Tema 8 - Carburacion en Motores Alternativos

ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONAUTICOS
Tema VIII
VI – CARBURACIÓN
Varela / Avelló
VIII.8.B – Capítulo VI – CARBURACIÓN
0 – GENERALIDADES
Sistemas de Alimentación de Combustibles para Motores de Mezcla Homogénea:
0.1.- Dosado de la Mezcla como Función del Caudal de Aire
Aspirado por el Motor.
Medida del Gasto de Aire.
Un carburador debiera, a la vista de la gráfica, minimizar la F adecuada al
régimen que queramos obtener, puesto que la potencia viene dada por:
2𝜋𝑛
60.75
𝜏. 𝑛
𝑄 ∗ 𝑝. 𝑚. 𝑒.∗ 𝑛
𝑊=
=
2.60.75
2.60.75
𝑊=𝐶
𝑝. 𝑚. 𝑒. =
𝜏
2𝜋𝑛
𝑄 ∗ 𝑝. 𝑚. 𝑒.∗ 𝑛
→ 𝐶.
=
𝑄
60.75
2.60.75
En donde vemos que la p.m.e., es función de n.
La variacion de F contabilizando a de n puede conseguirse por métodos
electrónicos, que es hacia donde ha estado inclinada la investigación. Sin embargo
hasta hace relativamente poco tiempo, la técnica empleada era la de medir el gasto de
aire:
p.m.i.= ρ*. F . Li .ηi .ηV
p.m.e.= p.m.i. x ηm
̇
𝑝. 𝑚. 𝑒 = 𝜌∗ . 𝐹. 𝐿 . 𝜂 . 𝜂 .
.
.
∗
Para medir el gasto de aire empleamos un difusor:
Como puede deducirse de la Mecanica de Fluidos:
𝑀̇ = 𝔸 . 𝐶
2𝑔. 𝜌 . ∆𝑝. 𝜙
Pero, como hemos visto, representando:
Se puede ver que las curvas dependen de n.
El nº de revoluciones n podría medirse electrónicamente, pero no se hizo hasta
hace poco porque no era rentable. Luego, se procura medir F frente al Δp en los casos
mas interesantes que puedan presentarse en la actuacion de un motor; es decir, se
mide F(Δp) a altas y a bajas vueltas según la curva:
Que para el combustible:
𝑀̇ = 𝐴 . 𝐶
⟹ 𝐹=
𝑆𝑖, 𝑟 =
𝑀̇
𝐴 𝐶
=
𝐴 𝐶
𝑀̇
𝑝
⟹𝜙=𝑟
𝑝
2𝑔𝜌 Δ𝑝
𝜌
𝜌
∆𝑝
∆𝑝
.
1
𝜙
𝛾
1−𝑟
𝛾−1
1−𝑟
Los coeficientes de descarga los veremos más adelante y el coeficiente de
compresibilidad, se puede calcular de 3 formas:

Expresión anterior

Graficamente, como veremos mas adelante

Por Mecánica de Fluidos, este es el camino más largo
1 – SISTEMAS DE DOSIFICACIÓN DE COMBUSTIBLE PARA
MOTORES DE IGNICION FORZADA
Respecto a los sistemas de inyección:

Directamente a la entrada de la válvula

bien en el interior del cilindro

Con la inyección se disminuye el Ce entre un 5% y un 10%

Combustibles gaseosos:
o Metano
o Butano
o Propano
o

H2 en un futuro próximo
En este tema estudiarémos solamente la carburación de gasolina.
1.1.- Carburador de Venturi Fijo.
2 – CARBURADOR ELEMENTAL
Carburador Elemental. Riqueza.
Sistemas que Componen un Carburador.
2.1.- Tipos de Carburadores. Vuelo Invertido.
Las dos clasificaciones fundamentales, ya vistas:
Diversos Tipos de Carburadores; Difusores Múltiples.
2.2.- Sistema Principal del Carburador.
Dispositivos para los Períodos Transitorios.
1. Dispositivos para el Arranque en Frio y Período de Calentamiento.
2. Dispositvos para las Aceleraciones. Bomba de Aceleracion.
2.3.- Cálculo de un Carburador Elemental.
El Carburador Elemental.
3 – INCONVENIENTES DEL CARBURADOR ELEMENTAL
3.1.- Imposibilidad de Suministro de Combustible en Ralentí.
3.2.- Imposibilidad de Suministro del Dosado Optimo.
3.3.- Incremento del Dosado con el Gasto de Aire.
3.4.- Gran Sensibilidad a las Variaciones de Condiciones
Ambientales.
4 – DISPOSITIVOS PARA RIQUEZA CONSTANTE EN ZONA DE
CRUCERO
Ahora vamos a complicar el Carburador Elemental
Medio de Variar la Cantidad de Mezcla Admitida.- Se logra mandando por
medio de un pedal o manilla un órgano que puede ser; una placa llamada
Compensador.
Sistemas de Compensación.
4.1.- Sistema Zenith.
Ver Figura 5.3.1. A y B.
Compensador de Tubo Abierto
Teoría del Surtidor en Derivacion.
4.2.- Sistema Krebs.
Teoría del Surtidor Inundado.
Carburadores de Aire Suplementario (Krebs-Pallas).
4.3.- Sistema Solex.
Carburador Solex.
Compensador de Emulsión.
Sistema de Compensación SOLEX.
Todas estas variantes se calculan utilizando la
Mecánica de Fluidos
Es bastante complejo su cálculo
5 – MARCHA A RALENTI O EN VACIO
Marcha Lenta.- Antes de hablar de ella, diremos que la puesta en marcha del
motor, o sea el instante en que se han alcanzado las condicio-
Marcha en Vacio.
5.1.- Circuito del Mínimo.
Componentes del Circuito del Mínimo
6 – PLENA POTENCIA
VER
FIGURA B
Máximo de Potencia.
Circuito de Sobrealimentación.
Dispositivos para la Aceleración; Economizadores.
6.1.- Marcha Económica.
Control de Mezcla para la Máxima Potencia. Economizador.
6.2.- Dispositivos para Obtener el Dosado de Plena Potencia.
Efecto Pulsatorio.
Todo ello da lugar a problemas de Mecánica de
Fluidos bastante complejos
7 – ARRANQUE Y CALENTAMIENTO
Condiciones que Debe Cumplir el Carburador y Modo de Lograrlas en un Motor
de Buenas Caracteristicas.- El Arranque.
Arranque en Frio y Marcha al Mínimo. Dispositivos para los Períodos
Transitorios

