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Motores alternativos de combustión interna

de Jesús Andrés Álvarez Flórez
  • Autor: Jesús Andrés Álvarez Flórez
  • N° de páginas: 512
  • Formato: Texto electrónico del libro
  • isbn: 9788498802368
  • Idioma: español
  • visitas: 6
Prólogo 1. Transferencia de energía 1.1 Introducción 1.2 Análisis de la transformación de energía 1.2.1 Tipos de acumulador 1.2.2 Tipos de flujo de energía 1.2.3 Proceso de transformación 1.3 Fuentes de energía 1.3.1 Energía solar 1.3.2 Energía nuclear 1.3.3 Interacción gravitatoria 1.3.4 Energía geotérmica 1.4 Transformadores de acumulador a flujo de energía (A/F) 1.4.1 Transformación de energía térmica a calor 1.4.2 Transformación de energía química en calor 1.5 Transformadores de flujo 1.5.1 Transformación de calor en trabajo mecánico 1.6 El motor térmico. Integración de transformadores A/F y F/F 1.6.1 Motores endotérmicos frente a motores exotérmicos 1.6.2 Motor térmicos para generación con cogeneración 1.6.3 Motores térmicos para tracción con y sin eje de salida 2. Ciclos termodinámicos 2.1 Introducción 2.2 Análisis y caracterización de un ciclo termodinámico de trabajo 2.2.1 Procesos de evolución 2.2.2 Diagramas P/V y T/S 2.2.3 Presión media teórica 2.3 Ciclos de referencia 2.3.1 Ciclo de Carnot 2.3.2 Ciclo Otto 2.3.3 Ciclo Diesel 2.3.4 Ciclo mixto de Sabathé 2.4 Caracterización del ciclo teórico asociado a un mecanismo. Modelización numérica 3. Principios de funcionamiento 3.1 Introducción 3.2 Principios de funcionamiento 3.3 Concepción de la fase cerrada 3.4 Concepción de la fase abierta 3.5 Tipología de refrigeración 3.6 Arquitecturas policilíndricas 4. Parámetros característicos 4.1 Parámetros dimensionales 4.2 Relaciones entre parámetros dimensionales 4.3 Parámetros termodinámicos 4.4 Características operativas del motor 4.5 Interrelación entre parámetros característicos del motor 5. Fase Cerrada MEP - Combustión homogénea 5.1 Introducción 5.2 Proceso de combustión 5.2.1 Proceso de combustión laminar 5.2.2 Proceso de combustión turbulento 5.2.3 Variación de la presión en el motor respecto al giro del cigüeñal 5.3 Encendido 5.3.1 Condiciones para el encendido de una mezcla de aire y combustible 5.3.2 Volumen crítico 5.3.3 Energía mínima de encendido y distancia de extinción 5.3.4 Ignición de mezclas homogéneas 5.4 Encendido por fuente de energía finita 5.4.1 Prerruptura (Prebreakdown Phase) 5.4.2 Ruptura (Breakdown Phase) 5.4.3 Arco (Arc Discharge) 5.4.4 Descarga incandescente (Glow Discharge) 5.4.5 Precisión del encendido 5.5 Influencia del recinto de combustión 5.5.1 Turbulencia 5.5.2 Relación de la superficie del frente de llama con respecto al volumen quemado 5.5.3 Relación de compresión 5.5.4 Cámara de combustión 5.6 Influencia de la condiciones de funcionamiento en la combustión 5.6.1 Momento de inicio de la combustión 5.6.2 Régimen de giro del motor 5.6.3 Características de la mezcla 5.6.4 Condiciones externas 5.6.5 Variación cíclica de la presión 5.7 Combustión detonante 5.7.1 Estudio de la detonación 5.7.2 Retraso en el motor 5.7.3 Factores que afectan a la detonación 5.8 Encendido superficial 5.9 Modelización del proceso de combustión 5.9.1 Cámara de volumen constante 5.9.2 Cámara de volumen