Carburador
El objetivo del carburador
es conseguir la mezcla de aire-gasolina en la proporción adecuada según las condiciones de funcionamiento del automóvil.
El funcionamiento del carburador: se basa en el efecto venturi que provoca que toda corriente de aire que pasa por una canalización, genera una depresión (succión) que se aprovecha para arrastrar el combustible proporcionado por el propio carburador.
La depresión creada en el carburador:
dependerá de la velocidad de entrada del aire que será mayor.
cuanto sea la sección de paso de las canalizaciones.
Si dentro de la canalización tenemos un estrechamiento (difusor o venturi) para aumentar la velocidad del aire y en ese mismo punto se coloca un surtidor comunicado a una cuba con combustible
a nivel constante, la depresión que se provoca en ese punto producirá la salida del combustible por la boca del surtidor que se mezclara con el aire que pase en ese momento por el estrechamiento, siendo arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor.
Principio de funcionamiento:
Al ser un carburador un elemento mecánico todo su funcionamiento se basa en la depresión que crean los pistones del motor en su carrera de bajada hacia el PMI. Por lo que vamos a estudiar como se comporta el fenómeno de la depresión en el funcionamiento del carburador:
En un punto hay depresión si en éste reina una presión inferior a otra que se toma como referencia por ejemplo la (presión atmosférica).
Presión atmosférica es la presión que ejerce el aire de la atmósfera sobre los cuerpos y objetos. La unidad de la presión atmosférica es la "atmósfera", equivalente a 760 mm. de columna de mercurio o a 1 Kg./cm2 aproximadamente.
Si en dos puntos (figura superior) hay distinta presión y están comunicados entre si mediante una tubería, el aire irá al punto de mayor presión al de menor presión. El segundo punto estará en depresión respecto al primero.
Cuando el motor está parado todos los puntos están a la misma presión (presión = presión atmosférica), con lo que no hay movimiento, ni aspiración de aire o mezcla de combustible.
Cuando el pistón realiza su recorrido descendente en el tiempo de admisión se provoca un vacío en la cámara de combustión, por lo que la presión absoluta en la misma será muy inferior a la atmosférica; es decir habrá una gran depresión. Esta depresión se transmitirá a través de la tubería de admisión al carburador y hacía el exterior, lo que motivará la entrada en funcionamiento del carburador proporcionando gasolina que se mezclara con el aire que entra debido a la depresión, formando la mezcla de aire-combustible que después se quemara en el interior de la cámara de combustión del motor.
La depresión se transmitirá tanto mejor cuanto menos obstáculos encuentre en su camino. Si la mariposa del carburador está cerrada, ésta actuará como una pared respecto a la misma, por lo que encima de ella la depresión será muy pequeña, es decir, la presión será prácticamente igual a la atmosférica.
Por debajo sin embargo, la depresión será muy elevada, aproximadamente entre 600 y 800 gr/cm2.
A medida que se va abriendo la mariposa, la depresión se transmite a la zona del difusor, disminuyendo la misma en la zona por debajo de la mariposa.
Si aumentamos la sección de paso (abriendo la mariposa), el caudal de aire que pasará será mayor y la depresión en el difusor será también mayor por lo que arrastrara mas gasolina del surtidor hacia los cilindros.
Mezcla de combustible:
Es la mezcla alre-gasolina que una vez introducida en las cámaras de combustión, combustiona y se expansiona aprovechándose dicha expansión para, a través de pistones y transmisión, impulsar el vehículo.
La mezcla combustible está compuesta por gasolina (combustible) y aire (comburente).
La energía química de la combustión se obtiene al quemarse el combustible. Luego, sin combustible (sólo con aire) no puede haber combustión. Asimismo es necesaria la presencia de aire para que esta combustión pueda llevarse a cabo. Luego para que la combustión se realice, es necesario que haya una correcta dosificación de aire y combustible.
Condiciones requeridas para la mezcla de combustible:
La mezcla aire-combustible es la misión de la carburación que consiste en la unión intima del combustible con su comburente (aire). Esta unión determina la mezcla gaseosa de aire-combustible que se quema en el interior de los cilindros. El combustible mas empleado en la alimentación motores con carburador es la gasolina.
Para que la combustión se realice en perfectas condiciones y con el máximo rendimiento del motor, la mezcla aire-combustible que llega a los cilindro debe reunir las siguientes condiciones:
Correctamente dosificada: la dosificación exacta de la mezcla viene determinada por la relación estequiométrica (Re) o relación teórica que consiste en la cantidad de aire necesario para quemar una cantidad exacta de combustible. Experimentalmente se ha comprobado que la dosificación 1/15,3 (1 gr de gasolina por 15,3 gr de aire) es la que se combustiona en su totalidad.
