Informe - Motorturboalimentadogasolinero, Derly.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

MOTORES TURBOALIMENTADOS GASOLINEROS

PRESENTADO POR:

ZAYRITUPAC MENDOZA, Derly

20140974 LEY CHARAGUA, Kevin Edward 20143451 GOMEZ TOMAYA,Beltran 20151059

CURSO:

LABORATORIO DE INGENIERÍA

MECÁNICA 3

A CARGO DE:

Ing. LESTER SILVA VIDAL

GRUPO:

“C”

AREQUIPA,24 marzo de 2019

INDICE

1.

CICLOS TERMODINAMICOS EN MOTORES SOBREALIMENTADOS .................................................. 2

2.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL TURBO .................................................................................... 4

3.

DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS ÍNDICES ESPECÍFICOS Y INDICADOS DE MOTORES

GASOLINEROS Y DIÉSEL ........................................................................................................................... 7

4.

PARTICULARIDADES DE LA SITUACIÓN DEL SOBREALIMENTADO EN LOS MOTORES QUE UTILIZAN

CARBURADOR .......................................................................................................................................... 9

5.

SOBREALIMENTACIÓN Y ANTICONTAMINACIÓN EN LOS MOTORES ............................................ 11

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................ 13

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1. CICLOS TERMODINAMICOS EN MOTORES SOBREALIMENTADOS

Ciclo generalizado de un motor alternativo en coordenadas p - V

Ciclo con suministro mixto de calor, expansión prolongada y presión variable de los gases delante de la turbina y con desprendimiento de calor a p = constante

La línea bf, representa el proceso de expansión prolongada que se efectúa en el rotor de una turbina a gas, acoplada a un compresor. En el compresor el aire aspirado de la atmósfera se comprime hasta la presión pa > p0 (línea la) y luego ingresa al cilindro del motor a pistón. Con este método de realización del proceso las perdidas mecánicas en el grupo turbocompresor a gas serán considerablemente menores y el rendimiento total será mayor. El compresor también puede accionarse por el cigüeñal del motor (accionamiento mecánico), pero en este caso parte de la potencia desarrollada por el motor se gasta para el trabajo de compresión en aquel. Es más conveniente para este objetivo utilizar en primer lugar la sobrealimentación por turbocompresor, en el cual se emplea la energía de los gases que escapa del cilindro. Los ciclos con sobrealimentación se emplean ampliamente en los motores Diésel.

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Ciclos termodinámicos con suministro mixto de calor y con sobrealimentación a) con expansión continuada b) con presión constante de los gases ante la turbina

Ciclo de un motor sobrealimentado con el suministro de calor mixto: a) sin enfriamiento intermedio de aire b) con enfriamiento intermedio del aire

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2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL TURBO Ventajas 

No consume energía en su accionamiento.



Fácil localización, sin accionamiento directo del eje del motor.



Reducido volumen, en relación a su caudal proporcionado.



Gran capacidad de comprimir a altos regímenes y altos caudales.

Inconvenientes 

Mala capacidad de respuesta en bajas cargas por el poco volumen de gases.



Retraso en su actuación, por la inercia de la masa móvil y su aceleración mediante gases.



Alta temperatura de funcionamiento al accionarse con gases de escape.



Mayores cuidados de uso y mantenimiento.

Limitar la presión máxima en los turbos se hace importante, tanto en diésel, (es posible rebasar la capacidad de aguante de la culata) como en Otto, en estos se suma la necesidad de rebajar la temperatura final de compresión que puede provocar el autoencendido, o la detonación en según qué circunstancias. Para evitarlo sin llegar a enriquecimiento no tolerables por las normas de anticontaminación, se reduce la presión de alimentación, generándose los turbos de bajo soplado, de esta forma se dispone de una mejora en la capacidad de respuesta, pero sin llegar a valores excesivamente altos de par y potencia. La introducción de la electrónica en el control de la gestión del motor, y los sensores de detonación han generado que se puede estar montando turbos en motores de gasolina garantizando su funcionamiento incluso en niveles de sobrealimentación elevados, debido al control exhaustivo que se tiene del ciclo en cada vuelta, para evitar el problema de detonación, sin necesidad de renunciar a altas prestaciones. Debido a la reducción de compresión motivada para permitir una sobrealimentación aceptable sin problema de detonación, hace que el rendimiento de estos motores cuando el turbo no sopla sea muy bajo. La sobrealimentación en gasolina no admite a diferencia del diésel, la geometría variable, debido a las altas temperaturas de funcionamiento, por lo que su forma de uso es de peor rendimiento en bajas vueltas, esto genera que en arrancadas y uso a cargas parciales se hagan de mayor consumo frente a motores atmosféricos de similar potencia y más difíciles de manejar, por su poca fuerza a régimen de ralentí. La búsqueda de coches más adaptados al uso

