Combustión, Carburación y Componentes en Motores: Funcionamiento y Tipos

Composición del Aire y Proceso de Combustión

El aire es una mezcla de gases. Su composición volumétrica aproximada es de 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y 1% de argón y otros gases. En el contexto de la combustión, este 1% restante se puede considerar como nitrógeno, ya que se comporta de manera similar en este proceso.

Proceso de Combustión

La combustión de hidrocarburos (HC) se representa generalmente por la siguiente reacción química:

HC + O₂ → H₂O + CO₂

Tipos de Mezcla Aire-Combustible

• Mezcla Estequiométrica: Es aquella en la que la totalidad del oxígeno reacciona con la totalidad del hidrocarburo.
• Mezcla Rica: El aire en la mezcla es insuficiente para quemar todo el hidrocarburo. La reacción produce, además de agua y dióxido de carbono, monóxido de carbono (CO):

HC + O₂ → H₂O + CO₂ + CO

• Mezcla Pobre: La cantidad de combustible (gasolina) es insuficiente para reaccionar con todo el oxígeno presente.

Factor Lambda (λ)

Una forma común de especificar la riqueza de la mezcla es mediante el factor Lambda:

λ = (Masa de aire real) / (Masa de aire teórica)

Gases Resultantes de la Combustión

Gases No Tóxicos

• Nitrógeno (N₂)
• Oxígeno (O₂)
• Vapor de agua (H₂O)
• Dióxido de carbono (CO₂)

Gases Tóxicos

• Monóxido de carbono (CO)
• Hidrocarburos sin quemar (HC)
• Óxidos de nitrógeno (NOx)
• Partículas sólidas

La Carburación

Esquema del Circuito de Alimentación con Carburador

1. Filtro de aire
2. Carburador
3. Mariposa del carburador
4. Colector de aspiración
5. Depósito de la gasolina
6. Filtro del depósito
7. Leva del árbol de levas
8. Bomba mecánica para la alimentación de la gasolina

Bomba Mecánica de Membrana

Cuando la excéntrica del árbol de levas acciona la palanca (1), se produce un movimiento descendente en la membrana (2). En esta situación, la válvula de aspiración (3) se abre, permitiendo la entrada de combustible a través del filtro (4) desde el depósito. Cuando la leva no acciona la palanca, esta regresa a su posición original gracias al resorte (5), provocando un movimiento ascendente de la membrana. Este movimiento impulsa el combustible hacia el carburador a través de la válvula (6).

El Carburador Elemental

Un carburador elemental consta de las siguientes partes:

• Cuba: Mantiene el nivel de combustible aproximadamente a la altura del surtidor.
• Difusor: Crea la depresión necesaria a la altura del surtidor para aspirar el combustible.
• Surtidor de gasolina: Tubo calibrado dentro de la canalización de aire del carburador.
• Válvula de mariposa: Regula la cantidad de mezcla aspirada por el motor.

Dispositivos Incorporados a un Carburador Elemental

Sistemas de Enriquecimiento

El sistema de enriquecimiento consta de un inyector (1) que descarga en el conducto de aire. Este inyector se conecta a la cuba (2) y recibe combustible a través de una bomba (3), accionada por el pedal del acelerador en combinación con la mariposa de gases. Dos válvulas antirretorno en la aspiración (4) y en la impulsión (5) controlan el llenado y vaciado de la bomba. Al pisar el acelerador, se mueve la varilla (6), que conecta la mariposa con la membrana (7) mediante la palanca articulada (8).

Arranque en Frío

Durante el arranque en frío, es necesario enriquecer considerablemente la mezcla para compensar la condensación en las paredes de los conductos y cilindros. El dispositivo más común es una mariposa estranguladora de aire ubicada por encima del difusor.

Componentes del Dispositivo de Arranque en Frío con Mariposa de Estrangulamiento:

1. Mariposa estranguladora
2. Muelle calibrado
3. Surtidor principal
4. Válvula de mariposa

El Carburador Doble y de Doble Cuerpo

Carburador Doble

Se utiliza en motores de competición y de altas prestaciones.

Esquema Interno de un Carburador Doble:

1. Cuba común
2. Mariposa del primer carburador
3. Eje de mando común para ambas mariposas
4. Mariposa del segundo carburador

Carburador de Doble Cuerpo

Formado por dos colectores de admisión unidos en un cuerpo común, con una única cuba alimentando a dos surtidores independientes. Un cuerpo, llamado principal, tiene un difusor de menor diámetro y funciona a bajos regímenes del motor. El segundo cuerpo, secundario, solo funciona a altos regímenes y tiene un difusor de mayor diámetro.