variable 6. Fase cerrada MEC - Combustión homogénea 6.1 Introducción 6.2 Caracterización del dardo de inyección 6.3 Factores que afectan a la mezcla 6.3.1 Presión de inyección 6.3.2 Geometría de la tobera del inyector 6.3.3 Características físicas del combustible 6.3.4 Presión del aire 6.3.5 Turbulencia en la cámara de combustión 6.3.6 Choque contra la pared de la cámara de combustión 6.3.7 Geometría del punto de incidencia del dardo de combustible 6.4 Caracterización de la mezcla heterogénea 6.5 Evaporación del combustible 6.6 Proceso de combustión 6.7 1ª Fase: Tiempo de retraso 6.7.1 Calidad de la micromezcla 6.7.2 Turbulencia en la cámara de combustión 6.7.3 Presión y temperatura del aire de entrada 6.7.4 Calidad del combustible 6.8 2ª Fase: Periodo de combustión espontánea 6.8.1 La cantidad de combustible inyectado durante el período de retraso 6.8.2 Parte del combustible inyectado que se vaporiza durante el retraso 6.8.3 Combustible vaporizado durante el retraso que encuentra oxígeno 6.9 3ª Fase: Combustión gobernada por la difusión 6.9.1 ?ngulo de retraso mayor que el de inyección 6.9.2 ?ngulo de retraso menor que el de inyección 6.10 Diagrama de presión, liberación de energía y combustible inyectado 6.11 Influencia de las condiciones de funcionamiento en la combustión 6.11.1 Punto de inyección 6.11.2 Régimen de giro 6.11.3 Dosado o nivel de carga 6.11.4 Turbulencia 6.11.5 Relación de compresión 6.11.6 Presión y temperatura del aire de entrada 6.11.7 Turboalimentación 6.12 Tipos de cámaras de combustión 6.12.1 Generación de turbulencia 6.12.2 Ventajas e inconvenientes asociados a los diferentes tipos de cámara de combustión 7. Fase abierta 4T 7.1 Introducción 7.2 Proceso de admisión 7.2.1 Fase de prellenado 7.2.2 Fase de llenado por efecto de la aspiración 7.2.3 Fase de postllenado 7.3 Condicionantes del proceso de admisión de tipo constructivo 7.3.1 Toma de admisión 7.3.2 Filtro de aire 7.3.3 Conducto de admisión / Colector de admisión 7.3.4 Válvula de regulación de la carga 7.3.5 Sistema de admisión variable 7.4 Condicionantes del proceso de admisión de funcionamiento 7.5 El proceso de escape 7.6 Condicionantes del proceso de escape 7.6.1 Conducto de escape/Colector de escape 7.6.2 Silenciadores y catalizadores 8. La sobrealimentación en MACI 8.1 Introducción 8.2 Compresor centrífugo accionado por turbina centrífuga. Grupo turbocompresor 8.2.1 Descripción del compresor centrífugo 8.2.2 Descripción de la turbina radial 8.3 Comparación entre el compresor volumétrico y el centrífugo 8.4 Elección del grupo turbocompresor. Acoplamiento 8.5 Análisis de funcionamiento 8.5.1 Refrigeración del aire de admisión 8.5.2 Variación en las condiciones ambientales 8.6 Control de la presión de bombeo 8.6.1 Turbinas de geometría variable 8.6.2 Válvula de descarga a la entrada de la turbina 8.6.3 Válvula de seguridad a la salida del compresor 8.6.4 Orificio de restricción a la entrada o a la salida del compresor 8.6.5 Orificio de restricción a la salida de la turbina 9. Fase abierta 2T 9.1 Introducción 9.2 Descripción del ciclo de 2T de barrido por cárter 9.2.1 Carrera ascendente del pistón 9.2.2 Carrera descendente del pistón 9.2.3 Evolución de la presión en el recinto de combustión 9.3 Proceso de admisión en la