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cotidiano, genera que no se recurra tan fácilmente a sobrealimentar motores con ciclo Otto. La mala fama injustamente extendida de respuesta brusca y a destiempo de estos motores han jugado un flaco favor a su aceptación. Fabricantes como Saab, han conseguido hacer una gama de motores con distintos grados de sobrealimentación adaptándolos a cada tipo de cliente y parece que, gracias a buenas realizaciones en el mercado, este tipo de motores parece volver a la vida. La solución para este problema consiste en reducir la relación de compresión por debajo de 10:1 con el fin de que no aumente demasiado la presión y con ello la temperatura de la mezcla que

puede

provocar

el

autoencendido

o

la

detonación.

Otro problema que hay que sumar a estos motores lo representa el aumento de las cargas térmicas y mecánicas. Debido a que las presiones durante el ciclo de trabajo en un motor sobrealimentado son mayores, esto se traduce en unos esfuerzos mecánicos y térmicos por parte del motor que hay que tener en cuenta a la hora de su diseño y construcción, reforzando las partes mecánicas más proclives al desgaste y mejorando la refrigeración del motor. Otra cosa a tener en cuenta es la variación en el diagrama de distribución. Así para un motor sobrealimentado, cuanto mayor sea el AEE (avance a la apertura de la válvula de escape) tanto mejor

será

el

funcionamiento

de

la

turbina.

También la regulación al avance del encendido debe de ser mucho más preciso en un motor sobrealimentado, por eso se hace necesario un motor un encendido sin ruptor, por lo que es mejor el uso de encendidos transistorizados o electrónicos. Además de todo ello, la sobrealimentación de gasolina ha de tener en cuenta los siguientes factores: 

Bomba de gasolina de mayor caudal y presión (por lo que se opta generalmente por bombas eléctricas).



Que en el circuito de admisión de aire se instale un buen filtrado y que este perfectamente estanco.



A fin de optimizar el llenado del cilindro, se precisa de un dispositivo (intercooler) que enfríe el aire que se ha calentado al comprimirlo por el sistema de sobrealimentación antes de entrar en los cilindros del motor.



La riqueza de la mezcla, que influye directamente en la temperatura de los gases de escape; si el motor es turboalimentado, se reducirá la riqueza a regímenes bajos y elevar así la temperatura en el escape para favorecer el funcionamiento de la turbina; por el contrario, se elevará con regímenes altos, disminuyendo la temperatura de escape, a fin de proteger la turbina.

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

En el escape, la sección de las canalizaciones una vez superada la turbina se agranda para reducir en la medida de lo posible las contrapresiones que se originan en este punto. Asimismo, al producir la turbina una descompresión de los gases de escape, los motores turbo son muy silenciosos.



La contaminación que provocan los motores turboalimentados de gasolina es comparable a la de un motor atmosférico, aunque los óxidos de nitrógeno son más importantes debido a las mayores temperaturas.

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3. DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS ÍNDICES ESPECÍFICOS Y INDICADOS DE MOTORES GASOLINEROS Y DIÉSEL

Índices indicados Pi,ni y gi para distintos motores

Índices específicos Pe,ne,ge y nm para distintos motores

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*Bajo la presión de sobrealimentación Pc≤0.2MPa y enfriamiento intermedio de aire ** los valores pertenecen al volumen completo del cilindro

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4. PARTICULARIDADES DE LA SITUACIÓN DEL SOBREALIMENTADO EN LOS MOTORES QUE UTILIZAN CARBURADOR Según sea el sistema utilizado para sobrealimentar el motor de gasolina, el compresor puede situarse antes o después del carburador. 

Carburador soplado: el carburador se sitúa entre el compresor y el colector de admisión. De esta forma el aire que entra en el compresor es aire limpio directamente del exterior.