- Por consiguiente será conveniente que la mezcla combustible suministrada al motor sea de 1/15,3 (r = 1).
La dosificación de combustible tiene unos limites que los marca el llamado "limite de inflamabilidad", esta limitación viene cuando la dosificación de la mezcla llega a un punto que la mezcla ya no combustiona, bien por exceso de gasolina (excesivamente rica) o por defecto de gasolina (excesivamente pobre).- dosificación mínima para ralentí 1/22 (r = 0,7)- dosificación máxima para arranque en frío 1/4,5 (r = 3,3)- dosificación para potencia máxima 1/12,5 (r = 1,2)- dosificación para máximo rendimiento 1/18 (r = 0,85)La relación estequiométrica (Re) para los combustibles empleados en motores de explosión es:
Finamente pulverizada o vaporización:
es una de las características principales de los combustibles empleados en los motores con carburador. La vaporización del combustible durante la carburación se consigue en dos fases:
- - En la primera fase, con una eficaz pulverización de combustible a nivel del surtidor, cuando este sale en finas gotas que se mezcla rápidamente con el aire.- En la segunda fase, durante la admisión, debido al calor cedido por los colectores y cilindro, cuando el motor trabaja a su temperatura de régimen. La vaporización se completa durante la compresión de la mezcla, al absorber ésta el calor desarrollado por la transformación de la energía aportada por el volante.
- Homogeneidad: La mezcla en el interior del cilindro debe ser homogénea en toda su masa gaseosa, para que la propagación de la llama sea uniforme, lo cual se consigue por la turbulencia creada a la entrada por la válvula de admisión y por la forma adecuada de la cámara de combustión.
- Repartición de la mezcla: la mezcla debe llegar en las mismas condiciones e igual cantidad a todos los cilindros para cada régimen de funcionamiento, con el fin de obtener un funcionamiento equilibrado del motor. Como el dimensionado de las válvulas y el grado de aspiración en los cilindros deben ser idénticos, la igualdad en el llenado se consigue con unos colectores de admisión bien diseñados e igualmente equilibrados. De este modo la velocidad de la mezcla al pasar por ellos es la misma para todos los cilindros. A veces es necesario disponer varios carburadores para un llenado correcto de los cilindros, como ocurre en los motores de altas prestaciones o de muchos cilindros.
El carburador elemental :
Según lo anteriormente explicado, los tres elementos básicos que componen un carburador son:
Según lo anteriormente explicado, los tres elementos básicos que componen un carburador son:
- Cuba del carburador: tiene como misión mantener constante el nivel de combustible a la salida del surtidor. Esta constituida (figura superior) por un depósito (5) situado en el cuerpo del carburador. Al depósito llega combustible bombeado por la bomba de combustible y entra a través de una pequeña malla de filtrado (1) y una válvula de paso (2), accionada en su apertura o cierre por una boya o flotador (4). La misión de la boya es mantener constante el nivel del combustible 1 a 3 mm por debajo de la boca de salida del surtidor. Este nivel recibe el nombre de nivel de guarda y tiene por objeto evitar que el combustible se derrame por el movimiento e inclinación del vehículo.
La regulación de entrada de combustible en la cuba consiste en una válvula que tiene una aguja, unida a la boya por medio de un muelle intermedio (3), la cual cierra el paso del combustible obligada por la acción de la boya. Cuando baja el nivel de combustible cede el muelle y se abre el paso al combustible y abre o cierra el paso del mismo, por el efecto de flotamiento de la boya en el liquido combustible.
- Surtidor: consiste en un tubo calibrado (7), situado en el interior de la canalización de aire del carburador, tiene su boca de salida a la altura del difusor o venturi (estrechamiento). Por su parte inferior va unido a la cuba, de la cual recibe combustible hasta el nivel establecido por le principio de vasos comunicantes.A la salida de la cuba va montado un calibre o chicleur (6), cuyo paso de combustible, rigurosamente calibrado y de gran precisión, guarda relación directa con el difusor adecuado para cada tipo de motor. Tiene la misión de dosificar la cantidad de combustible que puede salir por el surtidor en función de la depresión creada en el difusor.
Colector o canalización de aire y difusor (venturi):el colector de aire forma parte del cuerpo del carburador y va unido por un lado al colector de admisión del motor y por el otro al filtro del aire. En el colector va situado el difusor o venturi que es simplemente un estrechamiento cuya misión es aumentar la velocidad del aire (sin aumentar el caudal) que pasa por esa zona y obtener así la depresión necesaria para que afluya el combustible por el surtidor. Este estrechamiento no tiene que tener aristas ni vértices agudos para evitar zonas de choque y formación de remolinos al pasar el aire.
