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Curso de Mecánica Aplicada 2016.
Sistemas: Aire y Combustible Prof. Laura DRAGHI (Ing.Agr. M.Sc. Dra.)
Prof. Daniel JORAJURIA (Ing.Agr. Dr.)
UNIVERSIDAD
Nacional de la
Plata
Facultad
Ciencias
Agrarias y
Forestales
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Mecanismo:
Biela-Manivela
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Sistema de alimentación de aire:
1. Aspirados o Atmosféricos
2. Sobrealimentados:
2.1. Compresores alternativos (SUPERCHARGED)
2.2. Compresores rotativos (TURBO)
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Entrada de aire al cilindro Motores Aspirados o Atmosféricos
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EL TURBOCOMPRESOR
VENTAJAS
•Incremento de la cantidad de
aire en los cilindros
•Disminución de la merma de
potencia por altura o baja
presión atmosférica
•Reducción del consumo
específico
PRECAUCIONES
•Mayor cuidado en arranque y
pare
•Lubricantes de mayor calidad
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Pasar de 140 a 70 º puede duplicar
la densidad del aire.
Intercooler o postenfriado
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Sistema de alimentación de combustible
1. Diesel Convencional
1.1. Inyección Indirecta
1.2. Inyección Directa
2. Regulación Electrónica + Common Rail + TURBO
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Inyección Directa Inyección Indirecta
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Control Electronico
Diesel Convencional: Sistemas de inyección
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Lo abordaremos a través de los Sistemas que asisten al motor
1. Alimentación de Aire :
2. Alimentación de Combustible:
El nuevo motor Diesel, ¿es el mismo pero mejorado o es otro ?
Rodolfo Diesel (1893): 3 justificaciones para su nuevo ciclo
1. “Baja exigencia en calidad del combustible”
2. “Menor consumo”
3. “Seguridad por ausencia de sistema eléctrico
para su funcionamiento”
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Consideraciones ambientales. Política de Estado europea.
Acumulación de CO2
calentammiento global
Emisiones de SO2 lluvia ácida
Contaminación de rios y napas freáticas (aceites usados y combustibles).
Hoy: Nox frena disminución de consumo.
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El Common Rail
Independencia del régimen
de velocidad de la presión
de inyección
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El Motor Diesel Actual Bomba
Data logger
EDU
Common rail ECU
(cpu)
Inyectores
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Control Electronico
Nuevos controles de los sistemas de inyección
Unidad de
Control del
Motor
(ECU)
Monitorea las
señales de
diferentes
sensores
Controla
distribucion
Rendimiento y
control
sobre las
emisiones
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La principal ventaja: de este
sistema es que la presión con que
trabaja es casi independiente del
régimen (velocidad del motor) y de
su carga; es decir, aunque el
conductor no acelere a fondo y el
motor gire despacio, es posible
inyectar el gasoil a una presión muy
alta y casi constante durante todo el
proceso de inyección.
La Principal desventaja en
Argentina:
No se difunde lo suficiente la
obligatoriedad de usar gas oil
especial bajo azufre y/o no hay
disponible en todo el país aún.
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Válvula de control de la presión:
Accionada por solenoide.
Desactivada, un resorte mantiene
100 Bar. Al bajar la presión el
solenoide suma al resorte fuerza
para cerrar el retorno. Actúa
también de amortiguador cuando
se desactivan pistones, evitando
golpes de ariete.
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INYECTORES EVOLUCIÓN
Evolución de
Inyectores:
1.Mecánicos
2. Por solenoide
3. Piezoeléctricos
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1. Mecánico Comandado por presión
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2. Inyector comandado por
solenoides.
El common rail obliga a tener
un sistema de apertura y cierre
que no sea por presión.
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La vida de un inyector de sistema
common rail es realmente dura.
Estimaciones de Bosch ubican a la
cantidad de aperturas y cierres durante la
vida útil de un inyector en algo más de
1x10 12 (Un billón de veces).
3. Piezoeléctrico
Velocidad del
fluído inyectado:
570 m/s
1,7 velocidad del
sonido
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Inyección principal
+
5 inyecciones
a 1600 kg.cm2
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El conflicto hoy es:
Mayor eficiencia
Menor consumo de combustible
Menor aporte de CO2, CO, CH4, C
OK, pero …
Mayor contaminación con NO2
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Norma Año de
aplicación
Monóxido de
carbono
(CO) – (g/kWh)
Hidrocarburos
(HC) –
(g/kWh)
Óxido de
nitrógeno
(NOx) –
(g/kWh)
Partículas
(PT) –
(g/kWh)
Euro 1 1992 5 1.25 9 0.7
Euro 2 1996 3.8 1 7 0.5
Euro 3 2001 2.1 0.66 5 0.1
Euro 4 2005 1.5 0.46 3.5 0.02
Restricciones europeas a la contaminación
List of GWPs of the six Kyoto-covered gases:
Sustancia química Potencial para Calentamiento Global (GWP), 100 Years
CO2 1
Metano 23
N2O 296
HFCs 120 - 12000
Source: U.S. EPA, Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990 – 2002, Annex 6.
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Retroalimentación con gases de escape
Intentos para bajar contaminación con NO2
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1. Retroalimentación con gases de escape:
La cantidad recuperada debe manejarse en un
rango muy estrecho:
Una pequeña cantidad reduce NOx por reducción
temperatura combustión.
La cantidad será excesiva cuando aumente C +
CO por falta de O2 (Exceso debe ser 10 al 20 %)
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1. Urea en solución
2. Gasoil
Estos catalizadores transforman el NO2 en H2 O y N2
Tecnología SRC (Reducción Catalítica
Selectiva): Sizu y Deutz
Urea
2. Pulverización de un catalizador reductor del NO2 en el escape.
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Europa:
AUS 32: Aequos Urea Solution
(32,5 %) «Adblue»
USA:
DEF: Diesel Exhaust Fluid
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TBC: Coberturas cerámicas como barrera térmica: Desarrollo tecnológico frenado por el problema del NO2
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Análisis térmico de
un pistón
convencional de
aleación Al-Si
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Análisis térmico
de un pistón con
TBC: Thermal
Barrier Coated.
Inclusión de
Cerámicos de alta
resistencia en la
cabeza del pistón de
aleación aluminio
silicio.
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