Carburador aspirado: el carburador se monta antes del compresor por lo que en este caso lo que se comprime es una mezcla de aire y gasolina

El carburador aspirado fue el más utilizado en las primeras aplicaciones de la sobrealimentación, por su sencillez y porque proporcionaba una mezcla de aire - gasolina de temperatura

más

baja

que

el

sistema

soplado.

Sin embargo actualmente se utiliza más el sistema de carburador soplado ya que este sistema permite la utilización de un intercambiador de calor o intercooler. Esta configuración se puede ver en la imagen inferior:

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5. SOBREALIMENTACIÓN Y ANTICONTAMINACIÓN EN LOS MOTORES Los motores térmicos son convertidores de energía química en energía mecánica, como medio para desarrollar un trabajo. Por ello, podríamos decir que existe una cuestión fundamental que debe ser resuelta: conseguir que el quemado de la mezcla en el interior de la cámara de combustión sea lo más completo y favorable posible. Ello obliga a cumplir con tres condicionantes, los cuales dan lugar a tres sistemas fundamentales en un motor: el sistema de combustión, el de alimentación y el de sobrealimentación. Dichos condicionantes son: –

Conseguir que la mezcla del combustible con el comburente sea lo más homogénea posible: esto es resuelto por el sistema de combustión.

–

Tener capacidad de adaptación a distintos regímenes de funcionamiento: lo soluciona el sistema de alimentación.

–

Incrementar la potencia mediante un aumento del volumen de mezcla admitido, independiente de la presión atmosférica: se encarga el sistema de sobrealimentación.

Las exigentes normativas anticontaminación han dado lugar, especialmente estos últimos años, al desarrollo de un sistema capaz de controlar las emisiones en los motores de manera que cumpla con aquéllas. También debemos tener presente que lo que pretende un motor térmico es mezclar combustible con aire, de manera que la combustión de la mezcla sea lo más perfecta posible. Es conveniente recordar tres aspectos a tener en cuenta: –

La gasolina es un líquido menos pesado que el agua, de un peso específico de 0,75 kg/l, con un alto poder calorífico (10.500 kcal/Kg). El rendimiento obtenido en el motor por su combustión no supera el 27% del contenido en la gasolina.

–

El aire está compuesto por un 21% de oxígeno y un 78% de nitrógeno, con un peso variable según la temperatura, la presión absoluta y la presencia de humos y polvos.

–

La formación de la mezcla debe buscar una proporción de aire/gasolina adecuada (mezcla estequiométrica de 1/15 en peso y 1/10.000 en volumen).

–

A mayor atomización de la gasolina, mejor combustión.

En el caso particular de los Diesel, debemos añadir a lo anterior: –

El gasoil es un líquido más pesado que la gasolina, pero menos que el agua, de un peso específico de 0,85 kg/l, con un poder calorífico similar al de la gasolina (10.500

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kcal/Kg). El rendimiento obtenido en el motor por su combustión no supera el 27% del teórico. –

A mejor pulverización del gasóleo, mejor combustión.

Motor diésel de inyección directa “common rail” y turbocompresor 7 y 8; el motor diésel funciona con dosados muy pobres, bastante más de 30. Con el turbocompresor entra al motor mucho aire que alcanza temperaturas muy altas, lo que permite inyectar poca cantidad de gasóleo en fases (“common rail”, reduce vibraciones y ruido características de motores diésel de tecnologías anteriores) y así obtener excelentes valores de par motor. Estos son los resultados; mecho menos CO, HC, CO2 y consumo de gasóleo, pero gran cantidad de NOX (“dosado muy pobre”); y MPC

a bajas y muy altas RPM. Estas son las soluciones

anticontaminantes; catalizador de dos funciones C2 (CO y HC), EGR (pueden ser dos de alta y baja presión, antes y después del turbo) para reducir la recreación de NOX en las combustiones, filtro antipartículas FAP que acumula y quema las MPC y para eliminar el exceso de NOX que no pude evitar la EGR, una trampa de NOX TNOX o catalizador SCR con aditivo AdBlue

Sistemas anticontaminación en motores de gasolina y diesel

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BIBLIOGRAFÍA http://www.aficionadosalamecanica.net/turbo.htm Motores de automóvil - M. S. Jóvaj http://escueladeltrabajo.net/Pregturbo.pdf Motor-a-gasolina.blogspot.com/2010/07/partes.prinsipales.html?rn=1

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