bomba de barrido 9.3.1 Silenciador de admisión 9.3.2 Caja de filtro 9.3.3 Filtro de aire 9.3.4 Bomba de barrido 9.4 Proceso de renovación de la carga 9.4.1 Evaluación del proceso 9.4.2 Valoración de la renovación de la carga 9.5 Proceso de escape 9.5.1 Influencia del escape en la renovación de la carga 9.5.2 Consideraciones de diseño del conducto de escape 9.5.3 Consideraciones de diseño de los silenciadores 9.6 Comparación entre los motores 2T y 4T 10. Combustibles para motores de combustión interna 10.1 Introducción 10.2 Petróleo 10.2.1 Constitución del petróleo 10.2.2 Proceso de refino 10.3 Características de los combustibles para MEP 10.3.1 Poder calorífico 10.3.2 Peso específico 10.3.3 Volatilidad 10.3.4 Puntos característicos de la curva de vaporización 10.3.5 Presión de vapor 10.3.6 Características antidetonantes de los combustibles para MEP 10.3.7 Influencia del NO en la relación de compresión y en el avance al encendido 10.4 Características de los combustibles para MEC 10.4.1 Viscosidad y volatilidad 10.4.2 Comportamiento a bajas temperaturas 10.4.3 Peso específico 10.4.4 Contenido en azufre, residuo carbonoso, cenizas y sedimentos 10.4.5 Calidad de la ignición 10.4.6 Influencia del Número de Cetano 10.5 Gasolina 10.5.1 Obtención de los componentes de la gasolina 10.5.2 Aditivos 10.5.3 Aditivos antidetonantes 10.6 Gasóleo y fuelóleo 10.6.1 Gasóleos 10.6.2 Fuelóleos 10.7 Compuestos oxigenados orgánicos 10.7.1 Utilización 10.7.2 Consideraciones generales sobre el empleo de alcoholes y éteres 10.7.3 Utilización en motores de encendido provocado 10.7.4 Utilización de alcoholes y éteres mezclados con gasolina 10.7.5 Utilización en motores de encendido por compresión 10.8 Aceites vegetales 10.8.1 Características 10.8.2 Utilización 10.9 ?steres metílicos de aceites vegetales 10.9.1 Biodiesel 10.9.2 Obtención 10.10 Combustibles gaseosos 10.10.1 Gas natural 10.10.2 Gases licuados del petróleo 10.10.3 Otros combustibles gaseosos 10.11 Comparativa de combustibles 11. Emisiones contaminantes 11.1 Introducción 11.2 Emisiones contaminantes 11.2.1 Monóxido de carbono 11.2.2 ?xidos de nitrógeno 11.2.3 Hidrocarburos sin quemar 11.2.4 Partículas sólidas 11.2.5 ?xidos de azufre 11.2.6 Aldehídos 11.2.7 Antidetonantes 11.2.8 Ruido 11.3 Factores que inciden en las emisiones 11.3.1 Riqueza de la mezcla en los MEP 11.3.2 Riqueza de la mezcla en los MEC 11.3.3 Encendido en los MEP 11.3.4 Avance a la inyección en los MEC 11.3.5 Diagrama de la distribución 11.3.6 Relación de compresión 11.3.7 Diseño de la cámara de combustión 11.3.8 Inyección directa e inyección indirecta en los MEC 11.3.9 Relación carrera/diámetro 11.4 Reducción de las emisiones 11.4.1 Actuación sobre los combustibles 11.4.2 Actuación sobre el motor 11.4.3 Actuación sobre los gases de escape 12. Tecnología y arquitectura de un MACI 12.1 Introducción 12.2 Bloque motor 12.2.1 Funciones 12.2.2 Concepción del bloque motor 12.2.3 Elementos del bloque motor: cilindros y camisas 12.2.4 Elementos del bloque motor: bancada y fijación del cigüeñal 12.2.5 Elementos del bloque motor: cárter 12.3 Culata 12.3.1 Funciones 12.3.2 Concepción de la culata 12.3.3 Características constructivas 12.3.4 Soluciones constructivas 12.4 Junta de culata 12.4.1 Funciones 12.4.2 