Proceso de Combustión en Motores de Encendido Provocado (MEP)

Proceso de Combustión en Motores de Encendido Provocado (MEP)

En los Motores de Encendido Provocado (MEP), la combustión es un proceso esencial que inicia con la ignición de una mezcla aire-combustible, la cual debe ser homogénea y estar en estado gaseoso o vaporizado para una combustión eficiente. Esta mezcla se prepara en el conducto de admisión antes de ser introducida en el cilindro. Los combustibles ideales para este proceso son aquellos que se vaporizan rápidamente, como el gas licuado de petróleo (GLP), las gasolinas, alcoholes ligeros y gases ligeros como el gas natural y el metano, debido a sus amplios límites de inflamabilidad y facilidad de mezcla con el aire. La ignición se produce mediante una chispa eléctrica generada por la bujía, que se activa justo antes de que el pistón alcance el punto muerto superior (PMS) en la carrera de compresión. Esto crea un frente de llama que se propaga a través de la cámara de combustión, encendiendo la mezcla fresca en su trayectoria.

Dinámica de la Combustión y Variación de Presión y Temperatura

La combustión en los MEP provoca cambios significativos en la temperatura y la presión dentro de la cámara de combustión. Antes de alcanzar el PMS, la presión se incrementa debido a la compresión de la mezcla y la liberación de energía térmica durante la combustión. Tras pasar el PMS, la presión continúa aumentando, aunque a un ritmo menor, ya que el pistón comienza a descender. La temperatura se eleva rápidamente cuando el frente de llama enciende la mezcla, generando gases quemados a alta temperatura. No obstante, la distribución de la temperatura no es homogénea en toda la cámara, debido a las diferencias en los calores específicos de la mezcla fresca y los gases quemados, así como a la transferencia de calor a las paredes de la cámara y al pistón.

Fases de la Combustión en MEP

La combustión en los MEP se desarrolla en tres fases claramente diferenciadas. La primera fase es la de ignición y formación del frente de llama, donde solo una pequeña porción de la mezcla se quema y la cantidad de calor liberado es mínima. La ignición se logra mediante la entrega de energía a un volumen crítico de la mezcla por parte de la bujía, que emite un arco eléctrico. En la segunda fase, la mayor parte de la mezcla se consume a medida que el frente de llama se propaga por la cámara, con la turbulencia interna aumentando la velocidad de propagación. La tercera fase consiste en la combustión de las últimas bolsas de mezcla fresca, que se queman lentamente a medida que el frente de llama las alcanza, aunque la masa quemada en esta etapa es relativamente pequeña en comparación con la segunda fase.

Influencia de la Turbulencia en la Combustión

La turbulencia es un factor determinante en la eficiencia de la combustión en los MEP. Aumenta la velocidad de combustión, que es la rapidez con la que el frente de llama se mueve a través de la mezcla sin quemar, y la velocidad de arrastre, que es la velocidad del fluido en la zona de la llama. Una turbulencia intensa puede acelerar el avance del frente de llama, permitiendo que grandes volúmenes de mezcla fresca se quemen casi simultáneamente en diferentes áreas de la cámara de combustión. Además, la velocidad de combustión se ve incrementada por el régimen de giro del motor, lo que facilita que el frente de llama complete su recorrido incluso a altas revoluciones, mejorando así la eficiencia y la respuesta del motor.

Conclusión sobre la Combustión en MEP

En conclusión, la combustión en los Motores de Encendido Provocado es un proceso complejo que depende de una mezcla aire-combustible bien proporcionada, una ignición efectiva y una propagación eficiente del frente de llama. Comprender las fases de la combustión y el papel de la turbulencia es crucial para optimizar tanto el rendimiento del motor como la eficiencia del combustible. Los avances tecnológicos en el diseño de motores y sistemas de inyección continúan mejorando estos procesos, lo que se traduce en motores más potentes, eficientes y con menores emisiones contaminantes.