El diámetro mínimo o estrechamiento máximo del difusor es convenientemente estudiado al diseñar un carburador, ya que guarda relación directa con el calibre (chicleur) del surtidor para obtener la dosificación correcta de la mezcla. Asimismo, la forma y dimensiones de los conos de entrada y salida de aire (como se ve en la figura inferior) guardan una cierta relación con las dimensiones del colector. Se ha demostrado experimentalmente que el mayor rendimiento del difusor se obtiene con un ángulo de 30º para el cono de entrada y un ángulo de 7º para el cono de salida.
Otra característica que se ha demostrado experimentalmente es que la mayor depresión y succión de combustible no coincide con el máximo estrechamiento del difusor sino un poco desplazada hacia la salida del difusor y cuya distancia seria 1/3 del diámetro de máximo estrechamiento. Por la tanto la boca del surtidor tendrá que coincidir con esta zona de máxima depresión (succión).
sirve para regular el paso del aire y por lo tanto de la mezcla aire-combustible y con ello el llenado de los cilindros. Se acciona por el pedal del acelerador a través de un cable de tracción que une el pedal con el carburador.
El carburador elemental por si mismo no vale para instalarlo en un vehículo, ya que no se adapta a las diferentes fases de funcionamiento del vehículo.
El carburador elemental por si mismo no vale para instalarlo en un vehículo, ya que no se adapta a las diferentes fases de funcionamiento del vehículo.
El carburador elemental presenta los siguientes inconvenientes:
No mantiene una dosificación constante (relación estequiométrica) a cualquier rango de revoluciones.
No tiene dispositivos que adapten la dosificación a cualquier tipo de regímenes (r.p.m.)
No mantiene ralentí
No tiene sistema de arranque en frío
No tiene enriquecimiento en casos de fuertes aceleraciones
Las curvas de dosificación:
en el carburador elemental nos indican como evoluciona el caudal de aire a medida que se abre la mariposa de gases y sube progresivamente hasta llegar a un punto donde la aspiración de aire se mantiene constante.
La curva de caudal de combustible no empieza a la par que la del aire, lo que indica que la depresión creada en el difusor es insuficiente para succionar combustible del surtidor.
A partir de ese momento el caudal del combustible crece mas rápidamente que el del aire.
El combustible tiene una viscosidad apreciable sobre todo cuando este ha de pasar por orificios muy pequeños (calibre o chicleur) que actúan como freno
Se observa que las dos curvas se cruzan en un punto (Re) este punto coincide con el valor teórico de la relación estequiométrica 1/15,3. Esto indica que la dosificación teórica se consigue solamente para un determinado régimen del motor, en el cual la velocidad del aire, a su paso por el difusor, crea la depresión creada para la succión de combustible en cantidad suficiente para obtener este tipo de mezcla.
Se observa que las dos curvas se cruzan en un punto (Re) este punto coincide con el valor teórico de la relación estequiométrica 1/15,3. Esto indica que la dosificación teórica se consigue solamente para un determinado régimen del motor, en el cual la velocidad del aire, a su paso por el difusor, crea la depresión creada para la succión de combustible en cantidad suficiente para obtener este tipo de mezcla.
Esto se consigue, calibrando el surtidor, en función del diámetro del difusor o venturi para un numero de revoluciones normal del motor. Por debajo de este numero de revoluciones las mezclas resultan pobres y por encima las mezcla resultan ricas.
En la curva también se puede observar que existe una zona entre (0 - nr) en la que el carburador elemental no suministra combustible y, por tanto, el motor no funcionaria si no se dispone de un circuito auxiliar que alimente el motor durante ese intervalo (para esa misión se utiliza el circuito de ralentí que es un circuito paralelo al carburador elemental).
La zona sombreada en la curva indica las revoluciones que alcanza el motor térmico accionado por el motor de arranque.
Esquema de funcionamiento:
La zona sombreada en la curva indica las revoluciones que alcanza el motor térmico accionado por el motor de arranque.
Esquema de funcionamiento:
el carburador siempre estará acompañado físicamente de dos.
elementos fundamentales:
Uno es el que le suministra el aire o mas bien lo prepara para poder trabajar con el, filtrandolo y eliminado el polvo y todas las impurezas que contiene el aire.
El otro elemento que acompaña al carburador es el que le suministra el combustible (bomba de combustible).