Dispositivos para los Períodos Transitorios
a) Dispositivos para el arranque en frio y período de calentamiento
b) Dispositivos para las aceleraciones. Bomba de aceleración
7.1.- Dispositivos para el Arranque en Frio

Regulador: La válvula de mariposa del acelerador suele estar achaflanada para
que la corriente de aie la haga cerrarse contra un tope regulado por un tornillo.
Mediante este dispositivo se consigue que no se acelera demasiado el motor.

Finalmente queda por añadir que existen carburadores de doble cuerpo,
carburadores dobles, y dobles carburadores con doble cuerpo (por ejemplo
para V8) que tienen cuatro cuerpos.
Dispositivos para el Arranque en Frio y Período de Calentamiento.
8 – BOMBA DE ACELERACIÓN – “REPRISE”
La “Reprise”.
Bomba de Aceleración.
8.1.- Dispositivos para las Aceleraciones (y Deceleraciones).
Bomba de Aceleracion.
Deceleraciones.
9 – CORRECTOR DE RIQUEZA CON LA ALTURA. SELECTOR DE
MEZCLAS AUTOMATICAMENTE RICAS Y AUTOMATICAMENTE
POBRES.
Influencia de la Presión Atmosférica sobre la Carburación.
9.1.- Formación de Hielo en los Carburadores (Givrage).
10 – OTROS DISPOSITIVOS TIPICOS DEL MOTOR DE AVIACION
El Carburador en los Motores de Aviación.
10.1.- Control de la Mezcla.
11 – SISTEMAS AUXILIARES PARA LA FORMACION DE LA MEZCLA
11.1.- Control Termostático del Aire de Admisión.
11.2.- Ventilación de la Cuba del Carburador.
Problema a tener en cuenta
11.3.- Instalación del Carburador en los Motores
Sobrealimentados.
11.4.- Otros Sistemas del Carburador.
Purga y/o Cebado.- Consiste en pulverizar combustible en el aire contenido en los
cilindros. Facilita el arranque. Si se abusa, puede ahogar el motor y deteriorar la
película de aceite del cilindro.
-

Carburadores NO Automáticos.- Mariposa → Flotador

Carburadores Automáticos.- Presión y Temperatura = f (altura)
Sistemas de cebado:
o
Por bomba integral en el carburador ≈ Bomba de aceleracion.
o
Por bomba de émbolo de accionamiento manual →Motocicletas,...
o
Por bomba eléctrica actuada por solenoide → Arranque,...
12 – CARBURADORES DOBLES (MULTIPLES)
Carburador Ideal.- En el futuro, con un regulador de caudal fijo.
Utilizando la electrónica, especialmente dirigida a equipos de autocontrol midiendo en
el escape. La ingenieria de motores esta enfocada a los carburadores:
o Supersónicos
o Electrónicos
Por Mecánica de Fluidos y teoría de motores (tema 4) sabemos que:
𝑝. 𝑚. 𝑒. =
𝑊=
𝑝𝑚𝑒 =
𝜏
𝑉 −𝑉
𝜏 .𝑛
2.60.75
𝑊. 2.60.75
𝑛(𝑉 − 𝑉 )
𝑊 = 𝐶.
𝐶=
2. 𝜋. 𝑛
60.75
𝑊. 60.75
2. 𝜋. 𝑛
y mediante la curva
se realiza la dosificación en los carburadores anteriores. Pero si representamos:
El carburador nos mide solo el Δp, no el gasto de aire.
Con un carburador elemental que nos midiera:

El gasto de aire.- Venturi

r. p m.
nos resolvería el problema, pero no es así.
En un carburador normal se soluciona optimizando la mezcla a plena carga,
porque en aproximación dada se empobrece con la carga.
Con el paso del tiempo, si se ensucia el filtro aumenta el gasto de combustible.
Además de sustituir el filtro, se conecta A a la salida del mismo.
Si se olvida abrir el aire (estrangulador), lo hace la mariposa automaticamente,
sino se pararía el motor por mezcla rica.
Existe un sistema de aire automatico (bimetal en el escape), en desuso por su facilidad
de averías.
Carburador de Doble Cuerpo.
Asi solucionamos,en parte, las pérdidas de carga:
o bien:
Dimensionado del Carburador. Carburadores de más de un Conducto.
12.1.- Carburador Bendix Stromberg.
Por ejemplo:
12.2.- Carburador Mona Horson.
12.3.- Carburador Automático “TM” CAB para Motores Beta.
12.4.- Carburador de Venturi Variable.
12.5.- Carburadores Especiales.
13 – CARBURADOR DE INYECCION
Carburadores de Inyección.
14 – ALIMENTACIÓN CON GASES LICUADOS (G.P.L.)
Alimentación con Gas Metano.