¿Existe una limitación química para la mezcla que un motor puede mantener?

Sé que la pregunta/título es un poco ambiguo, pero no pude envolverlo en una sola oración, así que permítanme explicarlo. Puede cambiar la mezcla de un motor por cualquier motivo. Debido a múltiples razones, no es aconsejable ir demasiado delgado o demasiado rico. Ir demasiado pobre quemará sus válvulas y bujías, derretirá su cabeza, etc. Ir demasiado rico eliminará la película de aceite, provocará el consumo y la contaminación del aceite, hollín en el escape, ensuciamiento de las bujías, etc. Sin mencionar un alto consumo de combustible.

Pero estos no son límites reales, son solo razones para no volverse tan rico o delgado. Tengo curiosidad por lo rico o pobre que puede ir antes de que la gasolina no se encienda. Soy consciente de que esto depende (en gran medida) del diseño del motor, pero supongamos que tenemos el motor ideal optimizado para funcionar de la manera más rica o más pobre posible.

Una vez leí que, según la mayoría de los sintonizadores, 1.2 lambda (o 17.6 AFR) es lo más delgado que puede llegar antes de que el motor se detenga. Justo por encima de 1 daría la mejor economía, 0,88 tiene la mayor potencia y 0,82 genera la mayor cantidad de calor durante el calentamiento. Pero no he visto a nadie que realmente pruebe esto y Google no me ayudará. Así que me pregunto si alguno de ustedes sabe más al respecto, o si puede respaldarlo.

Como información de fondo: tengo un motor de avión aquí en el que realizo pruebas. Como parte de eso, necesito medir el AFR con un sensor de oxígeno Bosch LSU4.9. El motor es simplemente un motor bóxer convencional de 4 cilindros, inyección multipuerto, 16 válvulas. Debido a la aplicación del motor, está diseñado para funcionar de 0,82 a 1,12 lambda, según las especificaciones.

Estoy usando un controlador Innovate LM-2 y un controlador de diseño propio para medir la mezcla. El primero usa un sensor Bosch LSU4.2, el segundo usa un sensor LSU4.9. Ambos dan siempre el mismo resultado. Lo extraño es que la mezcla va desde 0.7 lambda a bajas RPM hasta 1.6 a RPM más altas. No sostuve eso como posible, pero dado que ambos sensores dan los mismos resultados, casi tiene que ser cierto. Una mezcla pobre podría ser causada por una fuga en el escape de oxígeno, pero nunca se alcanzaría lambda 0.7. Así que estoy tratando de averiguar si mis sensores están dando resultados basura o si el motor realmente está funcionando con mezclas tan ridículas. Sin embargo, el motor nunca se para ni funciona mal.

¿Qué combustible utiliza el motor de la aeronave? ¿Combustible regular de octanaje sin plomo o para aeronaves?
@Zaid Es solo un motor convencional que funciona con 95RON, pero está optimizado para brindar durabilidad y economía de combustible a altas rpm.
Debido a su naturaleza y aplicación, su relación de compresión, tiempo de encendido, etc. no son similares a los motores de automóviles.
Sí, el CR tendría que ser bastante bajo para mantener una combustión pobre sin autoencendido, y el tiempo de encendido también debería ser bastante avanzado en comparación. AFR 1.6 lo hace similar al funcionamiento del diésel
@Zaid Sí, en serio, todo lo relacionado con ese motor es diferente de uno automotriz estándar. Para empezar, al ser un motor de avión, tiene dos inyectores y dos bujías por cilindro, 4 bobinas, dos de cada sensor, dos ECU's, dos redes CAN.. Me está volviendo loco, la verdad.

Respuestas (2)

No puede ir más delgado que no inyectar combustible en absoluto. Esto puede sonar tonto, pero en realidad un motor continuará girando durante algunos ciclos de encendido sin combustible. Algunos motores pueden apagar los cilindros en ciertos modos de funcionamiento. Acepto que esto no es técnicamente "esbelto" porque no se está produciendo ningún evento de encendido.

En cuanto a demasiado rico, la clave para que el combustible se queme es que esté bien atomizado, es decir, una neblina de combustible colgando en el aire que está siendo aplastada en el cilindro. Cuando te vuelves muy rico, el combustible puede "caerse". Es decir, ya no cuelga como una niebla atomizada en el aire, sino que se acumula en el fondo de la cámara de combustión (es decir, en la cabeza del pistón) y no se quema limpiamente; el combustible no quemado termina en el escape. El punto en el que esto sucede depende en gran medida de su sistema de combustible. El carburador tradicional sería el peor para esto. Los inyectores modernos de ultra alta presión, como los que se encuentran en los motores VW TSI, pueden mantener un mayor volumen de combustible atomizado, aunque esto generalmente se hace en conjunto con un turbocompresor, por lo que tiene más aire disponible que a presión atmosférica, por lo que la mezcla no

No estoy seguro si esto responde a tu pregunta. Supongo que podría llenar un cilindro completo con gasolina, pero ciertamente no se quemaría.

Entiendo su punto de que el aire se satura de vapor con gasolina en un punto determinado, al igual que con el agua. Solo puedes 'disolver' tanta gasolina en el aire. Pero puedes disolver exponencialmente más vapor, cuanto más caliente haces el aire, puedes llegar muy lejos. Supongo que ya has pasado el límite de ignición entonces. Por otro lado, las mezclas pobres simplemente no se quemarán si la concentración es demasiado baja. Si todavía se quema, es probable que se queme un punto rico local y no una mezcla magra real. Al igual que las mezclas de diésel que son pobres en su conjunto, pero hay un punto rico local en el inyector.
Es contrario a la intuición porque en realidad desea aire frío para una potencia óptima, es por eso que los autos turboalimentados de alto rendimiento cuentan con intercoolers. El aire frío es más denso, por lo que contiene más oxígeno por centímetro cúbico.
Cierto, si tu objetivo es sacar el máximo rendimiento. Pero la pregunta aquí es qué tan rico o delgado puede ser física o químicamente. Obviamente, nunca pasarías de 0,88 o 1,05 o algo así si tu objetivo es el rendimiento en cualquier área.

Un buen punto de partida son las publicaciones sobre motores de gente como Ricardo, que diseñó y fabricó motores de prueba que se utilizaron para probar extremos de relación de compresión, mezcla, sincronización, etc. Un motor fue el E6T.

Consejo interesante. He mirado en su trabajo, parece muy interesante.