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Preparación
de la mezcla aire-combustible para el motor
Para que el motor de gasolina
funcione adecuadamente, debe prepararse la
mezcla de aire y combustible de manera adecuada. Esta mezcla comienza a
formarse desde el punto donde se unen gasolina y aire, continua por el
conducto de admisión, luego durante la carrera
de admisión del pistón y termina durante la carrera de compresión, en
la cual
el calentamiento del aire debido al incremento de la presión
(los gases se calientan cuando se comprimen) evapora la gasolina y la
mezcla íntimamente con el aire.
Químicamente hablando, existe una cantidad exacta de aire (que
proporciona el oxígeno)
para hacer la combustión de la
gasolina sin que sobre ni aire ni combustible, esta
cantidad se
llama relación
estequeométrica, y
para las gasolinas comerciales, está entre 14 y 15 veces la
cantidad de aire en peso, por la cantidad de gasolina, pero en la
práctica, en el motor real no puede usarse esa relación
porque parte del combustible saldría por el escape sin quemar,
debido al escaso tiempo que tienen para encontrarse y reaccionar los
miles de millones de moléculas
de oxígeno, con las otras
tantas de combustible. Ilustremos la situación de la
combustión dentro del cilindro con el ejemplo siguiente.
Supongamos que vamos a un gran baile con 5000 mujeres
(combustible), y 5000 hombres (aire), y que este; solo dure unos 30
minutos, la posibilidad de que todas las mujeres encuentren un hombre
con quien bailar, es muy remota, y lo mas probable es que se acabe el
baile, y todavía queden parejas sin formarse, no obstante, si la
cantidad de hombres es mayor que la de mujeres, la probabilidad
de
que las féminas no encuentren pareja es mucho menor, aunque
sobren hombres que no bailarán con nadie. Del mismo modo se hace
en el motor de combustión interna, se introduce al
cilindro mas aire del estequeométricamente necesario,
para
garantizar el quemado total del combustible cuando se quiere obtener
gases de escape limpios de combustible sin quemar.
Esta cantidad de exceso de aire no puede ser indiscriminada, ya que si
es demasiado grande, parte de la energía de la gasolina se gasta
calentando el aire sobrante, que luego es desechada por el escape
reduciendo la potencia y eficiencia del motor, de manera que hay un
óptimo que los dispositivos de preparación de la mezcla
tratan de seguir lo mejor posible.
Figura 1. Como debe ser
la composición de la mezcla aire-gasolina óptima para el motor.
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De acuerdo a los requerimientos a que se destine el motor, este
"óptimo" puede ser variable siguiendo mas o menos estas reglas
generales:
1.- Para obtener la
máxima potencia se usa algo menos de aire
que
el necesario.
2.- Para obtener la
menor producción de gases tóxicos por
el escape se una con mas aire del necesario.
Esta proporción puede variar desde el 95 al 125% de la cantidad de aire
estequiométrico.
Es bueno aclarar aquí, que para la marcha en vacío
(ralentí) o "en baja", resulta necesario usar una mezcla rica en
gasolina si se quiere un trabajo estable del motor, por tal motivo este
es el régimen mas contaminante del motor, y es el clásico
problema de contaminación durante congestión de
vehículos en las vías, en las grandes ciudades. Lo mismo
sucede cuando el acelerador se pisa a fondo para obtener potencia
elevada; por ejemplo para adelantar otro vehículo, aquí
también debe usarse una mezcla pobre el aire (óptimo para
gran
potencia).
Un gráfico genérico de como debe ser la mezcla para un
motor de automóvil real es como se muestra en la figura 1:
Observe que para la marcha
en vacío la mezcla se enriquece, haciéndose menor la
cantidad de aire (relación aire/combustible disminuye). Luego se
establece para los regímenes de trabajo normales del motor a
niveles muy próximos a la mezcla óptima (posiciones
intermedias del acelerador), para enriquecerse después cuando el
motor marcha a gran potencia (acelerador cerca del máximo).
Los dispositivos de preparación de la proporción
aire-gasolina de la mezcla pueden ser de dos tipos:
1.- El carburador
2.- La inyección
de gasolina
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