Porcentaje de aire y combustible utilizado para la combustión

Déjame ver si puedo aclararte algo de esto.

La relación estequiométrica (AFR) para la gasolina es 14,7: 1, ¿verdad?

Esto es correcto y es importante comprender el concepto de relación estequiométrica . Significa que cuando se queman el combustible y el aire, deben estar en esta proporción si desea que se combinen completamente, sin que quede nada (bueno, ninguno de los compuestos originales).

Así es, si se usa 1 ML de gasolina, entonces se usan 14,7 ML de aire, ¿verdad?

No esto no es correcto. La relación se refiere a la cantidad de compuestos a nivel molecular. Dado que el combustible líquido es mucho, mucho más denso que el aire, no puede usar una medida de volumen como mililitros (ml). Si desea imaginar las cantidades una al lado de la otra, debe atomizar el combustible en un gas, luego combinar 1 ml de gas combustible con los 14,7 ml de aire. O podría pesar el combustible y el aire y combinarlos.

Entonces, si he pisado el acelerador cada vez más, ¿la parte de aire se reducirá mucho y mucho?

El artículo de Wikipedia tiene una buena explicación de la relación aire-combustible y cómo cambia:

Desafortunadamente, una mezcla estequiométrica se quema muy caliente y puede dañar los componentes del motor si el motor se somete a una carga alta en esta mezcla de aire y combustible. Debido a las altas temperaturas en esta mezcla, la detonación de la mezcla de aire y combustible poco después de la presión máxima del cilindro es posible bajo una carga alta (lo que se conoce como golpeteo o golpeteo). La detonación puede causar daños graves al motor, ya que la quema descontrolada de la mezcla de combustible y aire puede crear presiones muy altas en el cilindro. Como consecuencia, las mezclas estequiométricas solo se utilizan en condiciones de carga ligera. Para condiciones de aceleración y alta carga, se usa una mezcla más rica (relación aire-combustible más baja) para producir productos de combustión más fríos y, por lo tanto, evitar la detonación y el sobrecalentamiento de la culata.

Entonces, la respuesta a su pregunta es sí, la parte de aire de la proporción se reduce. También se podría decir que se aumenta el combustible, pero el resultado es una relación con demasiado combustible. El combustible adicional no se quema, pero tiene un efecto de enfriamiento necesario.

En caso de que haya entendido mal su declaración, cuando pisa el acelerador, la cantidad total de aire aumenta. El acelerador es básicamente un control de aire: más acelerador, más aire (y más combustible). La proporción se reduce como se explicó anteriormente, pero las cantidades generales de cada uno aumentan.

¿Hasta qué punto se puede reducir este aire?

Me vendría bien un poco de ayuda con estos números, pero creo que se puede encontrar un rango AFR de 12:1 (rico) - 16:1 (pobre) en un motor.

Cuando la mezcla es demasiado rica o pobre, hacer que la mezcla se encienda será un problema, e incluso si ocurre una combustión, no será muy poderosa.

Entonces, en el carburador, la válvula de mariposa hará esto y en el FI, la ECU determinará esto, ¿verdad?

En un motor con carburador, el carburador se encarga de mezclar la cantidad adecuada de combustible con aire. La válvula de mariposa permite que entre más aire, y más aire que fluye a través del carburador hace que use más combustible.

En un automóvil con EFI (Inyección electrónica de combustible), la computadora (ECU) usa un medidor de flujo de aire (MAF) para determinar la cantidad de aire que ingresa al motor y luego calcula cuánto tiempo debe estar encendido cada inyector de combustible para dar el proporción correcta. Todavía hay una válvula de mariposa que controla la cantidad de aire.

2. Hasta qué punto se puede reducir este aire. (Me refiero a la relación AFR como 10: 1, 8: 1)?

Tenga en cuenta que, si abriera las mariposas y no ocurriera nada más (sin combustible adicional), se volvería pobre (mayor relación aire/combustible... 16:1, 18:1 y mucho más).

