En el maravilloso mundo de la ingeniería y la tecnología, existen fenómenos y procesos fascinantes que nos ayudan a entender y mejorar el funcionamiento de los motores de combustión interna. Uno de estos fenómenos es la disociación, un término que puede sonar complejo pero que encierra efectos realmente sorprendentes. En este artículo exploraremos en qué consiste la disociación en el motor de combustión interna y qué efectos tiene en su desempeño. Prepárate para descubrir cómo este fenómeno se convierte en una herramienta clave para optimizar el rendimiento de los motores y lograr un mayor nivel de eficiencia. ¡Bienvenidos a un viaje que nos llevará al corazón de la tecnología del motor de combustión interna!
Disociación en el motor de combustión interna | Efectos de la disociación
El proceso de disociación puede verse como la descomposición de los productos de combustión a altas temperaturas. La disociación también puede verse como el proceso opuesto a la combustión. Durante la disociación el calor se absorbe y durante la combustión se libera calor. En los motores de combustión, la disociación del CO2 se produce principalmente en CO y O2, mientras que la disociación del H2O es muy pequeña.
La disociación del CO2 en CO y O2 comienza alrededor de los 1000 °C y la ecuación de reacción se puede escribir de la siguiente manera
Asimismo, la disociación de h2ohH2O ocurre a temperaturas superiores a esta 1300∘C1300∘C y se escribe como
La presencia de CO y oh2O2 en los gases tiende a impedir la disociación Coh2CO2; Esto se nota en una mezcla rica de combustible, que suprime la disociación al producir más CO. Coh2CO2. En ICE, la transferencia de calor al medio de enfriamiento da como resultado una reducción en la temperatura y presión máximas. A medida que la temperatura disminuye durante la carrera de expansión, los componentes separados se recombinan; El calor absorbido durante la disociación se libera de nuevo, pero ya es demasiado tarde en el golpe para recuperar completamente la energía perdida. Parte de este calor se disipa a través de los gases de escape. La figura muestra una curva típica que muestra la reducción de temperatura de las mezclas de gases de escape debido a la disociación con respecto a la relación A/F. Sin disociación, la temperatura máxima se alcanza con una relación aire-combustible químicamente correcta. Durante la disociación, la temperatura máxima se alcanza cuando la mezcla es ligeramente grasa. La disociación reduce la temperatura máxima en aproximadamente un 10%. 300∘C 300∘C incluso con la relación A/F químicamente correcta. En la ilustración, las mezclas magras y las mezclas ricas están claramente marcadas.
El efecto de la disociación sobre la potencia de salida se muestra en la Figura para un típico motor de gasolina de velocidad constante de cuatro tiempos. Si no hay disociación, la potencia de frenado es máxima en una relación de mezcla estequiométrica. El área sombreada entre los gráficos de rendimiento de frenado muestra la pérdida de potencia debido a la disociación. Si la mezcla es bastante pobre, no se producirá ninguna disociación. A medida que la relación A/F disminuye, es decir, a medida que la mezcla se vuelve más rica, la temperatura máxima aumenta y comienza la disociación. La disociación máxima se produce con la fuerza de la mezcla químicamente correcta. A medida que la mezcla se enriquece, el efecto de disociación tiende a disminuir debido a una combustión incompleta.
Los efectos de disociación no son tan pronunciados en un motor CI como en un motor SI. Eso es principalmente por eso.
i) La presencia de una mezcla heterogénea y
ii) Exceso de aire para asegurar una combustión completa.
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Disolución en motores de combustión interna | Efectos de la disolución
El proceso de disolución se puede considerar como la desintegración de los productos de combustión a alta temperatura. La disolución también se puede ver como el proceso inverso a la combustión. Durante la disolución, el calor es absorbido, mientras que durante la combustión se libera calor. En los motores de combustión interna, principalmente ocurre la disolución de CO2 en CO y O2, mientras que hay muy poca disolución de H2O.
La disolución de CO2 en CO y O2 comienza alrededor de los 1000 ° C y la ecuación de reacción se puede escribir como CO2 = 2CO + O2 + Calor. De manera similar, la disolución de H2O ocurre a temperaturas superiores a los 1300 ° C y se escribe como H2O = 2H2 + O2 + Calor. La presencia de CO y O2 en los gases tiende a evitar la disolución de CO2; esto se nota en una mezcla de combustible rica, que al producir más CO, suprime la disolución de CO2. En caso de motores de combustión interna, la transferencia de calor al medio de enfriamiento provoca una reducción en la temperatura y presión máximas. A medida que la temperatura disminuye durante la carrera de expansión, los componentes separados vuelven a combinarse; el calor absorbido durante la disolución se libera nuevamente, pero es demasiado tarde en la carrera para recuperar completamente la potencia perdida. Una porción de este calor es llevada por los gases de escape. La figura muestra una curva típica que indica la reducción en la temperatura de las mezclas de gases de escape debido a la disolución en relación con la relación aire-combustible. Sin disolución, se alcanza la temperatura máxima en la relación aire-combustible químicamente correcta. Con la disolución, la temperatura máxima se obtiene cuando la mezcla es ligeramente rica. La disolución reduce la temperatura máxima en aproximadamente 300 ° C incluso en la relación aire-combustible químicamente correcta. En la figura, las mezclas pobres y las mezclas ricas están claramente marcadas.
Efecto de la disolución en la temperatura
El efecto de la disolución en la potencia de salida se muestra en la figura para un motor de encendido por chispa de cuatro tiempos típico que opera a velocidad constante. Si no hay disolución, la potencia de frenado máxima se obtiene cuando la relación de mezcla es estequiométrica. El área sombreada entre las gráficas de potencia de frenado muestra la pérdida de potencia debido a la disolución. Cuando la mezcla es bastante pobre, no hay disolución. A medida que disminuye la relación aire-combustible, es decir, a medida que la mezcla se vuelve rica, la temperatura máxima aumenta y comienza la disolución. La disolución máxima ocurre en la relación de mezcla químicamente correcta. A medida que la mezcla se vuelve más rica, el efecto de la disolución tiende a disminuir debido a la combustión incompleta.
Los efectos de disolución no son tan pronunciados en un motor de combustión interna por compresión como en un motor de combustión interna por chispa. Esto se debe principalmente a i) la presencia de una mezcla heterogénea y ii) exceso de aire para garantizar una combustión completa.