Concepción de la junta de culata 12.5 Colector de admisión 12.5.1 Funciones 12.5.2 Concepción del colector de admisión 12.6 Colector de escape 12.6.1 Funciones 12.6.2 Concepción del colector de escape 12.6.3 Sistema de escape 12.7 Pistón 12.7.1 Funciones 12.7.2 Concepción del pistón 12.7.3 Geometría del pistón 12.8 Segmentos 12.8.1 Funciones 12.8.2 Concepción de los segmentos 12.8.3 Tipos de segmentos 12.9 Bulón del pistón 12.9.1 Funciones 12.9.2 Concepción del bulón 12.9.3 Montaje 12.10 Biela 12.10.1 Funciones 12.10.2 Concepción de la biela 12.10.3 Geometría de la biela 12.11 Cigüeñal 12.11.1 Funciones 12.11.2 Concepción del cigüeñal 12.11.3 Geometría del cigüeñal 12.11.4 Elementos auxiliares 12.12 Cojinetes 12.12.1 Funciones 12.12.2 Concepción del cojinete 13. Distribución 4T 13.1 Introducción 13.2 Distribución por correderas 13.2.1 Distribución por camisa corredera 13.2.2 Distribución por corredera giratoria 13.3 Distribución por válvulas 13.3.1 Disposición 13.3.2 Influencia del tipo de cámara de combustión 13.3.3 Mecanismo para el accionamiento 13.4 Elementos del sistema de distribución por válvulas 13.4.1 ?rbol de levas 13.4.2 Perfil de leva 13.4.3 Taqués 13.4.4 Taqués hidráulicos 13.4.5 Varillas empujadoras o empujadores 13.4.6 Balancines 13.4.7 Muelles de válvulas 13.4.8 Válvulas 13.4.9 Asientos de las válvulas 13.4.10 Guías de las válvulas 13.4.11 Válvulas múltiples 13.5 Diseño y cálculo de la distribución en motores 4T 13.5.1 Sección de paso a través de la válvula 13.5.2 Velocidad de los gases en el conducto y a través de la válvula 13.5.3 Diagrama de recorrido de la válvula 13.5.4 Perfil de leva 13.5.5 Cinemática del taqué 13.5.6 Fuerza del muelle 13.5.7 Cálculo del momento de giro 13.5.8 Ejemplo de cálculo 13.6 Influencia de la distribución sobre el rendimiento volumétrico 13.6.1 Sección de paso y forma de las válvulas 13.6.2 Diagrama de la distribución 13.7 Concepción del sistema de distribución variable 13.7.1 Actuación en la admisión 13.7.2 Acción de los efectos inerciales 13.7.3 Pérdida de carga y turbulencia 13.7.4 Actuación en la admisión y en el escape 13.8 Concepciones de sistemas de distribución variables 13.8.1 Reglaje variable de les levas (VCP) 13.8.2 Actuación variable de las válvulas (VVA) 13.8.3 Optimización de la ley de levantamiento de las válvulas 13.9 Sistema de distribución variable 13.9.1 Sistemas de variación de fase (VCP) 13.9.2 Sistemas con rotación discontinua 13.9.3 Sistema VTEC de Honda 13.9.4 Sistema de distribución balística 13.9.5 Sistemas con base electro-óleo-dinámica 13.9.6 Sistema Davs 14. Distribución 2T 14.1 Introducción 14.2 Tipología del diagrama de distribución 14.3 Admisión directa a través de una bomba externa 14.4 Admisión a través del cárter 14.4.1 Control mediante la falda del pistón 14.4.2 Control mediante caja de láminas 14.4.3 Control por la falda del pistón y por caja de láminas 14.4.4 Control mediante válvula rotativa 14.5 Dispositivos para la mejora del proceso de renovación de la carga 14.5.1 Resonadores en la admisión 14.5.2 Resonador en el escape 14.5.3 Válvula parcializadora en el escape 14.5.4 Válvula parcializadora en el tránsfer 14.5.5 Admisión adicional en el tránsfer Bibliografía
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