La computadora o el carburador en la mayoría de los vehículos controlará la cantidad de combustible que ingresa para mantenerlo en la proporción específica que en realidad está un poco por debajo de stoich, en el rango de 13: 1. Difícilmente será perfectamente estoico. La razón por la que se ejecuta un poco rico es dos razones. Primero, controla la detonación. La detonación o el preencendido ocurren mucho más fácilmente cuando la relación aire/combustible (A/F) es pobre. La detonación es la pesadilla del motor de gas y causa daños. En segundo lugar, también ayuda a reducir las emisiones, en particular los óxidos de nitrógeno (NOx), que es el más desagradable de los tres países más civilizados que intentan controlar. Es uno de los contribuyentes a la lluvia ácida, es la basura brumosa marrón que se ve en las ciudades contaminadas y quema los tejidos pulmonares de los humanos.

Para mantener la relación A/F cerca de stoich, un carburador se basa en el flujo de aire para atraer combustible. Cuanto mayor sea el flujo de aire, más combustible se aspira. Los puertos para esto están justo encima de las mariposas. Esto significa que, cuando abre las mariposas, aumenta el flujo de aire a través de los venturis, lo que aumenta el flujo de combustible. Si las mariposas se abren demasiado rápido, a los puertos del venturi les resultará difícil igualar el flujo de aire al principio. La mayoría de los carburadores tienen un circuito de aceleración que bombea combustible adicional a los venturis para compensar, manteniendo la relación A/F más cercana a la deseada.

En cuanto a la inyección de combustible (FI), las propias mariposas solo controlan el flujo de aire . Según el diseño del FI, el aire entrante se puede medir de varias maneras diferentes. Se puede medir con:

• Sensor de presión absoluta del colector (MAP) : proporciona la diferencia de presión entre el interior del colector de admisión y el exterior del colector de admisión. Esta diferencia puede estar relacionada con la lectura de vacío de admisión.
• Sensor de flujo de aire masivo (MAF) : proporciona a la computadora la cantidad de aire que ingresa directamente al colector de admisión. Esto se usa con el sensor MAP para obtener una lectura más precisa y, por lo tanto, una mejor respuesta.
• Sensor de posición del acelerador (TPS) : conectado directamente a las mariposas (placas del acelerador), le dice a la computadora la intención del conductor. Abra más, vaya más rápido: abra menos, disminuya la velocidad.
• Sensor de O2 (o sensor lambda) : proporciona a la computadora qué tan bien se está quemando la mezcla de combustible y aire, lo que permite microajustes del combustible para acercarse a la mezcla de combustible y aire deseada.
• Sensor de admisión de aire : mide la temperatura del aire en el conducto de admisión antes de que el aire ingrese al motor. El aire más frío significará aire más denso, lo que significa más oxígeno, lo que afectará la relación A/F si no se tiene en cuenta.

Hay otros sensores que juegan un papel. Básicamente, lo que sucede dentro de la computadora del motor (y esto es en un sentido muy básico), es que la computadora recibe información de cada uno de estos dispositivos. Dentro de la computadora hay "tablas de búsqueda" que le dicen que, en "estas circunstancias", permita que los inyectores de combustible permanezcan abiertos xx cantidad de tiempo. Esto generalmente se mide en milisegundos. La entrada se utiliza para hacer una referencia cruzada de la cantidad de combustible que debería permitir que cada inyector de combustible ingrese al motor. A medida que la computadora obtiene nueva información y se nota que las condiciones cambian, la computadora se ajusta en consecuencia. La computadora también "aprende" con el tiempo, sabiendo a través del sensor de O2 qué funciona y qué no. Pondrá pequeños modificadores en las tablas de referencia para ajustarlo.

La relación normalmente se mantiene. Alrededor de 14:7 para ralentí, crucero, aceleración parcial y un poco más rico (12-13:1) para WOT.

La válvula de mariposa controla la cantidad de aire que ingresa al motor. El trabajo del carburador o del sistema de inyección de combustible es hacer coincidir la cantidad de combustible que ingresa al motor con la cantidad de aire que ingresa.