la cámara de combustión. •Número y forma de los conductos de admisión y de escape. •Usar pistones con orificios en la cabeza.

AUMENTO DE LA TURBULENCIA

• Mejora el mezclado del combustible y el comburente. • Produce una combustión mas limpia y eficiente. • Extiende la llama más rápido.

VENTAJAS

• Es el movimiento que se genera en la mezcla de aire-combustible durante la admisión.

SWIRL

VENTAJAS

• Mejora en gran medida la mezcla de aire combustible para dar una mezcla homogénea en poco tiempo

• Es uno de los principales mecanismo para una muy rápida propagación del frente de llama durante el proceso de combustión

Swirl Ratio

• Es un parámetro adimensional que se utiliza para cuantificar el movimiento de rotación dentro del cilindro. Se define de dos maneras diferentes en la literatura técnica:

• (SR)I = (velocidad angular) / (velocidad del motor) = W/N (6-1)

• (SR) z = (remolino velocidad tangencial) /(velocidad media del pistón) = ut/Up (6-2)

TUMBLE

• se produce cuando el giro se da en un eje transversal a la cámara de combustión.

• Es característico de los motores con cuatro válvulas por cilindro

TUMBLE

la variación de la turbulencia en función del ángulo de giro del cigüeñal.

TUMBLE

ETAPAS DEL TUMBLE

1. Fase generación de vórtice.2. Fase estabilización de

vórtice.3. Fase Spin-Up.4. Fase decaimiento del

vórtice.

SQUISH

La mezcla altamente comprimida en la región plana de la cámara, al ingresar repentinamente a un espacio más grande, aumenta considerablemente la turbulencia y promueve la mezcla del combustible y la transferencia de calor a través de la cámara de combustión.

SQUISH

Los pequeños remolinos de aire, provocados principalmente por la forma del pistón, se conocen en inglés como «squish».

• Tiempo de compresión.• Cerca de TDC.• Cámara de Combustión

secundaria.• Turbulencia.

SQUISH

Variación de la velocidad de squish respecto al giro del cigüeñal

CAMARAS DE COMBUSTION DIVIDIDAS

Algunos motores tienen la cámara de combustión dividida en una cámara principal y una cámara secundaria .FUNCIONAMIENTO.Al final de la carrera de compresión se inyecta el combustible.Parte de este combustible arde en antecámara, aumentando la presión.El combustible que queda sin arder es proyectado, a través de un orificio de la antecámara , aumentando la presión.

VENTAJAS •Se puede inyectar combustible a presiones relativamente bajas.•La alta turbulencia conseguida en la precámara.•Las elevadas relaciones de compresión.•Permiten revoluciones altas.•Nivel de ruidos y vibraciones moderados.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

DESVENTAJAS•Los movimientos de gases de la cámara a la precámara presentan un serio inconveniente que afecta al rendimiento del motor.•Los rozamientos internos aumentan, reduciendo el rendimiento mecánico.•Los torbellinos creados por el flujo en el conducto de comunicación de la pre cámara dan lugar a perdidas energéticas por bombeo obligando a elevar la relación de compresión para intentar compensarla

En algunos motores se utiliza como cámara de pre-calentamiento e ignición de la mezcla, en otros se usa como cámara de remolinos o cámara de swirl, evitando la necesidad de crear remolinos directamente en la cámara de combustión principal.

APLICACIÓN DE LAS CAMARAS DIVIDIDAS

Crevice flow and blowby

• El blowby incrementa la presión en el cárter y contamina el aceite con combustible y gases quemados. El 1% del combustible es forzado dentro del cárter en algunos motores.

Pistón-Cilindro

80%

Hilos de la bujía o

inyectores (5%)

Lagunas en junta entre cabeza y

bloque (10-15%)

Bordes sin redondear en

la cámara y válvulas

Flujo turbulento se da también en las esquinas y pequeñas hendiduras en la cámara de combustión

Volumen de hendidura pequeño, Gases lejos de flama a temperatura de las paredes.

El calor de la flama es sacado por conducción muy rápido a través de las paredes y no hay suficiente energía para mantener combustión y la flama muere.

Hasta el 20% de masa de mezcla atrapada debido a presión y densidad alta.

Al bajar la presión en la expansión los gases son forzados a salir. Algunos gases se queman.

En CI entra menos combustible a las hendiduras disminuyendo un poco la perdida de combustible.

Blowby

Configuraciones para minimizar blowby

Gracia por su atención!